Senkron relüktans motor nedir?
Çalışma prensibi
Senkron relüktans motorun (SynRM) rotoru yalnızca sac paketten oluşur: mıknatıs, kafes ve sargı yoktur. Akı bariyeri denilen eğri hava boşlukları rotoru manyetik olarak asimetrik yapar; indüktans doğrudan eksende (Ld) yüksek, dik eksende (Lq) düşüktür. Stator alanı kolay akı yolunu, yani d eksenini kendine doğru çeker ve bu çekme torktur: T = 1,5·p·(Ld − Lq)·id·iq. Ld = Lq olsaydı hiç tork oluşmazdı.
Çıkıklık ve güç faktörü
ξ = Ld/Lq çıkıklık oranı, bariyerlerin ne kadar iyi çalıştığını gösterir. ξ büyüdükçe amper başına tork ve güç faktörü artar; güç faktörü hiçbir zaman (ξ − 1)/(ξ + 1) değerini aşamaz. ξ = 6 için bu sınır yaklaşık 0,71'dir ve gerçek makineler kabaca 0,6 ile 0,8 arasında çalışır. Rotorda alan olmadığı için mıknatıslama akımının tamamını stator sağlar; güç faktörünün sabit mıknatıslı motordan düşük olmasının nedeni budur.
Sürücü kontrolü ve MTPA
SynRM şebekeden doğrudan kalkış yapamaz ve çalışamaz; dönen alanı oluşturmak ve akım vektörünü yönlendirmek için bir evirici gerekir. Sürücü akımı id (akı) ve iq (tork) olarak ikiye böler. Doğrusal demirde amper başına tork, akımın d ekseninden 45° açıda olduğu noktada, yani MTPA (amper başına maksimum tork) noktasında en yüksektir; doyma bu açıyı büyütür. Maksimum güç faktörü gibi diğer stratejiler daha iyi cos φ için fazladan akım harcar.
Hız, alan zayıflatma ve uygulamalar
Rotor kayma olmadan tam senkron hızda, 120·f/p ile döner. Anma hızının üzerinde sınır evirici gerilimidir; sürücü torku korumak için id'yi azaltır (alan zayıflatma) ve iq'yu artırır, ta ki kullanılabilir tork düşene kadar. Rotorda kayıp ve mıknatıs olmadığından SynRM'ler serin çalışır, ucuzdur ve geri dönüşümü kolaydır. Pompa, fan ve kompresörlerde asenkron motorlara IE4 ve IE5 alternatifi olarak kullanılır.
Sık sorulan sorular
- Rotorda mıknatıs ve sargı olmadan motor nasıl tork üretir?
- Relüktans sayesinde. Akı bariyerleri rotoru d ekseninde kolay, q ekseninde zor mıknatıslanır hale getirir. Stator alanı kolay ekseni kendi yönüne çevirmeye çalışır ve bu çekme (Ld − Lq)·id·iq ile orantılı torktur. Simülatörde çıkıklık oranını 1 yaparsanız tork tamamen kaybolur.
- SynRM'in güç faktörü neden düşüktür?
- Rotor kendi akısını getirmez; akının tamamını stator akımı sağlamak zorundadır ve bu da akımı ağırlıklı olarak reaktif yapar. Kayıpsız makinede güç faktörü (ξ − 1)/(ξ + 1) değerini aşamaz; iyi bir değer ancak yüksek çıkıklık oranıyla elde edilir. ξ'yi değiştirip grafikteki sınırı izleyin.
- Senkron relüktans motor doğrudan şebekeden çalışabilir mi?
- Hayır. Kalkış için kafesi, senkronizmayı tutmak için alanı yoktur; frekansı yükselten ve akım açısını belirleyen bir evirici gerekir. Motor bu durumda komut edilen hızı tam olarak izler. Simülatörde hızı %100'ün üzerine çıkarırsanız sürücünün alanı zayıflattığını görürsünüz.