Nội dung động cơ đồng bộ

Động cơ đồng bộ là loại động cơ xoay chiều phổ biến giống như động cơ cảm ứng. Các đặc điểm là: trong quá trình vận hành ở trạng thái ổn định, có mối quan hệ không đổi giữa tốc độ rôto và tần số lưới n=ns=60f/p và ns trở thành tốc độ đồng bộ. Nếu tần số của lưới không đổi thì tốc độ của động cơ đồng bộ không đổi ở trạng thái ổn định và không liên quan gì đến kích thước của tải. Động cơ đồng bộ được chia thành máy phát điện đồng bộ và động cơ đồng bộ. Máy điện xoay chiều trong các nhà máy điện hiện đại chủ yếu là động cơ đồng bộ.
Nguyên tắc làm việc
Thiết lập từ trường chính: Cuộn dây kích thích được truyền qua dòng điện kích thích DC để thiết lập từ trường kích thích có cực tính xen kẽ, nghĩa là thiết lập từ trường chính.
Dây dẫn mang dòng điện: Cuộn dây phần ứng đối xứng ba pha đóng vai trò như một cuộn dây nguồn và trở thành vật mang điện thế cảm ứng hoặc dòng điện cảm ứng.
Chuyển động cắt: Động cơ chính kéo rôto quay (cấp cơ năng vào động cơ), từ trường kích thích có cực tính xen kẽ quay cùng trục và cắt các cuộn dây stato từng pha theo trình tự (tương đương với dây dẫn của cuộn dây). cắt từ trường kích thích ngược lại). [2]
Tạo ra điện thế xoay chiều: Do chuyển động cắt tương đối giữa cuộn dây phần ứng và từ trường chính, một điện thế xoay chiều đối xứng ba pha với sự thay đổi định kỳ về độ lớn và hướng sẽ được tạo ra trong cuộn dây phần ứng. Nguồn điện AC có thể được cung cấp thông qua dây dẫn.
Sự xen kẽ và đối xứng: Do từ trường quay có cực tính xen kẽ nên các điện thế cảm ứng có cực tính xen kẽ nhau; do tính đối xứng của cuộn dây phần ứng nên đảm bảo tính đối xứng ba pha của điện thế cảm ứng. [2]
I. Động cơ đồng bộ xoay chiều
Động cơ đồng bộ AC là động cơ truyền động tốc độ không đổi. Tốc độ rôto của nó duy trì mối quan hệ tỷ lệ không đổi với tần số nguồn điện. Nó được sử dụng rộng rãi trong các dụng cụ điện tử, thiết bị văn phòng hiện đại, máy dệt, v.v.
II. Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu
Động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu thuộc về động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu khởi động không đồng bộ. Hệ thống từ trường của nó bao gồm một hoặc nhiều nam châm vĩnh cửu. Nó thường được lắp đặt các cực nam châm vĩnh cửu theo số cực yêu cầu trong rôto lồng làm bằng các thanh nhôm hoặc đồng đúc. Cấu trúc stator tương tự như động cơ không đồng bộ.
Khi cuộn dây stato được nối với nguồn điện, động cơ bắt đầu quay theo nguyên lý động cơ không đồng bộ. Khi tăng tốc đến tốc độ đồng bộ, mômen điện từ đồng bộ được tạo ra bởi từ trường vĩnh cửu của rôto và từ trường stato (mômen điện từ được tạo ra bởi từ trường vĩnh cửu của rôto và mômen từ trở do từ trường stato tạo ra) kéo rôto vào trạng thái đồng bộ và động cơ chuyển sang hoạt động đồng bộ.
Động cơ đồng bộ từ trở Động cơ đồng bộ từ trở, còn được gọi là động cơ đồng bộ phản ứng, là động cơ đồng bộ sử dụng từ trở không bằng nhau của trục cầu phương và trục trực tiếp của rôto để tạo ra mô-men xoắn từ trở. Stator của nó tương tự như cấu trúc stato của động cơ không đồng bộ, nhưng cấu trúc rôto thì khác.
3. Động cơ đồng bộ từ trở
Được phát triển từ động cơ không đồng bộ lồng sóc, để cho phép động cơ tạo ra mômen khởi động không đồng bộ, rôto còn được trang bị cuộn dây bằng nhôm đúc lồng. Rôto được bố trí các khe phản lực tương ứng với số cực của stato (chỉ dùng phần cực lồi, không có cuộn dây kích thích và nam châm vĩnh cửu) để tạo ra mômen đồng bộ từ trở. Theo cấu trúc khác nhau của các rãnh phản ứng trên rôto, nó có thể được chia thành rôto phản ứng bên trong, rôto phản ứng bên ngoài và rôto phản ứng bên trong và bên ngoài. Trong số đó, rãnh phản ứng của rôto phản ứng bên ngoài được mở trên vòng tròn bên ngoài của rôto, do đó khe hở không khí theo hướng trục trực tiếp và trục cầu phương không bằng nhau. Rôto phản ứng bên trong có các rãnh bên trong, chặn từ thông theo hướng trục cầu phương và làm tăng điện trở từ. Rôto phản ứng bên trong và bên ngoài kết hợp các đặc điểm cấu trúc của hai rôto trên, sự khác biệt giữa trục trực tiếp và trục cầu phương lớn, khiến công suất của động cơ lớn hơn. Động cơ đồng bộ từ trở cũng được chia thành loại hoạt động bằng tụ điện một pha, loại khởi động bằng tụ điện một pha, loại tụ điện một pha có giá trị kép và các loại khác.
4. Động cơ đồng bộ có độ trễ
Động cơ đồng bộ trễ là động cơ đồng bộ sử dụng vật liệu trễ để tạo ra mômen trễ. Nó được chia thành động cơ đồng bộ trễ rôto bên trong, động cơ đồng bộ trễ rôto bên ngoài và động cơ đồng bộ trễ cực bóng mờ một pha.
Cấu trúc rôto của động cơ đồng bộ trễ rôto bên trong là loại cực ẩn, bề ngoài là một hình trụ nhẵn, không có cuộn dây trên rôto nhưng có một lớp hiệu dụng hình khuyên làm bằng vật liệu trễ ở vòng tròn bên ngoài của lõi.
Sau khi cuộn dây stato được kết nối với nguồn điện, từ trường quay được tạo ra làm cho rôto trễ tạo ra mô-men xoắn không đồng bộ và bắt đầu quay, sau đó tự động chuyển sang trạng thái vận hành đồng bộ. Khi động cơ chạy không đồng bộ, từ trường quay của stato liên tục từ hóa rôto ở tần số trượt; khi chạy đồng bộ, vật liệu trễ trên rôto bị từ hóa và xuất hiện các cực từ vĩnh cửu, từ đó tạo ra mô men xoắn đồng bộ. Bộ khởi động mềm sử dụng thyristor ba pha chống song song làm bộ điều chỉnh điện áp, được kết nối giữa nguồn điện và stato động cơ. Mạch này giống như mạch chỉnh lưu cầu ba pha được điều khiển hoàn toàn. Khi bộ khởi động mềm được sử dụng để khởi động động cơ, điện áp đầu ra của thyristor tăng dần và động cơ tăng tốc dần dần cho đến khi thyristor được bật hoàn toàn. Động cơ hoạt động dựa trên các đặc tính cơ học của điện áp định mức, giúp khởi động êm ái, giảm dòng khởi động và tránh hiện tượng vấp quá dòng khi khởi động. Khi động cơ đạt tốc độ định mức, quá trình khởi động kết thúc và bộ khởi động mềm sẽ tự động thay thế thyristor đã hoàn thành nhiệm vụ bằng công tắc tơ bypass để cung cấp điện áp định mức cho hoạt động bình thường của động cơ, nhằm giảm tổn thất nhiệt của thyristor, kéo dài tuổi thọ của bộ khởi động mềm, nâng cao hiệu quả làm việc và tránh ô nhiễm sóng hài trong lưới điện. Bộ khởi động mềm cũng cung cấp chức năng dừng mềm. Quá trình dừng mềm ngược lại với quá trình khởi động mềm. Điện áp giảm dần và số vòng quay giảm dần về 0, tránh hiện tượng sốc mô-men xoắn do dừng tự do.