Σύγχρονοι κινητήρες

Ένας σύγχρονος κινητήρας είναι αυτός στον οποίο ο ρότορας συνήθως περιστρέφεται με την ίδια ταχύτητα με το περιστρεφόμενο πεδίο στη μηχανή. Ο στάτορας είναι παρόμοιος με αυτόν μιας επαγωγικής μηχανής που αποτελείται από ένα κυλινδρικό σιδερένιο πλαίσιο με περιελίξεις, συνήθως τριφασικές, που βρίσκονται σε σχισμές γύρω από την εσωτερική περιφέρεια. Η διαφορά έγκειται στον ρότορα, ο οποίος συνήθως περιέχει μια μονωμένη περιέλιξη συνδεδεμένη μέσω δακτυλίων ολίσθησης ή άλλων μέσων σε μια πηγή συνεχούς ρεύματος (βλέπωεικόνα).

Η αρχή της λειτουργίας ενός σύγχρονου κινητήρα μπορεί να γίνει κατανοητή λαμβάνοντας υπόψη ότι οι περιελίξεις του στάτη συνδέονται με μια τριφασική παροχή εναλλασσόμενου ρεύματος. Η επίδραση του ρεύματος του στάτη είναι να δημιουργήσει ένα μαγνητικό πεδίο που περιστρέφεται στο 120f/pπεριστροφές ανά λεπτό για συχνότηταfhertz και γιαpπόλων. Ένα συνεχές ρεύμα σε αp-Η περιέλιξη του πεδίου πόλων στον ρότορα θα παράγει επίσης ένα μαγνητικό πεδίο που περιστρέφεται με την ταχύτητα του ρότορα. Εάν η ταχύτητα του ρότορα είναι ίση με αυτή του πεδίου του στάτη και δεν υπάρχει ροπή φορτίου, αυτά τα δύο μαγνητικά πεδία θα τείνουν να ευθυγραμμίζονται μεταξύ τους. Καθώς εφαρμόζεται μηχανικό φορτίο, ο ρότορας ολισθαίνει προς τα πίσω αρκετές μοίρες σε σχέση με το περιστρεφόμενο πεδίο του στάτορα, αναπτύσσοντας ροπή και συνεχίζοντας να τραβιέται γύρω από αυτό το περιστρεφόμενο πεδίο. Η γωνία μεταξύ των πεδίων αυξάνεται καθώς αυξάνεται η ροπή φορτίου. Η μέγιστη διαθέσιμη ροπή επιτυγχάνεται όταν η γωνία κατά την οποία το πεδίο του ρότορα υστερεί στο πεδίο του στάτορα είναι 90 μοίρες. Η εφαρμογή μεγαλύτερης ροπής φορτίου θα σταματήσει τον κινητήρα.

Ένα πλεονέκτημα του σύγχρονου κινητήρα είναι ότι το μαγνητικό πεδίο της μηχανής μπορεί να παραχθεί από το συνεχές ρεύμα στην περιέλιξη του πεδίου, έτσι ώστε οι περιελίξεις του στάτορα πρέπει να παρέχουν μόνο μια συνιστώσα ισχύος του ρεύματος σε φάση με την εφαρμοζόμενη τάση στάτη. ο κινητήρας μπορεί να λειτουργεί με συντελεστή ισχύος μονάδας. Αυτή η κατάσταση ελαχιστοποιεί τις απώλειες και τη θέρμανση στις περιελίξεις του στάτη.

Ένας σύγχρονος κινητήρας με μόνο μια περιέλιξη πεδίου που φέρει συνεχές ρεύμα δεν θα αυτοεκκινείται. Σε οποιαδήποτε ταχύτητα εκτός από τη σύγχρονη ταχύτητα, ο ρότορας του θα είχε μια ταλαντευόμενη ροπή μηδενικής μέσης τιμής καθώς το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο διέρχεται επανειλημμένα από τον πιο αργό κινούμενο ρότορα. Κανονικά, ένα βραχυκυκλωμένο τύλιγμα παρόμοιο με αυτό μιας επαγωγικής μηχανής προστίθεται στον ρότορα για να παρέχει ροπή εκκίνησης. Ο κινητήρας εκκινείται, είτε με πλήρη είτε μειωμένη τάση στάτη, και φτάνει περίπου στο 95 τοις εκατό της σύγχρονης ταχύτητας, συνήθως με την περιέλιξη του πεδίου βραχυκυκλωμένη για να τον προστατεύει από την υπερβολική επαγόμενη τάση. Στη συνέχεια εφαρμόζεται το ρεύμα πεδίου και ο ρότορας έλκει σε συγχρονισμό με το περιστρεφόμενο πεδίο.