Синхронный эл двигатель: Синхронный электродвигатель

Содержание

Принцип действия синхронного двигателя

Прежде чем рассматривать принцип действия синхронного двигателя, необходимо помнить, что это электрическая машина, работающая на переменном токе, у которой ротор вращается с частотой, которая равна частоте вращения магнитного поля в воздушной прослойке.

Содержание

Устройство синхронного двигателя

Синхронный двигатель состоит из основных частей – якоря и индуктора. Обычно, его исполнение сделано таким образом, что якорь расположен на статоре, а индуктор – на роторе, отделенном воздушной прослойкой. Данные агрегаты обладают высоким коэффициентом мощности. Существенным плюсом является возможность их использования в сетях с любым напряжением.

Конструкция синхронного двигателя состоит из двух основных частей – статора и ротора. Статор является неподвижной частью агрегата, а ротор – подвижной. В состав якоря входят одна или несколько обмоток переменного тока. При работе двигателя токи, поступающие в якорь, приводят к вращению магнитного поля, пересекающегося с полем индуктора и преобразующего энергию. Поле якоря носит другое название – поле реакции якоря. В генераторе такое поле создается с помощью индуктора.

В состав индуктора входят электромагниты постоянного тока, называемые полюсами. Во всех синхронных электродвигателях индукторы бывают двух конструкций – явнополюсная и не явнополюсная, отличающиеся расположением полюсов. Конструкция статора включает в себя корпус и сердечник, в состав которого входят двух- и трехфазные обмотки. Сами обмотки могут быть распределенными и сосредоточенными.

Чтобы уменьшить магнитное сопротивление и улучшить прохождение магнитного потока, используются ферромагнитные сердечники, расположенные в роторе и статоре, для изготовления которых используется электротехническая сталь. Она обладает интересными свойствами, например, повышенным содержанием кремния, с целью повышения ее электрического сопротивления и уменьшения вихревых токов.

Каждый синхронный электродвигатель обладает важным параметром – электромагнитным моментом. Он возникает в том случае, когда магнитный поток ротора начинает взаимодействовать с вращающимся магнитным полем. Данное поле образуется под влиянием трехфазного тока, протекающего по обмотке якоря.

В режиме холостого хода происходит совпадение осей магнитных полей ротора и статора. Поэтому электромагнитные силы, возникающие между их полюсами, принимают радиальное направление и значение электромагнитного момента агрегата становится равным нулю. При переходе устройства в двигательный режим, на ротор начинает воздействовать внешние нагрузочный момент, приложенный к валу. В результате, происходит смещение ротора на величину определенного угла против направления вращения.

Подобное электромагнитное взаимодействие между ротором и статором приводит к созданию электромагнитных сил, направленных в сторону вращения. Таким образом, действие вращающегося электромагнитного момента стремится к преодолению действия внешнего момента. Максимальное значение электромагнитного момента образует угол 90 градусов, при расположении полюсов ротора между осями полюсов статора.

Если значение нагрузочного момента, приложенного к валу двигателя, превысит максимальный электромагнитный момент, в этом случае двигатель остановится под влиянием внешнего момента. Из-за этого в неподвижном двигателе по обмотке якоря будет проходить очень высокий ток. Данный режим является аварийным, он представляет собой выпадение из синхронизма и на практике не должен допускаться.

Как работает синхронный двигатель

Принцип действия синхронного двигателя основывается на взаимном влиянии магнитных полей якоря и полюсов индуктора. При обращенной конструкции агрегата расположение якоря и индуктора выполнено наоборот, то есть, первый расположен на роторе, а другой – на статоре. Такой вариант используют криогенные синхронные машины, у которых в состав обмоток возбуждения входят материалы со свойствами сверхпроводимости.

При запуске двигателя его разгоняют до частоты близкой к той, с которой в зазоре вращается магнитное поле. Только после этого он переходит в синхронный режим. В данной ситуации происходит пересечение магнитных полей якоря и индуктора. Этот момент получил название входа в синхронизацию.

При разгоне используется состояние асинхронного режима, когда происходит замыкание обмоток индуктора с помощью реостата или короткозамкнутым путем, подобно асинхронным машинам. Для того, чтобы осуществлять запуск в таком режиме, ротор оснащается короткозамкнутой обмоткой, которая одновременно является успокоительной обмоткой, способной устранить раскачивание ротора во время синхронизации. После того, как скорость становится близко к номинальной, в индуктор подается постоянный ток.

Таким образом, синхронный двигатель это не только двигатель, но и своеобразный генератор, поскольку у них одинаковое конструктивное исполнение. Схема работы двигателя будет следующей. Обмотка якоря подключается к трехфазному переменному току, а к обмотке возбуждения от постороннего источника подается постоянный ток. Вращающееся магнитное поле, созданное трехфазной обмоткой и поле, созданное обмоткой возбуждения, взаимодействуют между собой. Это вызывает появление электромагнитного момента, приводящего ротор во вращающееся состояние.

Для двигателей, где установлены постоянные магниты, применяются специальные внешние разгонные двигатели. В отличие от асинхронных устройств, разгон ротора в синхронном двигателе должен достигнуть частоты вращения магнитного поля. Это связано с подачей в обмотку ротора тока из постороннего источника, а не индуцируется в нем под действием магнитного поля статора, следовательно, на него не влияет частота вращения вала. В результате, синхронный двигатель переменного тока приобретает постоянную частоту вращения ротора вне зависимости от нагрузки. Специфический принцип работы этих устройств оказал влияние на их пуск и регулировку частоты вращения.

Схема запуска двигателя и его регулировка

У синхронных двигателей отсутствует начальный пусковой момент. При подключении якорной обмотки к источнику переменного тока, электромагнитный момент дважды изменить свое направление за один период изменения тока. Это происходит, когда ротор находится в неподвижном состоянии, а в обмотке возбуждения протекает постоянный ток.

Таким образом, величина среднего момента в течение одного периода будет иметь нулевое значение. Чтобы увидеть, как работает синхронный двигатель при пуске, нужно выполнить разгон его ротора под действием внешнего момента до вращения с частотой, приближенной к синхронной.

Сам запуск агрегата может производиться разными способами:

  • В первом случае используется схема асинхронного включения, основой которой служит глухо подключенный возбудитель. Данный способ применяется при статическом моменте нагрузки ниже 0,4, когда отсутствует падение напряжения. Сопротивление разряда замыкается в обмотке возбуждения, за счет чего исключаются перебои с возбуждением обмотки во время впуска, поскольку незначительная скорость вращения ротора приводит к перенапряжению. Когда скорость становится близкой к синхронной, контактор реагирует на это изменение, в результате происходит переключение обмотки возбуждения из разрядного сопротивления непосредственно на якорь возбудителя.
  • Во втором варианте пуска используется тиристорный возбудитель. Этот способ считается более надежным из-за высокого КПД. Управление возбуждением значительно облегчается. Подача возбуждение осуществляется автоматически с помощью электромагнитного реле.

Различия синхронных и асинхронных двигателей

Все электродвигатели переменного тока по принципу действия могут быть асинхронными и синхронными. В первом случае вращение ротора будет медленнее, по сравнению с магнитным полем, а во втором – вращение ротора и магнитного поля происходит с одинаковой скоростью.

В асинхронном двигателе вращающееся переменное магнитное поле создается обмотками, закрепленными на статоре. Концы этих обмоток выведены в общую клеммную коробку. Во избежание перегрева на валу двигателя устанавливается вентилятор. Ротор выполнен из металлических стержней, замкнутых с двух сторон между собой. Он представляет единое целое с валом и получил название короткозамкнутого ротора.

Вращение магнитного поля происходит под действием постоянной смены полюсов. Соответственно, в обмотках изменяется направление тока. На скорость вращения вала оказывает влияние количество полюсов магнитного поля.

Все продукты | Schneider Electric Россия

  • se.com/ru/ru/work/products/low-voltage-products-and-systems/»>

    Распределение электроэнергии низкого напряжения

  • Автоматизация и безопасность зданий

  • Распределение электроэнергии среднего напряжения и автоматизация электроснабжения

  • Системы резервного питания и охлаждения

  • se.com/ru/ru/work/products/residential-and-small-business/»>

    Электроустановочное оборудование и системы управления домом

  • Автоматизация и промышленный контроль

  • Солнечная энергетика

Самые популярные серии

Самые популярные серии

Самые популярные серии

Самые популярные серии

Самые популярные серии

Самые популярные серии

Самые популярные серии

  • Серии: 65

  • Серии: 25

  • Серии: 22

  • Серии: 25

  • Серии: 11

  • Серии: 46

  • Серии: 26

  • Серии: 1

  • Серии: 35

Синхронные двигатели ABB

Благодаря своему беспрецедентно высокому КПД синхронные двигатели будут играть ключевую роль в передаче энергии не только за счет снижения потерь, но и за счет своего вклада в такие приложения, как водород, хранение энергии и улавливание и хранение углерода ( КСС). Они также могут оказывать стабилизирующее воздействие на электросеть с интенсивным использованием возобновляемых источников энергии благодаря своей способности производить реактивную мощность.

Ключевые преимущества

  • Высокая надежность и эффективность
  • Индивидуальный дизайн для приложения
  • Снижает общую стоимость владения для клиента
  • Предназначен для снижения воздействия на окружающую среду
  • Глобальная сервисная сеть и экспертная поддержка в предметной области
  • Заранее определенная программа обслуживания обеспечивает поддержку на протяжении всего жизненного цикла

Синхронные двигатели ABB, предлагающие

АББ является ведущим поставщиком синхронных двигателей и генераторов на рынке. Во всем мире наши синхронные двигатели обеспечивают высокую производительность в промышленных процессах, в морской и оффшорной отраслях, коммунальных услугах и специализированных приложениях.

Синхронные двигатели для судов

Синхронные двигатели АББ для морского применения оптимизированы для приведения в движение крейсеров и авианосцев. Доступны как обычные, так и пропульсивные двигатели, а проверенная конструкция обеспечивает чрезвычайно хорошие характеристики, высокую эффективность и надежность в различных типах морских установок. Двигатели в основном используются с приводами с регулируемой скоростью.

Синхронные двигатели для нефтегазовой промышленности

Синхронные двигатели АББ для нефтегазовой промышленности оптимизированы для насосов, вентиляторов, центробежных и поршневых компрессоров, используемых в нефтегазовой промышленности.
Доступны как низкоскоростные, так и высокоскоростные двигатели, а проверенная конструкция обеспечивает чрезвычайно хорошие характеристики, высокую эффективность и надежность в различных типах нефтегазовых установок. Двигатели подключаются напрямую или питаются от приводов с регулируемой скоростью.

Синхронные двигатели для воды

Синхронные двигатели АББ для водного хозяйства оптимизированы для применения в насосах, что обычно означает квадратичную нагрузку и высокий крутящий момент при низкой или средней скорости. Проверенная конструкция обеспечивает чрезвычайно высокую производительность и надежность в различных типах насосных установок.

Двигатели подключаются непосредственно к сети или питаются от приводов с регулируемой скоростью. Они идеально сочетаются с приводами АББ, которые зарекомендовали себя во многих приложениях с превосходной производительностью.

Наши решения предназначены для того, чтобы помочь клиентам управлять рисками, связанными с безопасным водоснабжением, высокими затратами на электроэнергию и недоходной водой, которые являются результатом урбанизации, нехватки воды и утечек воды.

Синхронные двигатели и сервисные решения АББ обеспечат вам душевное спокойствие, повысив надежность и сэкономив ваши деньги в долгосрочной перспективе.

Синхронные двигатели для химических и воздухоразделительных установок

Синхронные двигатели АББ для химической промышленности и разделения воздуха оптимизированы для экструдеров, компрессоров и детандеров, используемых в химической промышленности. Доступны как низкоскоростные, так и высокоскоростные двигатели, а проверенная конструкция обеспечивает чрезвычайно хорошую производительность, высокую эффективность и надежность в различных типах химических установок. Двигатели подключаются напрямую или питаются от приводов с регулируемой скоростью.

Синхронные двигатели для металлов

Синхронные двигатели АББ для металлургии оптимизированы для воздуходувок, насосов и мельниц, используемых в металлургической промышленности. Доступны как низкоскоростные, так и высокоскоростные двигатели, а проверенная конструкция обеспечивает чрезвычайно хорошую производительность, высокую эффективность и надежность в различных типах металлических установок.

В отрасли, которая характеризуется теплом, движением, импульсом и энергией, активы должны быть устойчивыми к самым изменчивым процессам и окружающей среде. Компания АББ обладает масштабами, техническими ноу-хау и экспертными знаниями в своей области, чтобы быть вашим надежным партнером в металлургической промышленности и постоянно поддерживать вас в повышении энергоэффективности, надежности, производительности и безопасности

Как и наши синхронные двигатели для нефтяной и газовой промышленности, двигатели подключаются напрямую или питаются от приводов с регулируемой скоростью.

Синхронные двигатели для горнодобывающей промышленности

Синхронные двигатели АББ для горнодобывающей промышленности оптимизированы для мельниц, шахтных подъемников и конвейеров, используемых в горнодобывающей промышленности.

В отрасли, для которой характерны суровые условия, удаленные местоположения и энергоемкие приложения, активы должны быть устойчивыми к самым суровым процессам и средам. Компания АББ обладает масштабами, техническими ноу-хау и экспертными знаниями в своей области, чтобы быть вашим надежным партнером в горнодобывающей промышленности и постоянно поддерживать вас в повышении энергоэффективности, надежности, производительности и безопасности.

Доступны как низкоскоростные, так и среднескоростные двигатели, а проверенная конструкция обеспечивает чрезвычайно хорошую производительность, высокую эффективность и надежность в различных типах горнодобывающих установок. Двигатели подключаются напрямую или питаются от приводов с регулируемой скоростью.

Синхронные двигатели для целлюлозно-бумажной промышленности

Синхронные двигатели АББ для целлюлозно-бумажной промышленности оптимизированы для рафинерных и деревообрабатывающих заводов. Проверенная конструкция обеспечивает исключительно хорошую производительность, высокую эффективность и надежность на различных типах целлюлозно-бумажных предприятий.

Синхронные двигатели для других отраслей и применений

Синхронные двигатели общего назначения компании АББ оптимизированы для обеспечения высокой надежности и эффективности. Доступны как низкоскоростные, так и высокоскоростные двигатели, и конструкция обеспечивает чрезвычайно хорошие характеристики в различных типах установок. Двигатели подключаются напрямую или питаются от приводов с регулируемой скоростью.

Основы синхронных двигателей

Майк Свитцер, менеджер по продуктовой линейке двигателей

Компания Southwest Electric ежедневно работает с синхронными двигателями в наших магазинах. Эти двигатели отличаются тем, что они предотвращают магнитное скольжение и отлично подходят для приложений, где требуется постоянная и точная скорость. В этой статье объясняются некоторые основы работы синхронных двигателей.

Магнитное скольжение

В отличие от синхронных двигателей переменного тока, асинхронные двигатели переменного тока имеют магнитное скольжение, что означает, что относительная скорость между вращающимся магнитным потоком статора и ротором будет магнитно отставать. Чтобы предотвратить это скольжение, синхронные роторы имеют катушки возбуждения с неподвижным магнитным полюсом на каждом из последующих полюсов, что определяется конструкцией/скоростью, с которой он был изготовлен. Эта установка заставляет каждый магнитный полюс ротора оставаться «синхронизированным» с вращающимся магнитным полем, создаваемым обмотками статора. Старые синхронные двигатели были разработаны с контактными кольцами и индуцировались внешним источником, обычно бортовым генератором постоянного тока, подающим постоянное напряжение непосредственно на контактные кольца для возбуждения катушек вращающегося поля на синхронном роторе. Сегодня большинство синхронных двигателей оснащены диодным колесом, которое преобразует постоянное напряжение от бортового генератора переменного тока, размещенного на главном валу ротора, который может быть самовозбуждающимся или бесщеточным. Техника пуска реализуется с помощью электронных пусковых компонентов, внешних по отношению к двигателю, и синхронизируется для запуска двигателя в его приложении.

Коэффициент мощности и

Амортизирующие обмотки

Важно знать, что синхронные двигатели могут работать с отстающим или опережающим коэффициентом мощности. Недовозбуждение вращающегося поля вызовет отстающий коэффициент мощности. Поток воздушного зазора в этой точке недостаточен. И наоборот, слишком сильное возбуждение может привести к опережающему коэффициенту мощности. В этом случае поток в воздушном зазоре превышает нормальное возбуждение, необходимое для поддержания двигателя в пределах коэффициента мощности.

Ротор синхронного двигателя имеет амортизирующие обмотки (AW), которые помогают гасить переходные колебания, вызванные колебаниями нагрузки. Эти типы обмоток вставляются в верхнюю внешнюю кромку катушки возбуждения. Амортизирующие обмотки также помогают ротору во время запуска, когда двигатель не нагружен, например, в компрессоре. При подаче питания на обмотки статора AW действует как индукционная обмотка на роторе, помогая вращать ротор и разгонять его до скорости, прежде чем основные катушки возбуждения будут запитаны постоянным напряжением для синхронизации скорости с обмотками статора. После синхронизации к двигателю может быть приложена нагрузка. Когда двигатель достигает синхронной скорости, AW не будет проводить ток, так как нет проскальзывания. Однако любое отклонение от синхронной скорости создаст проскальзывание и вызовет ток в AW и ослабит крутящий момент. Это уменьшит величину переходных колебаний при вращении ротора.

Области применения

Синхронные двигатели являются отличным вариантом, когда требуется постоянная и точная скорость. Общие области применения включают шаровые мельницы, компрессоры, вентиляторы и многое другое.

Ремонт и техническое обслуживание

Southwest Electric Co предлагает ремонт и техническое обслуживание практически любого типа промышленных двигателей, включая синхронные двигатели, с возможностью обслуживания двигателей до 100 тонн. Мы гордимся высоким качеством и надежностью нашего ремонта, и мы выполняем все работы под своей крышей — ничего не передается другим поставщикам.

Когда вашему двигателю требуется техническое обслуживание, восстановление или ремонт, подумайте о Southwest Electric Co.