Synchrone motoren
draaien synchroon met het net
Motoren
Root server » TechTalk » Electriciteit » Motoren » Synchroon
Synchrone motoren draaien aan een vaste snelheid en hebben een wisselspanning nodig.


Asynchrone generator


Een draaiveld opwekken met stroomringen (spleetpoolmotor)


Een synchrone motor met magneet

De synchrone motor

De synchrone heeft een permanente magneet als rotor (in grote uitvoeringen is het een electromagneet). Het aanloopkoppel is zeer laag en deze motoren moeten onbelast starten. Om een hoger koppel te bekomen hebben deze motoren vaak ook een kortsluitanker (zoals asynchrone motoren). De motor start dan als asynchrone motor, en dan neemt de synchone motor de werking over. Als de motor synchroon loopt, wordt er immers geen stroom meer opgewekt in de kortsluitanker en het is alsof de kortsluitanker niet meer bestaat.

Bij kleine motoren die in prikklokken, horloges en andere toepassingen waar een laag koppel voldoende is gebruikt men een massieve rotor met een hoge hysteresis. Door het hysteresis ontstaat er een vast magnetisch veld. De werking lijkt op die van een asynchrone motor (opwekking van een magnetisch veld), maar hier is er geen slip aanwezig. Deze motoren leveren geen hoog vermogen.

Een draaiend veld wordt meestal gemaakt met triphasé, maar de kleine synchrone motoren hebben een laag vermogen, waardoor het gebruik van triphasé een overkill is. Men produceert een draaiend veld door

  • een tweede wikkeling te gebruiken, die gevoed wordt met dezelfde monofasige wisselspanning. Deze wikkeling heeft echter een condensator in serie, waardoor de stroom in de wikkeling 90° voorloopt op de stroom in de andere wikkeling. Beide spoelen worden in kwadratuur geplaatst. Dit systeem is complexer dan het volgende, maar heeft ook een hoger rendement en een beter aanloopkoppel.

  • de beide polen te splitsen (spleetpoolmotor) en één van de spleten te voorzien van een koperen ring (ring van Frager). Door de zelfinduktie loopt het veld in de spleet met ring achter op het veld in de spleet zonder ring. Dergelijke motoren hebben een laag aanloopkoppel en en slecht rendement, maar het zijn eenvoudige motoren die slechts één spoel nodig hebben.
Ook asynchrone motoren hebben een draaiend veld nodig en die wordt op dezelfde manier opgewekt.

Afbeelding 1: hoe een draaiend magnetisch veld realiseren met gespleten polen en ring van Frager.

Het gebruik van een magneet beperkt het maximaal koppel dat geleverd kan worden, maar tegenwoordig vindt men veel sterkere magneten die vaak in gelijkstroommotoren gebruikt worden. Zelfs de startmotor in auto's wordt meer en meer gemaakt met een magneet.

Afbeelding 2 toont een praktische realisatie van een synchrone motor met gespleten polen en massieve kern met hoge hysteresiskromme.

De synchrone motor kan als generator gebruikt worden. Er wordt een draaiend magnetisch veld opgewerkt in de rotor (meestal door een spoel die met sleepringen gevoed wordt. Men kan de sleepringen vermijden door de rotor te voeden door een kleinere omgekeerde generator. Het is één van de meest courante generatortype.

Motor met variabele reluctantie

Dit type motor is beter gekend als stappenmotor. De reluctantie is de magnetische weerstand. De rotor positioneert zich zodat de gemagnetiseerde polen de minsten magnetische weerstand veroorzaken.

Een motor met variabele reluctantie werkt zoals een electromagneet en bestaat uit een rotor met een getande vorm bestaande uit een staalsoort die gemakkelijk magnetiseerbaar is. Het aantal polen van de rotor komt niet oevereen met de statorpolen. Door stroom door één van de spoelen te sturen (aangeduid als "C") draait de rotor zich zodanig dat de rotorpolen tegenover de statorpolen komen te staan (laagste reluctantie): de rotor draait één stap in wijzerszin. Wordt de spoel "D" aangestuurd, dan zet de motor een stap in de andere richting.

Synchrone motoren en motoren met variabele reluctantie worden als stappenmotor gebruikt en worden electronisch aangestuurd. Deze motoren worden gebruikt voor het positioneren en worden gebruikt in printers, scanners, medische toepassingen, en dergelijke. De sturing van kleine motoren gebeurt met een blokspanning, maar deze veroorzaakt grote koppelverschillen en een hoog geluid. Bij toepassingen waar dit ongewenst is, worden de spoelen gevoed met een sinusvormige spanning die per spoel in fase verschoven is.

Beide types motoren kunnen als vasthoudrem dienen door een of twee spoelen permanent te bekrachtigen.

Een motor met variabele reluctantie kan niet als generator gebruikt worden, aangezien het magnetisme van de rotor niet permanent is, maar geinduceerd wordt.

Links to relevant pages - Liens vers d'autres pages au contenu similaire - Links naar gelijkaardige pagina's