Sünkroonmootor (0)

SÜNKROONMOOTOR
Referaat
Juhendaja :
Koostaja:
Tallinn
2016

Sisukord

Sisukord 1
sissejuhatus 3
Ehitus 5
6
TÖÖPÕHIMÕTE 7
käivitamine 8
kasutamine 9
kokkuvõte 10
kasutatud allikad 11

sissejuhatus

Elektrimootorid on elektromehaanilised täiturmehhanismid, mis muundavad elektrienergia mehaaniliseks energiaks, millega saab liikuma panna töömasina. Elektrimootorid on tänapäeval kõige levinumad elektromehaanilised täiturmehhanismid. Selles referaadis räägin ma selle ehitusest, tööpõhimõttest, käivitamisest ja kasutamisest.

Ehitus

Asünkroonmootor on madala hinna ja lihtsa ehituse pärast tööstuses kõige enam kasutatav mootor, milles staatoril tekkiv pöörlev magnetväli paneb rootori pöörlema.
Püsimagnetitega sünkroonmootoritel ergutusmähis puudub ning ergutusvoog tekitatakse püsimagnetitega. Mootor on eriti töökindel muutuva kiirusega ajamites.
See mootor koosneb kerest, staaorimähisest, rootorist, kontaktrõngast ja harjadest.
Asünkroonmootori staator koosneb mitmest vasktraadist mähisest, mis on üksteise suhtes ruumiliselt nihutatud ning mida toidetakse kolmefaasilisest elektrivõrgust. Mähised võivad olla ühendatud kas kolmnurka või tähte. Selline paigutus tekitab ümber staatori pöörleva magnetvälja, mis läbi õhupilu aheldub rootoris olevatel mähistel ning tekitab rootori elektrivoolu ehk elektromagnetilise induktsiooni nähtus. Vool tekitab rootoris omakorda magnetvälja, mille vastasmõjul staatori magnetväljaga tekkib jõud, mis paneb mootori pöörlema. Rootori pöörlemise kiirus sõltub magnetvälja pöörlemise kiirusest, mis omakorda sõltub mootori pooluspaaride arvust p ja toitesagedusest f.
Tänapäeval kasutatakse põhiliselt faasi- ja lühisrootoriga asünkroonmootoreid. Faasirootoriga mootoris muudetakse rootori kiirust takistuse muutmisega rootori ahelas kasutades selleks spetsiaalseid harjakesi, mis aga kuluvad kiiresti. Järjest enam leiab kasutust lühisrootoriga asünkroonmootor, kus rootori mähised on omavahel lühistatud ning kogu elektrilise energia ülekanne toimub läbi õhupilu.
Staatori magnetvälja pöörlemise kiirust nimetatakse sünkroonkiiruseks, mis avaldub

TÖÖPÕHIMÕTE

Sünkroonmootori staatorimähis tekitab pöörleva magnetvälja. Erinevalt asünkroonmootorist tekitatakse aga sünkroonmootori rootoris elektro­magnet- või püsimagnetergutusega veel teine magnetvoog , mis magnetahela kaudu aheldub staatorimähise magnetvooga. Selle tulemusena haarab staatori pöörlev magnetväli rootori endaga kaasa. Staatorivälja N poolused tõmbuvad rootori S poolustega ja vastupidi. Ning rootor hakkab pöörlema staatorivälja sünkroonkiirusel. Rootori erguta­miseks elektromagnetite abil tuleb ergutusvool juhtida pöörlevasse rootorisse läbi rootoril asuvate kontaktrõngaste. Püsimagnetite kasutamisel sellist vajadust pole.
Sünkroonmootori lihtsustatud vektordiagramm ja momendi-nurgatunnusjoon on näidatud joonisel 4.14 Vektordiagrammil näidatud staatorimähise elektromotoorjõu ja võrgupinge vektorite vaheline nurk on ühtlasi masina koormusnurk, millest sõltub masina poolt tekitatav moment. Koormusnurga suurenemisel üle π/2 hakkab moment vähenema. See nurk on masina stabiilsuspiiriks. Suurel koormusel ei suuda mootor enam tasakaalustada koormusmomenti ning mootor langeb sünkronismist välja. Selleks, et normaaltalitluses oleks mootoril teatav momendivaru valitakse tavaliste sünkroonmootorite puhul nimitalitlusele vastav koormusnurk suhteliselt väike (alla π/4).
Suurem koormus põhjustab rootori suurema mahajäämuse staatori magnetväljast. Seda iseloomustab koormusnurk. Masina nimimomendile vastab nimikoormusnurk. Tavaliselt π= 25...30°.

käivitamine

Asünkroonmootori käivitus on eriti problemaatiline suurematel võimsustel. Mootori staa­torivool ulatub käivituse ajal kuni 7-kordse nimivooluni. Võimsate asünkroonmootorite otsevõrkukäivitus põhjustab elektriliinides suuri voolutõukeid.
Otsevõrkkäivitus on kõige lihtsam käivitusmeetod, mille puhul ühendatakse mootor otse võrku, tavaliselt läbi pealüliti ja ülekoormuskaitse. Meetod on lihtne, ega vaja mingeid keerukaid juhtimissüsteeme, kuid kutsub esile kõige suuremat käivitusvoolu, mis võib olla kuni 8 korda suurem mootori nimivoolust. Kuna mootor pole algselt pingestatud, siis tegelik vooluimpulss võib olla kuni 14 korda suurem nimivoolust. Lisaks suurele käivitusvoolule on vajalik ka suur käivitusmoment, mis on mitu korda kõrgem kui nimitalitluseks vaja ja kutsub seega esile ebavajalikke jõude ja pingeid mehaanilistes ülekannetes. Sellele vaatamata kasutatakse seda meetodit lihtsuse pärast väga laialt.
Täht-kolmnurkkäivituse meetodiga on võimalik vähendada käivitusvoolu kuni 30% ja käivitusmomenti kuni 25%. Juhtseade koosneb lülitisti, liigkoormuskaitsest ja timerist, kus on programmeeritud aeg täht- kolmnurga ümberlülituseks. Mootorit käivitatakse alguses tähtühenduses ning lülitatakse hiljem kolmnurka. Mootor peab eelnevalt olema ühendatud kolmnurka. Kui mootor on paigalseisus raskelt koormatud , ei sobi see meetod mootori käivitamiseks. Selline meetod sobib aga ventilaatorite ja pumpade käivitamiseks.
Käivitamine sujuvkäivitiga on võimalik tänu jõuelektroonikale, kus kasutatakse vahelduvpingeregulaatorit pinge efektiivväärtuse sujuvaks tõstmiseks, mis vähendab käivitusvoolu ja momenti .
Käivitamine sagedusmuunduriga on kõige paremaks viisiks mootori käivitamiseks ning pöörlemiskiiruse reguleerimiseks. Tänapäeval on sagedusjuhtimisega vahelduvvooluajam leidnud kasutust peaaegu kõigil aladel, kus traditsiooniliselt rakendati alalisvooluajamit.

kasutamine

Sünkroonmasinate põhilised kasutusalad on võimsad kompressorid , laeva veo- ja tüürimisajamid, veskid, pumbad , paberimasinad ja muud selle laadset . Väikesevõimsuselisi püsimagnetergutusega masinaid kasutatakse tööpinkide ja robotite ajamites. Nad on võrreldes asünkroonmootoritega kallimad ning konstruktsioonilt keerulisemad.
Väikesevõimsuselisi püsimagnetergutusega masinaid kasutatakse tööpinkide ja robotite ajamites. Kuna tööpinkides täidavad niisugused mootorid sageli abi- ehk teenindusfunktsiooni, siis on hakatud nimetama servomootoriteks ning vastavaid ajameid servoajamiteks. Oma olemuselt on niisugused mootorid samuti sünkroonmootorid, kuid neisse on sisse ehitatud asendiandur, mis võimaldab täpselt määrata rootori asendi staatori suhtes ning vastavalt asendisignaalile juhtida mootori toitepinget. Niisugune juhtimine on võrreldav alalisvoolumootori harikommutaatori talitlusega, mis samuti lülitab ankru toitepinget sõltuvalt ankru asendist.

kokkuvõte

Sünkroonmootorid on väga vajalikud praegu ja nii kaua kui meil jagub elektrit on need vajalikud ka tulevikus. Eriti siis kui põlevmootorid vahetatakse välja elektrimootoritega. Kõigepealt peaks inimene välja nuputama võimaluse kuidas elektri energiat suuremates kogustes salvestada.

kasutatud allikad

http://www.tthk.ee/MEH/Taiturid_3.html
http://www.tthk.ee/Elektriajamid_2011/Elektriajamite_elektrimasinad.html#Sunkroon
http://www.tthk.ee/MEH/Taiturid_5.html#asyka
https://www.robotiklubi.ee/_media/kursused/robot_igayhele/2007/mootorid.pdf