Co to jest rotacja synchroniczna

Prędkość wirnika, przy której działa silnik asynchroniczny, zależy od częstotliwości napięcia zasilającego, mocy obciążenia prądowego na wale oraz liczby biegunów elektromagnetycznych danego silnika. Ta rzeczywista prędkość (lub częstotliwość robocza) jest zawsze mniejsza od tzw. częstotliwości synchronicznej, o której decydują tylko parametry źródła zasilania i liczba biegunów uzwojenia stojana tego silnika asynchronicznego.

Dlatego prędkość synchroniczna silnikaJestem Czy częstotliwość wirowania pola magnetycznego uzwojenia stojana jest przy częstotliwości znamionowej napięcia zasilania i nieznacznie różni się od częstotliwości roboczej. W efekcie liczba obrotów na minutę pod obciążeniem jest zawsze mniejsza od tzw. obrotów synchronicznych.

Rysunek pokazuje, jak częstotliwość synchronicznego obrotu silnika indukcyjnego z taką lub inną liczbą biegunów stojana zależy od częstotliwości napięcia zasilania: im wyższa częstotliwość, tym większa prędkość kątowa obrotu pola magnetycznego. Na przykład w napędy o zmiennej częstotliwości zmiana częstotliwości napięcia zasilania zmiana częstotliwości synchronicznej silnika. Zmienia to również prędkość roboczą wirnika silnika pod obciążeniem.

Zazwyczaj uzwojenie stojana silnika indukcyjnego jest zasilane trójfazowym prądem przemiennym, który wytwarza wirujące pole magnetyczne. A im więcej par biegunów — tym niższa częstotliwość synchronicznego obrotu — częstotliwość obrotu pola magnetycznego stojana.

Większość nowoczesnych silników asynchronicznych ma od 1 do 3 par biegunów magnetycznych, w rzadkich przypadkach 4, ponieważ im więcej biegunów, tym mniejsza sprawność silnika asynchronicznego. Jednak przy mniejszej liczbie biegunów prędkość wirnika można zmieniać bardzo, bardzo płynnie, zmieniając częstotliwość napięcia zasilania.

Jak wspomniano powyżej, rzeczywista częstotliwość robocza silnika indukcyjnego różni się od jego częstotliwości synchronicznej. Dlaczego tak się dzieje? Kiedy wirnik obraca się z częstotliwością niższą niż synchroniczna, wówczas druty wirnika przecinają pole magnetyczne stojana z określoną prędkością i indukuje się w nich pole elektromagnetyczne. To pole elektromagnetyczne wytwarza prądy w zamkniętych przewodach wirnika, w wyniku czego prądy te oddziałują z wirującym polem magnetycznym stojana i powstaje moment obrotowy - wirnik jest ciągnięty przez pole magnetyczne stojana.

Jeżeli moment obrotowy ma wartość wystarczającą do pokonania sił tarcia, to wirnik zaczyna się obracać, aż moment elektromagnetyczny zrówna się z momentem hamującym, który jest tworzony przez obciążenie, siły tarcia itp.

W takim przypadku wirnik cały czas pozostaje w tyle za polem magnetycznym stojana, częstotliwość robocza nie może osiągnąć częstotliwości synchronicznej, ponieważ jeśli tak się stanie, wówczas pole elektromagnetyczne przestanie być indukowane w przewodach wirnika i moment obrotowy po prostu się nie pojawi. W rezultacie dla trybu silnikowego wartość „poślizgu” (poślizg sz reguły jest to 2-8%), w związku z czym prawdziwa jest również następująca nierówność silnika:

Ale jeśli wirnik tego samego silnika asynchronicznego jest obracany za pomocą jakiegoś napędu zewnętrznego, na przykład silnika spalinowego, do takiej prędkości, że prędkość wirnika przekracza częstotliwość synchroniczną, wówczas emf w drutach wirnika i prąd czynny w nich nabierze określonego kierunku i stanie się silnik indukcyjny generator.

Całkowity moment elektromagnetyczny okazuje się być opóźniony, poślizg s przyjmuje wartość ujemną, ale aby pojawił się tryb generatorowy, konieczne jest zasilenie silnika indukcyjnego mocą bierną, która wytworzyłaby pole magnetyczne na stojanie. W momencie uruchomienia takiej maszyny w trybie prądnicowym wystarczająca może być indukcyjność szczątkowa wirnika i kondensatorów, które są podłączone do trzech faz uzwojenia stojana zasilającego obciążenie czynne.