موتور سنکرون

موتور سنکرون دسته‌ای از موتورهای الکتریکی هستند که رتور در آن‌ها با سرعت ثابتی می‌چرخد.

در واقع این سرعت ثابت همان سرعت میدان مغناطیسی دوار استاتور است.

البته ثابت به این معنی که در صورت تغییر میزان بار مکانیکی روی شفت، سرعت موتور سنکرون تغییر نخواهد کرد.

اگر بخواهیم سرعت موتور را تغییر دهیم می‌بایست فرکانس تغذیه را تغییر دهیم.

روش دیگر برای تعیین سرعت چرخش روتور، تغییر تعداد قطب هاست.

البته تعداد قطب‌ها جزو ویژگی‌های ذاتی موتور بوده و در زمان ساخت با توجه به نوع سیم پیچی استاتور مشخص می‌شود.

معمولاً در روتور موتورهای سنکرون علاوه بر آهن‌ربا حلقه‌های اتصال کوتاه نیز وجود دارد .

مانند موتورهای رتور 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.

موتور سنکرون چگونه کار می‌کند

این بخش را می‌توان به دو شکل مجزا در قالب ژنراتور و موتور توضیح داد.

هدف از این قسمت آشنایی اجمالی با نحوه عملکرد ماشین سنکرون می‌باشد تا بتوانیم در ادامه اطلاعات مفیدتری را در اختیار شما عزیزان قرار دهیم.

نحوه عملکرد ژنراتور سنکرون

در ابتدا جریان مستقیم DC توسط ما به سیم‌پیچ روتور ژنراتور سنکرون تزریق می‌شود تا یک میدان مغناطیسی اطراف روتور ایجاد نماید.

از آنجایی‌که این روتور به‌وسیله یک نیروی خارجی (توربین) به چرخش در می‌آید.

بنابراین یک میدان مغناطیسی چرخان در درون ژنراتور شکل خواهد گرفت.

این میدان چرخان در هر لحظه در حال قطع هادی‌های قرار گرفته در استاتور می‌باشد.

به همین دلیل انتظار القای ولتاژ سه‌فاز متعادل در سیم‌پیچ‌های استاتور امری دور از ذهن نیست.

در این مسیر هرچقدر سرعت چرخش روتور بیشتر باشد، فرکانس و میزان برق تولید شده توسط ژنراتور سنکرون هم بیشتر می‌شود.

نحوه عملکرد موتور سنکرون

مسلماً در حالت موتوری شرایط برعکس حالت ژنراتوری می‌باشد.

یعنی به‌صورت کلی در این بخش ما به روتور و استاتور ولتاژ تزریق می‌کنیم و از سوی دیگر انتظار ایجاد نیروی چرخشی را داریم.

هنگام وصل استاتور به شبکه سه‌فاز (AC)، یک میدان دوار مغناطیسی که سرعت آن متناسب با فرکانس شبکه و تعداد قطب‌های استاتور است در آن به وجود آمده و شروع به جاروب نمودن سطح روتور می‌نماید.

در این حالت (قبل از آنکه به روتور ولتاژ DC اعمال نماییم) قطب‌های روتور از طریق قطب‌های غیر همنام استاتور جذب می‌شود.

همچنین لحظه‌ای بعد مجدداً این قطب‌ها به‌وسیله قطب‌های همنام استاتور دفع خواهند شد.

پس میانگین گشتاور صفر بوده و روتور حرکت نمی‌کند.

از طرف دیگر قطب‌های روتور به دلیل سنگینی و اینرسی موجود در آن نمی‌توانند به‌سرعت همراه میدان دوار استاتور بچرخند.

پس باید به طریقی (راه‌انداز) ابتدا سرعت روتور را به نزدیکی سرعت میدان دوار استاتور رسانده شود.

در آن حین انتظار همگام شدن رتور با استاتور را داشته باشیم.

پس از استفاده از روش‌های راه‌انداز مانند؛

• مبدل فرکانسی
• استارت به شکل موتور القایی
• سیم‌پیچ‌های میراکننده و …

در این حالت اگر همه چیز مناسب باشد روتور موتور ما با سرعت سنکرون (سرعت دوار میدان مغناطیسی استاتور) به چرخش در خواهد آمد.

کاربرد ماشین سنکرون

به‌صورت کلیدی مهم‌ترین ویژگی موتور سنکرون (بخصوص موتور آن) داشتن سرعت ثابت می‌باشد.

در اکثر کاربردهایی که در آن‌ها به‌سرعت ثابت و دقت بالا نیاز داریم. از این نوع ماشین استفاده می‌گردد.

کاربرد دیگر موتور سنکرون در راستای جبران سازی توان راکتیو، برای اصلاح Cos φ است.

در این حالت معمولاً باری بر روی موتور قرار نگرفته و یا درصورتی‌که باید موتور تحت بار عمل نماید آن را در مد «پرتحریک» قرار می‌دهند.

در این شرایط موتور سنکرون علاوه بر انجام تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی جنبشی در نقش یک خازن نیز در شبکه فعالیت خواهد نمود.

یکی دیگر از ویژگی‌های خوب این ماشین، سوئیچ ساده و سریع از حالت موتوری به حالت ژنراتوری می‌باشد.

به همین دلیل از ماشین‌های سنکرون در نیروگاه‌های آبی تلمبه‌ای استفاده می‌شود.

چرا که این ماشین‌ها به‌راحتی می‌توانند نقش ژنراتور را ایفا کنند.

به‌این‌ترتیب در ساعات کم‌مصرف، ماشین الکتریکی به‌صورت موتور عمل کرده و آب را به مخزن با ارتفاع بالا پمپ می‌کند.

سپس در ساعات پر مصرف با پایین آمدن آب به‌صورت ژنراتور عمل کرده و از شبکه پشتیبانی کنند.