Động cơ đồng bộ: Các loại và ứng dụng

Trong hệ thống điện, chúng tôi sử dụng trong các ngành công nghiệp, trạm điện hoặc nhu cầu trong nước, động cơ và máy phát điện đã trở thành một điều phổ biến. Với nhu cầu về các hệ thống tiết kiệm năng lượng cao và tiêu thụ ít điện năng, việc phát minh ra các mẫu mới của các thiết bị điện này được nhìn thấy. Yếu tố tính toán cơ bản để động cơ và máy phát điện hoạt động đáng tin cậy là Hệ số công suất . Nó là tỷ số giữa công suất đặt trên công suất yêu cầu. Thông thường, tổng công suất tiêu thụ tại các ngành công nghiệp và nhà máy được tính dựa trên hệ số công suất. Vì vậy, hệ số công suất phải luôn được duy trì ở mức thống nhất. Nhưng do công suất phản kháng tăng trong các thiết bị này nên hệ số công suất giảm. Để duy trì hệ số công suất ở mức thống nhất, nhiều phương pháp được đưa ra. Khái niệm động cơ đồng bộ là một trong số đó.

Động cơ đồng bộ là gì?

Định nghĩa về động cơ đồng bộ phát biểu rằng 'An Động cơ AC trong đó ở trạng thái ổn định, quay của trục đồng bộ với tần số của dòng điện đặt vào ”. Động cơ đồng bộ hoạt động như động cơ xoay chiều nhưng ở đây tổng số vòng quay của trục bằng bội số nguyên của tần số dòng điện đặt vào.

Động cơ đồng bộ

Động cơ đồng bộ không dựa vào dòng điện cảm ứng để hoạt động. Trong các động cơ này, không giống như động cơ cảm ứng, nam châm điện xoay chiều nhiều pha có mặt trên nhà nước r , tạo ra một từ trường quay. Ở đây rôto là một nam châm vĩnh cửu được đồng bộ hóa với từ trường quay và quay đồng bộ với tần số dòng điện đặt vào nó.

Thiết kế động cơ đồng bộ

Stato và rôto là những thành phần chính của động cơ đồng bộ. Ở đây khung stator có tấm bao bọc mà các thanh phím và các đường viền chu vi được gắn vào. Khung đỡ, khung đỡ được sử dụng để nâng đỡ máy. Để kích thích cuộn dây trường với DC, vòng trượt và chổi được sử dụng.

Rotor hình trụ và tròn được sử dụng cho ứng dụng 6 cực. Rotor cực nổi được sử dụng khi yêu cầu số lượng cực lớn hơn. Cấu tạo của động cơ đồng bộ và máy phát điện đồng bộ tương tự nhau.

Nguyên lý làm việc của động cơ đồng bộ

Sự làm việc của động cơ đồng bộ phụ thuộc vào tương tác của từ trường của stato với từ trường của rôto. Stato chứa 3 cuộn dây pha và được cấp điện 3 pha. Do đó, cuộn dây stato tạo ra Từ trường quay 3 pha. Nguồn điện một chiều được cung cấp cho rôto.

Rôto đi vào Từ trường quay do cuộn dây stato tạo ra và quay đồng bộ. Bây giờ, tốc độ của động cơ phụ thuộc vào tần số của dòng điện được cung cấp.

Tốc độ của động cơ đồng bộ được điều khiển bởi tần số của dòng điện. Tốc độ của động cơ đồng bộ có thể được tính bằng

Ns = 60f / P = 120f / p

trong đó, f = tần số của dòng điện xoay chiều (Hz)
p = tổng số cực mỗi pha
P = tổng số cặp cực trên mỗi pha.

Nếu tải lớn hơn tải sự cố được áp dụng, thì động cơ sẽ không đồng bộ. Cuộn dây stato 3 pha có ưu điểm là xác định chiều quay. Trong trường hợp cuộn dây một pha, không thể lấy được chiều quay và động cơ có thể khởi động theo một trong hai chiều. Để điều khiển hướng quay trong các động cơ đồng bộ này, cần bố trí khởi động.

Phương pháp khởi động của động cơ đồng bộ

Mômen quán tính của rôto dừng tự khởi động động cơ kích thước lớn. Do quán tính này của rôto, rôto không thể đồng bộ với từ trường của stato tại chính công suất được đặt vào. Vì vậy cần phải có một số cơ chế bổ sung để giúp rôto được đồng bộ hóa.

Cuộn dây cảm ứng được bao gồm trong các động cơ lớn tạo ra đủ mô-men xoắn cần thiết để tăng tốc. Đối với động cơ rất lớn, để tăng tốc máy không tải, động cơ ngựa được sử dụng. Thay đổi tần số dòng điện stato, động cơ hoạt động bằng điện tử có thể tăng tốc ngay cả từ tốc độ 0.

Đối với động cơ rất nhỏ, khi mômen quán tính của rôto và tải cơ học nhỏ đến mức mong muốn, chúng có thể khởi động mà không cần bất kỳ phương pháp khởi động nào.

Các loại động cơ đồng bộ

Tùy thuộc vào phương pháp từ hóa của rôto, có hai loại động cơ đồng bộ:

• Không hào hứng.
• Dòng điện một chiều Kích thích.

Động cơ không kích thích

Trong các động cơ này, rôto được từ hóa bởi trường stato bên ngoài. Rôto chứa một từ trường không đổi. Thép có độ bền cao như thép coban được sử dụng để chế tạo rôto. Chúng được phân loại là động cơ nam châm vĩnh cửu, động cơ điện trở và động cơ trễ.

• Trong động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu, nam châm vĩnh cửu được sử dụng cùng với thép để thiết kế rôto. Chúng có từ trường không đổi trong rôto, do đó không thể sử dụng cuộn dây cảm ứng để khởi động. Được sử dụng làm động cơ thang máy không hộp số.

Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu

• Trong động cơ điện cảm, rôto được tạo thành từ thép đúc với các cực có đầu nhọn. Để giảm thiểu gợn sóng mômen, các cực của rôto nhỏ hơn các cực của stato. Chứa cuộn dây lồng sóc để cung cấp mô-men xoắn khởi động cho rôto. Được sử dụng trong các ứng dụng thiết bị đo đạc.
• Động cơ trễ là động cơ tự khởi động. Ở đây rôto là một hình trụ trơn được tạo thành từ thép coban cứng từ tính có lực kháng từ cao. Những động cơ này đắt tiền và được sử dụng khi yêu cầu tốc độ không đổi chính xác. Thường được sử dụng như động cơ servo.

Động cơ kích thích dòng điện DC

Ở đây rôto được kích thích bằng cách sử dụng dòng điện một chiều được cung cấp trực tiếp qua các vòng trượt. AC cảm ứng và chỉnh lưu cũng được sử dụng. Chúng thường có kích thước lớn như lớn hơn 1 mã lực, v.v.

Động cơ kích thích dòng điện DC

Các ứng dụng của động cơ đồng bộ

thông thường, động cơ đồng bộ được sử dụng cho các ứng dụng yêu cầu tốc độ chính xác và không đổi. Các ứng dụng công suất thấp của các động cơ này bao gồm máy định vị. Những điều này cũng được áp dụng trong robot thiết bị truyền động . Máy xay bi, đồng hồ, bàn xoay máy ghi âm cũng tận dụng động cơ đồng bộ. Bên cạnh đó, các động cơ này còn được sử dụng như động cơ servo và máy định thời.

Các động cơ này có sẵn trong phạm vi kích thước móng ngựa phân số đến phạm vi kích thước công nghiệp công suất cao. Trong khi được sử dụng trong các quy mô công nghiệp công suất cao, những động cơ này thực hiện hai chức năng quan trọng. Một là phương tiện hiệu quả để chuyển đổi năng lượng AC thành năng lượng cơ học và phương tiện kia là Hiệu chỉnh hệ số công suất . Bạn đã xem qua ứng dụng nào của động cơ servo?