Una caratteristica dei motori elettrici sincroni è che il flusso magnetico e il rotore hanno la stessa velocità di rotazione. Per questo motivo il rotore di un motore elettrico non cambia velocità all'aumentare del carico. C'è un avvolgimento sul rotore che crea un campo magnetico.
A volte vengono utilizzati potenti magneti permanenti. Di solito nelle macchine sincrone ci sono tanti avvolgimenti sul rotore quanti sono sullo statore. Quindi risulta equalizzare la velocità di rotazione del flusso magnetico e del rotore. Il carico collegato al motore non influisce affatto sulla velocità.
Design motore elettrico
Il dispositivo di un motore sincrono è costituito dai seguenti elementi:
- La parte fissa è lo statore, su cui si trovano gli avvolgimenti.
- Rotore mobile, talvolta chiamato induttore o armatura.
- Copertine anteriore e posteriore.
- Cuscinetti montati su rotore.
C'è spazio libero tra armatura e statore. Gli avvolgimenti sono posati nelle scanalature, sono collegatistella. Non appena viene applicata tensione al motore, la corrente inizia a fluire attraverso l'avvolgimento dell'indotto. Intorno all'induttore si forma un campo magnetico. Ma anche lo statore è eccitato. Ed è qui che entra in gioco il flusso magnetico. Questi campi sono sfalsati l'uno dall' altro.
Come funziona un motore sincrono
Nelle macchine sincrone, gli elettromagneti sullo statore sono poli, poiché funzionano in corrente continua. In totale, ci sono due schemi con cui sono collegati gli avvolgimenti dello statore:
- Salifole.
- Polo implicito.
Per ridurre la resistenza magnetica e ottimizzare le condizioni per il passaggio del campo, vengono utilizzati nuclei costituiti da ferromagneti. Sono disponibili sia nello statore che nel rotore.
Sono realizzati con gradi speciali di acciaio elettrico, che contiene un'enorme quantità di un elemento come il silicio. In questo modo è possibile ridurre significativamente le correnti parassite e aumentare la resistenza elettrica del metallo.
Il funzionamento dei motori elettrici sincroni si basa sull'interazione dei poli dello statore e del rotore. All'avvio, accelera alla velocità del flusso. È in tali condizioni che il motore elettrico funziona in modalità sincrona.
Metodo di avviamento con motore elettrico ausiliario
In precedenza venivano utilizzati motorini di avviamento speciali, che venivano collegati al motore mediante dispositivi meccanici (trasmissione a cinghia, catena, ecc.). Durante l'avviamento, il rotore ha iniziato a ruotare e, accelerando gradualmente,raggiunto la velocità sincrona. Successivamente, il motore stesso ha iniziato a funzionare. Questo è esattamente il principio di funzionamento di un motore sincrono, indipendentemente dal design e dal produttore.
Un prerequisito è che il motorino di avviamento deve avere una potenza di circa il 15% di quella del motore accelerato. Questa potenza è abbastanza per avviare qualsiasi motore sincrono, anche se ad esso è collegato un piccolo carico. Questo metodo è piuttosto complicato e il costo dell'intera attrezzatura è notevolmente aumentato.
Metodo di lancio moderno
I moderni modelli di motori sincroni non sono dotati di tali circuiti di overclock. Viene utilizzato un sistema di trigger diverso. Approssimativamente in questo modo si accende la macchina sincrona:
- Con l'aiuto di un reostato, gli avvolgimenti del rotore vengono chiusi. Di conseguenza, l'indotto va in cortocircuito, come sui semplici motori a induzione.
- Il rotore ha anche un avvolgimento a gabbia di scoiattolo che è rilassante e impedisce all'armatura di oscillare durante la sincronizzazione.
- Non appena l'indotto raggiunge la sua velocità di rotazione minima, viene collegata corrente continua ai suoi avvolgimenti.
- Se si utilizzano magneti permanenti, è necessario utilizzare motorini di avviamento esterni.
Ci sono motori elettrici sincroni criogenici che utilizzano un design di tipo inverso. Gli avvolgimenti di eccitazione sono costituiti damateriali superconduttori.
Vantaggi delle macchine sincrone
I motori asincroni e sincroni hanno design molto simili, ma ci sono ancora differenze. In quest'ultimo c'è un chiaro vantaggio in quanto l'eccitazione avviene da una sorgente di corrente continua. In questo caso, il motore può funzionare con un fattore di potenza molto elevato. Ci sono anche altri vantaggi dei motori sincroni:
- Funzionano a un tasso gonfiato. Ciò consente di ridurre il consumo di energia e riduce anche significativamente le perdite di corrente. L'efficienza di una macchina sincrona sarà molto superiore a quella di un motore asincrono con la stessa potenza.
- La coppia dipende direttamente dalla tensione nella rete. Anche se la tensione nella rete diminuisce, la potenza rimane.
Tuttavia, le macchine asincrone vengono utilizzate molto più spesso di quelle sincrone. Il fatto è che hanno una grande affidabilità, un design semplice, non richiedono manutenzione aggiuntiva.
Svantaggi dei motori sincroni
Si scopre che le macchine sincrone hanno molti più svantaggi. Ecco solo i principali:
- Il circuito di un motore sincrono è piuttosto complesso, è costituito da un gran numero di elementi. È per questo motivo che il costo del dispositivo è molto alto.
- Assicurati di utilizzare una fonte costante per alimentare l'induttoreattuale. Questo complica enormemente l'intera costruzione.
- La procedura per avviare un motore elettrico è piuttosto complicata rispetto alle macchine asincrone.
- È possibile regolare la velocità del rotore solo utilizzando convertitori di frequenza.
In generale, i vantaggi superano notevolmente gli svantaggi dei motori sincroni. Per questo motivo, vengono molto spesso utilizzati dove è necessario condurre un processo produttivo continuo e continuo, dove non è necessario arrestare e avviare frequentemente l'attrezzatura. Le macchine sincrone si trovano in mulini, frantoi, pompe, compressori. Si spengono raramente, funzionano quasi costantemente. Attraverso l'uso di tali motori, è possibile ottenere un notevole risparmio energetico.
