electroll

ماشینهای سنکرون یکی از مهمترین انواع ماشینهای سنکرون به شمار میروند. در واقع تمامی ماشین های تولید کننده برق و الکتریسیته در نیروگاهها از نوع سنکرون بوده که به نام ژنراتورهای سنکرون یا آلترناتورها شهره هستند.

اصولا دو نوع ساختار در ماشینهای سنکرون استفاده میشود که ساختار با روتور استوانه ای وساختار با روتور قطب برجسته نام دارند. در ماشینهای با روتور قطب صاف، روتور به صورت استوانه بوده و سیم پیچهای میدان dc در شیارهای آن جا داده میشوند(سیم بندی از نوع توزیعی). این نوع رتور استحکام مکانیکی بالاتری داشته وتعادل دینامیکی مناسبتری را سبب میشود. روتورهای استوانه ای بویژه برای کاربردهای با سرعت بالا مورد استفاده قرار میگیرند. در این نوع ساختار از روتور با طول نسبتا بلند وقطر کوچک جهت محدود کردن نیروهای سانتریفوژ استفاده می گردد. تعداد قطبهای این نوع ماشینها 2 یا حداکثر 4 میباشد. نوع دوم ماشینهای سنکرون که نوع روتور قطب برجسته نام دارند، دارای قطبهایی است که از هسته روتور بیرون زده است. این نوع ساختار برای ماشینهای با سرعت پایین بکار رفته وتعداد قطبهای بسیار زیادی به صورت برجسته بر روی روتوری با قطر بزرگ و طول کوتاه جا داده میشود.

برای تمایز در مشخصه های ساختاری فوق، باید به این نکته توجه داشت که ماشینهای با روتور استوانه ای دارای فاصله هوایی یکنواخت بوده و لذا پرمانس ارائه شده به mmf موجود در مدار مغناطیسی، مستقل از زاویه بین محور mmf و قطبهای روتور خواهد بود. در حالی در نوع قطب برجسته، پرمانس ارائه شده به mmf به شکل قابل ملاحظه ای وابسته به این زاویه است. به همین دلیل مدل سازی و تحلیل روتورهای استوانه ای بسیار ساده تر از نوع قطب برجسته میباشد.

مشخصه اصلی و مهمی که ماشینهای سنکرون را از دیگر ماشینهای الکتریکی متمایز میکند ارتباط سنکرون بین میدان های گردان استاتور و روتور است. در نتیجه این مشخصه، رابطه ثابتی به شرح زیر بین سرعت روتور و فرکانس emf و جریانهای استاتور برقرار خواهد بود:

که در آن p تعداد قطبها و n_s سرعت روتور به دور در دقیقه (سرعت سنکرون) است. به دلیل مشخصه فوق، موتورهای سنکرون در صنایعی که عملکرد با سرعت ثابت مورد نظر است کاربرد یافته اند. از دیگر مزایای موتورهای سنکرون میتوان به سادگی کنترل ضریب توان آنها اشاره نمود. این مزیت دلیل عمده بکارگیری موتورهای سنکرون در اکثر صنایع بزرگ بعنوان قسمتی از بار الکتریکی این صنایع است. در این حالت، موتور عمدتا در ضریب توان پیش فاز کار کرده تا ضریب توان کل (بارهای معمولی دارای ضریب توان پس فاز هستند) به عدد یک نزدیکتر گردد.

سیم پیچی میدان دارای دو قطب است که بر روی روتور قرار دارد. آرمیچر به صورت تک حلقه aa' بر روی استاتور نشان داده شده است. این نوع روتور، قطب برجسته نامیده میشود و از طریق یک منبع dc و سیم پیچی میدان متمرکز تغذیه میگردد. جریان از طریق دو حلقه لغزان و جاروبکهای کربنی به روتور وارد میشود. شکل زیر، دو مسیر اصلی فوران مغناطیسی را نشان میدهد (به صورت خط چین).

نواحی خنثی مغناطیسی در فاصله هوایی و بین قطبها قرار دارد. بدون از دست دادن دقت، میتوان از رلوکتانس مسیر آهنی صرفنظر نمود. با فرض اینکه فاصله هوایی روی طول کفشک قطب یکنواخت باشد، چگالی فوران در آن فاصله را میتوان ثابت فرض کرد. مقدار این چگالی فوران در دیگر فواصل و در محیط اطراف استاتور به تدریج در ناحیه بین قطبها به سمت صفر تنزل مینماید. همانطوری که در شکل زیر نشان داده شده است چگالی فوران به صورت سر تخت در میاید. چون فوران مغناطیسی به صورت عمود وارد استاتور میشود، حرکت نسبی بین هادیهای استاتور (بازوهای کلاف سیم پیچ استاتور) و چگالی فوران فاصله هوایی، عمود بر یکدیگر هستند.