מנועי סילון סינכרוניים מודרניים

עקרון הפעולה של מנוע סילון סינכרוני

במנועי סילון סינכרוניים, העיקרון של יצירת מומנט רוטור שונה במקצת ממנועים סינכרוניים אסינכרוניים ומסורתיים. כאן התפקיד המכריע מוקצה לליבת הרוטור עצמה.

לרוטור של מנוע סינכרוני סילון אין פיתולים, אפילו לא סלילה קצרה. במקום זאת, ליבת הרוטור עשויה הטרוגנית ביותר במוליכות המגנטית: המוליכות המגנטית לאורך הרוטור שונה רוחבית מהמוליכות המגנטית. הודות לגישה יוצאת דופן זו, אין צורך גם בפיתולי רוטור וגם במגנטים קבועים.

באשר לסטטור, ריכוז הסטטור של המנוע הסינכרוני של הסילון יכול להיות מרוכז או מופץ, ואילו ליבת הסטטור והדיור נשארים תקינים. כל התכונה היא בליבת הרוטור ההטרוגנית ביותר.

 

שלושה סוגים עיקריים של רוטורים מאפיינים מנועי סילון סינכרוניים: רוטור מרובד לרוחב, רוטור עם קטבים ברורים ורוטור מרובד צירי.

הפיזיקה של התהליך היא כדלקמן. זרם חילופין מסופק אל פיתולי הסטטור, ויוצר שדה מגנטי מסתובב סביב הרוטור, שהוא המרבי במרווח האוויר בין הסטטור לרוטור. רגע הסיבוב מתקבל בגלל העובדה שהרוטור מנסה להסתובב כל הזמן כך שהתנגדות המגנטית לשטף המגנטי שנוצר על ידי הסטטור תהיה מינימלית.

המומנט המרבי פרופורציונאלי ישיר להבדל בין השראות האורך והרוחב, וככל שהבדל זה גדול יותר, כך מומנט הרוטור גדול יותר.

להבנת עיקרון זה אנו פונים לדמות. לאובייקט אניסוטרופי 1 מוליכות מגנטית שונה לאורך הצירים a ו- b. במקרה זה, לאובייקט האיזוטרופי 2 אותה מוליכות מגנטית לכל הכיוונים. שדה מגנטי המופעל על אובייקט 1 מייצר רגע סיבוב כאשר הזווית בין ציר b לקווי אינדוקציה מגנטית B אינה שווה לאפס. כאשר קיים זווית שאינה אפסית, אובייקט 1 יעוות את השדה המגנטי המופעל B, וכיוון העיוות יעלה בקנה אחד עם הציר a של עצם 1.

השדה המגנטי הסינוסואלי שנוצר במנוע הסילון הסינכרוני על ידי סליל הסטטור מסתובב בתדר זווית סינכרוני מסוים, ולכן תמיד יהיה רגע של סיבוב, הנוטה להחזיר את המערכת למצב עם האנרגיה הפוטנציאלית הכוללת הנמוכה ביותר.

כלומר, רגע הסיבוב ישאף תמיד לצמצם את עיוות השדה המגנטי של הסטטור בכיוון הציר, על ידי הקטנת הזווית בין קווי האינדוקציה B לציר b. אם כן, אם בקרת המנוע מכוונת לשמור על קביעות זווית זו, אזי כל העת אנרגיה מכנית תתקבל מאלקטרומגנטית.

כך, זרם המתפתל של הסטטור מספק מגנטציה עם קיומו של מומנט שמטרתו לחסל את עיוות השדה, ועל ידי שליטה על שלב הזרם בהתאם למיקום הרוטור במערכת הקואורדינטות המסתובבת (בהתאם לערך זווית העיוות), מתקבלת בקרת המומנט של מנוע הסילון הסינכרוני.

מנועי סילון סינכרוניים כיום

היצרנים המובילים בעולם של מנועים חשמליים מראים כיום עניין מיוחד במנועי סילון סינכרוניים, אם כי הגרסאות הראשונות קיבלו פטנט כבר בסוף המאה ה -19. העובדה היא שהיעילות של מנועי סילון סינכרוניים עולה באופן מהותי באופן משמעותי יעילות מנועי אינדוקציה פופולרייםשלא לדבר על צפיפות כוח.

אין הפסדי אנרגיה ברוטור, אך לרוב הרוטור מהווה כ -30 אחוז מההפסדים. זה מגדיל את חיי המנוע החשמלי - מפחית חום מזיק. המסה של מנוע סילון סינכרוני ומידותיו פחותה ב -20% מזו של אותו כוח אסינכרוני.

העניין המחודש במנועי סילון סינכרוניים כיום קשור בעיקר ליכולות הרחבות של דוגמנות מחשב מודרניות, המאפשרות למצוא את הגרסאות היעילות ביותר של עיצובים של רוטור וסטטור - המחקר המדעי הוא פרודוקטיבי יותר, והיעילות של גרסאות מודרניות של מנועי סילון סינכרוני היא כבר 98%, באותה תקופה באשר לגרסאות אסינכרוניות, היעילות אינה עולה על מסורתית על 90%.

מנועי סילון סינכרוניים מיוצרים כיום על בסיס מנועים אסינכרוניים, ועם אותם מידות וממדי הרכבה מתקבלת יעילות גבוהה יותר, מושגת הספק ספציפי גבוה יותר.

יתרונות וחסרונות

הרוטור של מנוע סינכרוני סילון נמשך מפלדה חשמלית דקה, בעל תכנון פשוט ואמין ללא סלילה קצרה ובלי מגנטים. לכן זרמים הגורמים לחימום מזיק מסולקים ברוטור - חיי השירות מוגדלים, והעדר מגנטים מפחית את עלות המוצר, כולל צמצום עלויות התחזוקה המופחתות. .

בשל הקלילות ההשוואתית של הרוטור, רגע האינרציה שלו הוא נמוך, ולכן המנוע מאיץ למהירות נומינלית מהר יותר, מה שמביא לחיסכון באנרגיה.

מהפך התדרים כבקר מהירות הופך את בקרת המנוע לגמישה מאוד על פני מגוון רחב של מהירויות הפעלה. לגבי החסרונות, זה רק אחד: הצורך בממיר תדרים.

השימוש בממיר תדרים עם תיקון פעיל של גורם ההספק מאפשר להשיג את גורם ההספק המרבי של המערכת, שהוא חשוב מאוד בכל ייצור מודרני.

Comments

[#1 פאשה]

היעדר מגנטים מקטין את עלות המנוע אך מגדיל את צריכת החשמל מכיוון שבמקרה זה עליכם ליצור שדה מגנטי במקוםמגנטים במנוע