Kako sinkroni motor radi u stanju bez opterećenja?

Bok tamo! Kao dobavljača sinkronih motora, često me pitaju kako ti motori rade u uvjetima praznog hoda. Dakle, zaronimo u to i razložimo cijeli proces.

Osnove sinkronog motora

Prije svega, sinkroni motor je tip AC motora kod kojeg je rotacija osovine sinkronizirana s frekvencijom struje napajanja. Ima dva glavna dijela: stator i rotor. Stator je nepomični dio koji sadrži namote, a rotor je rotirajući dio.

Kada govorimo o uvjetima bez opterećenja, to znači da motor radi bez ikakvog mehaničkog opterećenja pričvršćenog na njegovu osovinu. Drugim riječima, ne postoji vanjska sila protiv koje motor mora raditi da bi izvršio koristan rad.

Proces pokretanja

Prije nego što prijeđemo na rad bez opterećenja, dotaknimo se na brzinu kako se sinkroni motor pokreće. Za razliku od asinkronih motora, sinkroni motori se ne mogu pokrenuti sami. Trebaju neka vanjska sredstva da ih dovedu do sinkrone brzine. Jedna uobičajena metoda je korištenje pony motora, koji je mali pomoćni motor koji pomaže sinkronom motoru da postigne skoro sinkronu brzinu.

Jednom kada je motor blizu sinkrone brzine, istosmjerna pobuda se primjenjuje na rotor. To stvara magnetsko polje u rotoru, koje se zatim spaja s rotirajućim magnetskim poljem koje proizvodi stator. I evo! Motor počinje raditi sinkronom brzinom.

Operacija bez opterećenja

U uvjetima praznog hoda, sinkroni motor još uvijek troši nešto snage. Ova snaga se uglavnom koristi za prevladavanje gubitaka u motoru. Postoje dvije glavne vrste gubitaka: gubici bakra u statoru i gubici u jezgri.

Gubici bakra u statoru

Gubici bakra u statoru nastaju zbog otpora namota statora. Kada struja teče kroz te namote, dio energije se rasipa kao toplina prema formuli (P = I^{2}R), gdje je (I) struja, a (R) otpor namota. Čak i bez opterećenja, kroz namote statora teče mala količina struje kako bi se održalo magnetsko polje.

Gubici jezgre

Gubici u jezgri sastoje se od gubitaka zbog histereze i gubitaka na vrtložne struje. Gubici zbog histereze nastaju zbog opetovanog magnetiziranja i demagnetiziranja materijala jezgre dok se magnetsko polje izmjenjuje. Gubici vrtložne struje uzrokovani su induciranim strujama u jezgri zbog promjenjivog magnetskog polja. Ovi gubici su prisutni čak i kada motor radi bez opterećenja.

Faktor snage pri praznom hodu

Faktor snage sinkronog motora u uvjetima praznog hoda obično je prilično nizak. Faktor snage je omjer stvarne snage (snage koja obavlja koristan rad) i prividne snage (proizvod napona i struje). Budući da nema mehaničkog opterećenja, stvarna potrošnja energije je vrlo niska, ali motor ipak troši nešto struje za održavanje magnetskog polja. To rezultira niskim faktorom snage.

Međutim, jedna od sjajnih stvari kod sinkronih motora je da se njihov faktor snage može prilagoditi. Promjenom istosmjerne pobude rotora, možemo natjerati motor da radi s vodećim, zaostajućim ili jediničnim faktorom snage. U praznom hodu, ako povećamo istosmjernu pobudu, motor može raditi s vodećim faktorom snage, što može biti korisno za cjelokupni elektroenergetski sustav.

Stabilnost brzine

Jedna od ključnih značajki sinkronog motora je njegova stabilnost brzine. U uvjetima praznog hoda, motor radi konstantnom brzinom koja je određena frekvencijom napajanja i brojem polova motora. Formula za sinkronu brzinu je (N_s=\frac{120f}{P}), gdje je (N_s) sinkrona brzina u okretajima u minuti (RPM), (f) je frekvencija napajanja u Hertzima, a (P) je broj polova.

Budući da je frekvencija napajanja obično konstantna u elektroenergetskom sustavu, sinkrona brzina ostaje konstantna sve dok motor radi u normalnim uvjetima. To čini sinkrone motore idealnima za primjene gdje je potrebna stalna brzina, kao što su precizni strojevi i satovi.

Vrste sinkronih motora

Postoje različite vrste sinkronih motora, a svaki ima svoje karakteristike u uvjetima praznog hoda.

Sinkroni trofazni motor

Sinkroni trofazni motor naširoko se koristi u industrijskim primjenama. U praznom hodu, još uvijek održava svoju sinkronu brzinu i troši snagu uglavnom za gubitke. Trofazni dizajn osigurava uravnoteženiji i učinkovitiji rad u usporedbi s jednofaznim motorima.

General Electric sinkroni motor

General Electric sinkroni motori poznati su po svojoj visokoj kvaliteti i pouzdanosti. Dizajnirani su za učinkovit rad u različitim uvjetima, uključujući prazan hod. Ovi motori često imaju napredne upravljačke sustave koji mogu optimizirati faktor snage i performanse čak i kada nema mehaničkog opterećenja.

3-fazni sinkroni indukcijski motor

Trofazni sinkroni indukcijski motor kombinira značajke sinkronog i indukcijskog motora. U praznom hodu, može se pokrenuti kao indukcijski motor, a zatim raditi sinkronom brzinom. Ovaj tip motora prikladan je za primjene gdje su potrebni glatki start i stalna brzina.

Zašto odabrati naše sinkrone motore?

Kao dobavljač sinkronih motora, nudimo proizvode visoke kvalitete koji su dizajnirani za dobre performanse u uvjetima praznog hoda i punog opterećenja. Naši motori izrađeni su najnovijom tehnologijom i visokokvalitetnim materijalima kako bi se osigurala pouzdanost i učinkovitost.

Razumijemo da različiti kupci imaju različite potrebe, stoga nudimo širok raspon sinkronih motora s različitim snagama, brzinama i značajkama. Bilo da trebate motor za malu primjenu ili veliki industrijski projekt, imamo pravo rješenje za vas.

Ukoliko ste zainteresirani za kupnju sinkronih motora ili imate pitanja o njihovom radu, slobodno nam se obratite. Tu smo da vam pomognemo da napravite pravi izbor i osiguramo najbolje performanse vašeg motora.

Reference

• Chapman, SJ (2012). Osnove električnih strojeva. McGraw - Hill.
• Fitzgerald, AE, Kingsley, C. i Umans, SD (2003). Električni strojevi. McGraw - Hill.