Čo je synchrónna rotácia
Rýchlosť rotora, pri ktorej pracuje asynchrónny motor, závisí od frekvencie napájacieho napätia, výkonu prúdového zaťaženia hriadeľa a počtu elektromagnetických pólov daného motora. Táto reálna rýchlosť (resp. pracovná frekvencia) je vždy menšia ako takzvaná synchrónna frekvencia, ktorá je určená len parametrami zdroja energie a počtom pólov statorového vinutia tohto asynchrónneho motora.
Preto synchrónne otáčky motoraI am Či je frekvencia otáčania magnetického poľa vinutia statora na nominálnej frekvencii napájacieho napätia a mierne sa líši od pracovnej frekvencie. V dôsledku toho je počet otáčok za minútu pri zaťažení vždy menší ako takzvané synchrónne otáčky.
Obrázok ukazuje, ako frekvencia synchrónneho otáčania pre indukčný motor s jedným alebo druhým počtom statorových pólov závisí od frekvencie napájacieho napätia: čím vyššia je frekvencia, tým väčšia je uhlová rýchlosť otáčania magnetického poľa. Napríklad v pohony s premenlivou frekvenciou zmena frekvencie napájacieho napätia zmena synchrónnej frekvencie motora. Tým sa zmení aj prevádzková rýchlosť rotora motora pri zaťažení.
Typicky je vinutie statora indukčného motora napájané trojfázovým striedavým prúdom, ktorý vytvára rotujúce magnetické pole. A čím viac párov pólov - tým nižšia je frekvencia synchrónneho otáčania - frekvencia otáčania magnetického poľa statora.
Väčšina moderných asynchrónnych motorov má od 1 do 3 párov magnetických pólov, v ojedinelých prípadoch 4, pretože čím viac pólov, tým nižšia je účinnosť asynchrónneho motora. Pri menšom počte pólov však možno otáčky rotora meniť veľmi, veľmi plynulo zmenou frekvencie napájacieho napätia.
Ako je uvedené vyššie, skutočná prevádzková frekvencia indukčného motora sa líši od jeho synchrónnej frekvencie. Prečo sa to deje? Keď sa rotor otáča s frekvenciou nižšou ako synchrónna, potom drôty rotora prechádzajú cez magnetické pole statora pri určitej rýchlosti a indukuje sa v nich EMF. Toto EMF vytvára prúdy v uzavretých vodičoch rotora, v dôsledku čoho tieto prúdy interagujú s rotujúcim magnetickým poľom statora a vzniká krútiaci moment - rotor je ťahaný magnetickým poľom statora.
Ak má krútiaci moment dostatočnú hodnotu na prekonanie trecích síl, potom sa rotor začne otáčať, kým sa elektromagnetický krútiaci moment nerovná brzdnému momentu, ktorý vzniká záťažou, trecími silami atď.
V tomto prípade rotor neustále zaostáva za magnetickým poľom statora, pracovná frekvencia nemôže dosiahnuť synchrónnu frekvenciu, pretože ak sa tak stane, potom sa EMF prestane indukovať v drôtoch rotora a krútiaci moment sa jednoducho neobjaví. Výsledkom je, že pre režim motora je hodnota "slip" (sklz s, spravidla je to 2-8%), v súvislosti s ktorým platí aj nasledujúca nerovnosť motora:
Ale ak sa rotor toho istého asynchrónneho motora otáča pomocou nejakého externého pohonu, napríklad spaľovacieho motora, na takú rýchlosť, že rýchlosť rotora presahuje synchrónnu frekvenciu, potom sa emf v drôtoch rotora a aktívny prúd v nich nadobudne určitý smer a indukčný motor sa stane generátor.
Celkový elektromagnetický moment sa ukáže ako oneskorený, sklz s je záporný, ale aby sa prejavil režim generátora, je potrebné napájať indukčný motor jalovým výkonom, ktorý by vytvoril magnetické pole na statore. V čase spustenia takéhoto stroja v režime generátora môže postačovať zvyšková indukcia rotora a kondenzátorov, ktoré sú pripojené k trom fázam vinutia statora napájajúcim aktívnu záťaž.