الكتروموتور سنكرون (Synchronous motor ) دسته‌ای از موتورهای الکتریکی برق متناوب(AC) هستند که روتور آنها با سرعتی ثابت می‌چرخد. منظور از سرعت ثابت آن است که در صورت تغییر میزان بار مکانیکی روی شفت،سرعت گردش موتور تغییر نخواهد کرد.در واقع این سرعت ثابت همان سرعت میدان مغناطیسی دوار حاصل از نوسان برق متناوب در استاتور است. موتورهای سنکرون دارای آهنرباهای الکتریکی (اغلب چند فازی) AC در استاتور خود هستند که به موجب آن یک میدان مغناطیسی در استاتور ایجاد میشود که تحت تأثیر نوسانات جریان متناوب در استاتور دوران می‌کند. در این مقاله از پیکاتک الکتروموتور سنکرون را مورد بررسی قرار می دهیم.
الکتروموتور سنکرون چیست؟
الکتروموتور سنکرون یک الکتروموتور AC می باشد که وجه برجسته آن روتوری است که به وسیله سیم‌پیچ‌های آهن‌ربایی با سرعت برابر با فرکانس AC و در نتیجه میدان مغناطیسی ناشی از آن به گردش در می آید. به بیان دیگر، موتور سنکرون در شرایط کارکرد خود بدون لغزش کار می‌کند. این بر خلاف یک موتور القایی (induction motor) است که باید برای تولید گشتاور لغزش داشته باشد.یک نوع از موتور سنکرون مانند یک موتور القایی است به جز این که روتور توسط یک میدان DC تحریک میشود. رینگ‌های لغزشی (slip rings) و جاروبک‌ها (brushes) برای هدایت جریان به روتور به کار می‌روند. قطبهای روتور به یکدیگر متصل میشوند و با سرعت برابر می‌چرخند؛ به همین دلیل به آن نام الکتروموتور سنکرون داده‌اند.
مزایا و معایب الکتروموتور سنکرون
مزایا الكتروموتور سنكرون
مزایا الكتروموتور سنكرون به شرح زیر است:
- این موتور دارای ضریب قدرت مناسب و قابل تنظیم است.
- بازده عالی دارد.
- در مقابل نوسان ولتاژ حساسیت ندارد.
- امكان به كار بردن آن به طور مستقیم با ولتاژ زیاد وجود دارد.
- با تحریك مناسب هیچگونه قدرت راكتیو مصرف نمی كند و فقط قدرت اكتیو مناسب می گیرد.
- از این موتور میتوان به عنوان مولد قدرت راكتیو برای بالا بردن ضریب قدرت خط استفاده كرد.
معایب الكتروموتور سنكرون
معایب الكتروموتور سنكرون به شرح زیر است:
- به یك وسیله راه اندازی اولیه كه موتور كمكی و غیره می باشد, احتیاج دارد.
- علاوه بر جریان متناوب برای سیم پیچ استاتور ، جریان دائم برای قطبهای آن هم مورد احتیاج است ;در نتیجه قیمت ماشین را نسبت به مشابه خود بالا می برد.
- سرعت آن ثابت است در نتیجه قابل تنظیم است.
- نداشتن تحمل اضافه بار
- درصورتیكه خیلی زیادتر از حد مجاز به آن بار دهند،می ایستد و دوباره باید آنرا راه اندازی كرد.
کاربرد الكتروموتور سنكرون
به خاطر راه اندازی مشكل موتور سنكرون ، موارد استفاده آن محدود است. به خاطر سرعت ثابت آن، در مواردی كه دور ثابت نیاز باشد، استفاده میشود.در وسایل دقیق مانند ساعتهای الكتریكی و گرام و .... كاربرد مهم موتور سنكرون، برای اصلاح Cosφ است.بار روی آن قرار نداده یعنی موتور بدون بار كار می كند.در این حالت موتور سنكرون را خازن سنكرون گویند. از موتورهای سنکرون (بزرگ) اغلب برای توانهای چندین اسب بخار استفاده میشود.پمپ ها، کمپرسورها و دیگر تجهیزات صنعتی بزرگ اغلب توسط موتورهای سنکرون کم سرعت با توان های نامی در حدود hp 2000 به کار انداخته میشوند.مزیت عمده این موتورها ضریب توان بالا یا پیش از آن ها است، که باعث خنثی شدن جریان پس فاز کشیده شده توسط کلیه موتورهای القایی صنعتی میشود.بنابراین یک کارخانه که صدها موتور القایی با ضریب توان پس فاز دارد، برای تعدیل و تصحیح ضریب قدرت خود،باید چندین موتور سنکرون بزرگ با ضریب توان پیش فاز را نیز داشته باشد.اغلب اوقات تصحیح ضریب توان کلی یک کارخانه منجر به کاهش هزینه های مصرفی تعیین شده توسط شرکت های توزیع میشود. از طرف دیگر از موتورهای سنکرون با تحریک dc کوچک و توان های کمتر از hp 1، برخی اوقات در انواع معینی از درایوهای دقیق استفاده قرار میشود. از جمله این کاربردها می توان برخی زمینه های قدیمی تلویزیون، تجهیزات رادار و یا درایوهای نواری را ذکر کرد. بطور کلی نسبت توان به حجم این موتورهای سنکرون در مقایسه با انواع سنکرون دیگر بیشتر است، از طرفی قیمت آن ها نیز بیشتر است. کاربرد موتور سنكرون به شرح زیر است:
- به خاطر راه اندازی مشکل موتور سنکرون،مورد استفاده آن محدود است.
- در وسایل دقیق مانند ساعتهای الكتریكی و گرام و .... استفاده میشود
- در پمپ ها استفاده میشود
- در کمپرسورها استفاده میشود
- در تجهیزات رادار استفاده میشود
- در درایوهای نواری استفاده میشود
نحوه شروع به کار الكتروموتور سنكرون
برای راه‌اندازی موتورهای سنکرون ابتدا توسط یک وسیله ثانویه مثل موتور دیزل و در نمونه های کوچک تر، یک خازن روتور را چرخانده و به سرعت سنکرون می‌رسانند، (سرعت سنکرون با توجه به تعداد قطبها و فرکانس تغذیه مشخص میشود) سپس تغذیه آنها را وصل می‌کنند. در این حالت اگر شوک بار یا بار زیادی برای موتور ایجاد شود باعث ایستادن روتور شده و ممکن است موتور بسوزد. معمولا در روتور موتورهای سنکرون علاوه بر آهن‌ربا حلقه‌های اتصال کوتاه نیز وجود دارد (مانند موتورهای روتور قفسی). این حلقه‌ها باعث میشود تا در لحظه راه‌اندازی سرعت روتور به سرعت سنکرون نزدیک شود و سپس به سرعت سنکرون برسد. این حلقه‌ها علاوه بر راه اندازی باعث مقاومت بیشتر موتور در برابر شوک بار و بار اضافی میشود.
الکتروموتورهای سنکرون هیسترزیس چیست؟
الكتروموتور سنكرون هیسترزیس (hysteresis synchronous motors) موتورهای دو فاز با خازن جابه‌جایی فاز برای یک فاز هستند. این موتورها همانند موتورهای القایی راه‌اندازی میشوند، روتور که یک سیلندر صاف می باشد به طور موقت مغناطیسی میشود. قطبهای توزیع شده آن، کارکرد موتورهای سنکرون هیسترزیس را مانند یک PMSM می‌کند. جنس روتور همانند یک میخ معمولی به صورتی است که مغناطیسی باقی می‌ماند ولی می‌تواند به راحتی غیر مغناطیسی شود.
تفاوت موتور سنکرون و آسنکرون
موتور آسنکرون
در موتور های آسنکرون سرعت چرخش روتور با سرعت چرخش میدان مغناطیسی استاتور نمی تواند برابر باشد (به منظور القای ولتاژ و جریان در روتور و تولید میدان مغناطیسی) به همین دلیل سرعت چرخش میدان دوار استاتور همیشه بیشتر از سرعت چرخش روتور می باشد. مثلا در یک موتور 4 قطب که با فرکانس برق شهر یعنی 50 هرتز کار می کند، فارق از توان موتور: سرعت میدان دوار استاتور 1500 دور در دقیقه اما سرعت چرخش روتور در همین شریط و بدون بار حدود 1450 دور در دقیقه خواهد بود. به همین دلیل بالا به این موتورها، موتورهای آسنکرون گفته می شود و به علت وجود سرعت بالا، قدرت گشتاور آنها پایین و برای رسیدن به قدرت و سرعت مناسب این موتورها را با گیربکس کوپل می کنند و به علت عوامل گفته شده، این موتورها امکان کنترل بسیار دقیق در زمان راه اندازی نداشته و متعلقات کوپل شده با آن می‌تواند نقایص دیگر مانند لرزش، شوک و همچنین راندمان پایین موتور را به همراه داشته باشد. لازم بذکر است این دسته از موتورها قابلیت راه اندازی بصورت ستاره و مثلث را دارند.
موتور سنکرون
در الكتروموتور سنكرون ،سرعت چرخش میدان دوار استاتور و روتور با هم همیشه (حتی زیر بار) برابر هستند.این موتورها دارای سیم پیچ استاتور با تعداد زوج قطبهای معین است، اما بر خلاف روتور موتورهای آسنکرون، روتور این موتورها معمولا در صنایع از آهنرباهای دائم استفاده شده است که تعداد این زوج قطبها نیز با تعداد زوج قطبهای استاتور برابر است. در این حالت با اتصال سیم پیچهای استاتور به برق 3 فاز و تولید میدان مغناطیسی دوار، قطبهای غیر همنام استاتور و روتور یکدیگر را جذب و به دنبال یکدیگر شروع به حرکت مینمایند. این رخداد باعث میشود تا سرعت چرخش روتور با سرعت چرخش میدان مغناطیسی دوار استاتور برابر باشد. به همین منظور میتوان با تغییر فرکانس و تعداد زوج قطبها به سرعت دلخواه چندین هزار دور تا چند دور در دقیقه دست یافت. در صنعت آسانسور نیز این موتورها را به گونه ای میسازند.تا سرعت و گشتاور مورد نیاز تأمین گردد.یعنی با بالا بردن تعداد زوج قطبها(مثلا 19 زوج قطب) و پایین آوردن فرکانس (مثلا 21 هرتز) موتورهایی تولید شد،که سرعت چرخش شفت یا همان روتور آن کنترل شده و مناسب (مثلا 132 دور در دقیقه) خواهد بود. در این شرایط هم قدرت و هم سرعت مورد نظر تأمین شده است. حال با این شرایط دیگر نیازی به استفاده از گیربکس نخواهد بود و نتیجتاً راندمان موتور نیز به مراتب بالاتر خواهد بود.در این موتورها به علت تعداد زوج قطب های بالا، فاصله هر قطب از هم کم و باعث می شود کنترل بسیار دقیقی از موتور بدست آورد. یعنی با کنترل دقیق میدان دوار استاتور، همان دقت و نظارت نیز بر چرخش روتور خواهیم داشت به همین علت الكتروموتور سنكرون در صنعت آسانسور دارای کنترل و کیفیت حرکتی به مراتب بالاتری نسبت به موتورهای آسنکرون هستند.لازم بذکر است،این موتورها تنها به شکل ستاره قابل راه اندازی هستند.
لینک های مرتبط :
