Как запускается синхронный электродвигатель?

Синхронный электродвигатель — это электрическая машина переменного тока, в которой ротор вращается с той же частотой, что и магнитное поле статора (то есть синхронно с ним).

Принцип работы

• В статоре создается вращающееся магнитное поле за счет подачи трехфазного напряжения.
• В роторе создается постоянное магнитное поле (с помощью электромагнита или постоянных магнитов).
• Магнитное поле ротора взаимодействует с полем статора, и ротор начинает вращаться с той же скоростью, что и поле статора.

Основные характеристики

• Скорость вращения всегда равна синхронной частоте:

• где:
  • $\mathrm{f\; —\; частота\; сети\; (Гц),}$
  • $\mathrm{p\; —\; число\; пар\; полюсов.}$
• Не может запускаться самостоятельно, так как без разгона ротор не успевает "зацепиться" за поле статора.
• Высокий КПД и стабильная скорость вращения, независимо от нагрузки.

Области применения

Синхронные двигатели используются там, где требуется:

• Точная скорость вращения (например, в часовых механизмах, прецизионных станках).
• Большая мощность (в насосах, компрессорах, турбогенераторах).
• Энергосбережение (в промышленности, электроприводах).

Как запускается синхронный электродвигатель?

Синхронный электродвигатель (СД) не может запуститься самостоятельно, так как его ротор должен сразу вращаться с синхронной скоростью. 

Поэтому запуск осуществляется с помощью одного из следующих методов:

1. Запуск от асинхронного режима (пусковой двигатель или обмотка)

• В роторе устанавливаются демпферные (пусковые) обмотки, аналогичные короткозамкнутому ротору асинхронного двигателя.
• При подаче питания статорное поле создает вращающий момент, как в асинхронном двигателе.
• После разгона до скорости, близкой к синхронной, включается возбуждение ротора, и двигатель "зацепляется" за магнитное поле, переходя в синхронный режим.

2. Запуск от внешнего двигателя (разгон до синхронизации)

• Используется вспомогательный двигатель (асинхронный, дизельный, турбина и т. д.), который разгоняет ротор до синхронной скорости.
• Затем подается возбуждение, и синхронный двигатель берет нагрузку.

3. Самосинхронизация (прямой пуск)

• Применяется для мощных синхронных машин, например, в энергосистемах.
• Двигатель включается прямо в сеть без пусковых обмоток.
• За счет больших моментов инерции ротор постепенно "схватывается" полем и выходит на синхронизацию.

4. Запуск с преобразователем частоты

• Современные СД могут запускаться через частотный преобразователь, который плавно увеличивает частоту питающего напряжения, синхронно ускоряя ротор.
• После выхода на номинальную частоту включается возбуждение.

Какой именно метод используется, зависит от конструкции двигателя, его мощности и условий эксплуатации.