מנוע סינכרוני לעומת מנוע אינדוקציה
שניהם מנועי אינדוקציה וגם מנועים סינכרוניים הם מנועי AC המשמשים להמרת אנרגיה חשמלית לאנרגיה מכנית.
עוד על מנועי אינדוקציה
בהתבסס על עקרונות האינדוקציה האלקטרומגנטית, מנועי האינדוקציה הראשונים הומצאו על ידי ניקולה טסלה (ב-1883) וגלילאו פראריס (ב-1885), באופן עצמאי. בגלל הבנייה הפשוטה והשימוש הקשוח ועלויות הבנייה והתחזוקה הנמוכות שלו, מנועי אינדוקציה היו הבחירה על פני הרבה מנועי AC אחרים, עבור ציוד ומכונות כבדות.
הבנייה וההרכבה של מנוע האינדוקציה פשוטים.שני החלקים העיקריים של מנוע האינדוקציה הם הסטטור והרוטור. סטטור במנוע האינדוקציה הוא סדרה של קטבים מגנטיים קונצנטריים (בדרך כלל אלקטרומגנטים), והרוטור הוא סדרה של פיתולים סגורים, או מוטות אלומיניום המסודרים בצורה דומה לכלוב סנאי, ומכאן השם רוטור כלוב הסנאי. הציר לספק את המומנט המיוצר הוא דרך ציר הרוטור. הרוטור ממוקם בתוך החלל הגלילי של הסטטור, אך אינו מחובר חשמלית לשום מעגל חיצוני. לא נעשה שימוש בקומוטטור או מברשות, או מנגנון חיבור אחר כדי לספק זרם לרוטור.
כמו כל מנוע, הוא משתמש בכוחות מגנטיים כדי לסובב את הרוטור. החיבורים בסלילי הסטטור מסודרים באופן שבו נוצרים קטבים מנוגדים בצד הנגדי של סלילי הסטטור. בשלב ההפעלה, קטבים מגנטיים נוצרים באופן משתנה מעת לעת לאורך ההיקף. זה יוצר שינוי בשטף על פני הפיתולים ברוטור ומשרה זרם.זרם מושרה זה יוצר שדה מגנטי בפיתולי הרוטור, והאינטראקציה בין שדה הסטטור לשדה המושרה מניעה את המנוע.
מנועי אינדוקציה עשויים לפעול הן בזרמים חד-פאזיים והן בזרמים רב-פאזיים, אחרונים עבור מכונות כבדות הדורשות מומנט גדול. ניתן לשלוט על מהירות מנועי האינדוקציה על ידי שימוש במספר הקטבים המגנטיים בקוטב הסטטור או וויסות התדר של מקור הכוח המבוא. ההחלקה, שהיא מדד לקביעת המומנט של המנוע, נותנת אינדיקציה ליעילות המנוע. לפיתולי הרוטור המקוצרים יש התנגדות קטנה, וכתוצאה מכך זרם גדול המושרה להחלקה קטנה ברוטור; לכן, הוא מייצר מומנט גדול.
בתנאי העומס המרבי האפשרי, עבור מנועים קטנים ההחלקה היא כ-4-6% ו-1.5-2% עבור מנועים גדולים, ומכאן שמנועי אינדוקציה נחשבים לבעלי ויסות מהירות ונחשבים למנועים בעלי מהירות קבועה. עם זאת, מהירות הסיבוב של הרוטור איטית יותר מתדר מקור הכוח המבוא.
עוד על מנוע סינכרוני
מנוע סינכרוני הוא הסוג העיקרי השני של מנוע AC. מנוע סינכרוני נועד לפעול ללא כל הבדל בקצב הסיבוב של הציר ובתדירות זרם מקור AC; תקופת הסיבוב היא כפולה אינטגרלית של מחזורי AC.
ישנם שלושה סוגים עיקריים של מנועים סינכרוניים; מנועי מגנט קבוע, מנועי היסטרזה ומנועי סרבנות. מגנטים קבועים העשויים מניאודימיום-בורון-ברזל, סמריום-קובלט או פריט משמשים כמגנטים הקבועים על הרוטור. כוננים בעלי מהירות משתנה, כאשר הסטטור מסופק ממתח משתנה בתדר משתנה הוא היישום העיקרי של מנועי מגנט קבוע. אלה משמשים במכשירים הדורשים בקרת מהירות ומיקום מדויקים.
מנועי ההיסטרזיס בעלי רוטור גלילי חלק ומוצק, אשר יצוק מפלדת קובלט מגנטית "קשה" בעלת כפייה גבוהה. לחומר זה לולאת היסטרזיס רחבה, כלומר ברגע שהוא מתמגנט בכיוון נתון, הוא דורש שדה מגנטי הפוך גדול בכיוון ההפוך כדי להפוך את המגנטיזציה.כתוצאה מכך, למנוע ההיסטרזיס יש זווית פיגור δ, שאינה תלויה במהירות; הוא מפתח מומנט קבוע מההפעלה ועד למהירות הסינכרונית. לכן, הוא מתניע מעצמו ואינו זקוק לפיתול אינדוקציה כדי להפעיל אותו.
מנוע אינדוקציה לעומת מנוע סינכרוני
• מנועים סינכרוניים פועלים במהירות סינכרונית (RPM=120f/p) בעוד שמנועי אינדוקציה פועלים במהירות פחותה ממהירות סינכרונית (RPM=120f/p – החלקה), וההחלקה היא כמעט אפסית במומנט העומס וההחלקה. עולה עם מומנט העומס.
• מנועים סינכרוניים דורשים זרם DC כדי ליצור את השדה בפיתולי הרוטור; מנועי אינדוקציה אינם נדרשים לספק זרם כלשהו לרוטור.
• מנועים סינכרוניים דורשים טבעות החלקה ומברשות כדי לחבר את הרוטור לאספקת החשמל. מנועי אינדוקציה אינם דורשים טבעות החלקה.
• מנועים סינכרוניים דורשים פיתולים ברוטור, בעוד שמנועי אינדוקציה בנויים לרוב עם מוטות הולכה ברוטור או משתמשים בפיתולים קצרים כדי ליצור "כלוב סנאי".
