Määritelmä: Moottori, joka toimii synkroninopeudella, tunnetaan synkronimoottorina. Synkroninen nopeus on vakionopeus, jolla moottori tuottaa sähkömotorisen voiman. Synkronimoottoria käytetään sähköenergian muuntamiseen mekaaniseksi energiaksi.

Synkronimoottorin rakenne

Synkronimoottorin kaksi pääosaa ovat staattori ja roottori. Staattorista tulee paikallaan oleva, ja se kantaa moottorin ankkurikäämitystä. Ankkurikäämitys on pääkäämitys, jonka vuoksi moottoriin indusoituu sähkömagneettinen kenttä. Roottorissa on kenttäkäämit. Pääkenttävuo indusoituu roottoriin. Roottori on suunniteltu kahdella eri tavalla, nimittäin navanapaisella roottorilla ja navanapattomalla roottorilla.

Synkronimoottorissa käytetään navanapaista roottoria. Sana salientti tarkoittaa roottorin napoja, jotka ovat projisoituneet kohti ankkurikäämityksiä. Synkronimoottorin roottori on valmistettu teräslaminaateista. Laminaatit vähentävät muuntajan käämityksessä esiintyviä pyörrevirtahäviöitä. Kärkinapaista roottoria käytetään useimmiten keskinopean ja hidaskäyntisen moottorin suunnittelussa. Suuren nopeuden saavuttamiseksi moottorissa käytetään lieriömäistä roottoria.

Synkronimoottorin toiminta

Staattori ja roottori ovat synkronimoottorin kaksi pääosaa. Staattori on koneen kiinteä osa ja roottori on koneen pyörivä osa. Moottorin staattoriin syötetään kolmivaiheinen vaihtovirta.

Astaattori ja roottori virittyvät molemmat erikseen. Heräte on prosessi, jossa moottorin osiin indusoidaan magneettikenttä sähkövirran avulla.

Kun staattoriin annetaan kolmivaiheinen syöttö, staattorin ja roottorin välille kehittyy pyörivä magneettikenttä. Kenttää, jolla on liikkuvat polariteetit, kutsutaan pyöriväksi magneettikentäksi. Pyörivä magneettikenttä kehittyy vain monivaihejärjestelmässä. Pyörivän magneettikentän vuoksi staattoriin kehittyy pohjois- ja etelänapa.

Roottoria viritetään tasavirtasyötöllä. Tasasähkösyöttö indusoi roottoriin pohjois- ja etelänavat. Koska tasavirtasyöttö pysyy vakiona, roottoriin indusoituva vuo pysyy samana. Siten vuolla on kiinteä napaisuus. Pohjoisnapa kehittyy roottorin toiseen päähän ja etelänapa toiseen päähän.

Vaihtovirta on sinimuotoinen. Aallon napaisuus muuttuu jokaisessa puolijaksossa, eli aalto pysyy positiivisena ensimmäisessä puolijaksossa ja muuttuu negatiiviseksi toisessa puolijaksossa. Aallon positiivinen ja negatiivinen puolijakso kehittävät staattorin pohjois- ja etelänavat.

Kun roottorilla ja staattorilla on sama napa samalla puolella, ne hylkivät toisiaan. Jos niillä on vastakkaiset navat, ne vetävät toisiaan puoleensa. Tämä voidaan helposti ymmärtää alla olevan kuvan avulla: Roottori vetää puoleensa staattorin napaa kohti syötön ensimmäisen puolijakson ajan ja hylkii toisen puolijakson ajan. Näin roottori sykkii vain yhdessä paikassa. Tästä syystä synkronimoottori ei ole itsekäynnistyvä.

Moottorin pyörittämiseen käytetään voimanlähdettä. Käynnistin pyörittää roottoria sen synkroninopeudella. Synkroninopeus on koneen vakionopeus, jonka arvo riippuu taajuudesta ja koneen napaluvuista.

Kun roottori alkaa pyöriä synkroninopeudellaan, primus motor irrotetaan moottorista. Ja roottoriin syötetään tasavirtasyöttö, jonka vuoksi pohjois- ja etelänapa kehittyvät päistään

Roottorin ja staattorin pohjois- ja etelänavat lukkiutuvat toisiinsa. Näin roottori alkaa pyöriä pyörivän magneettikentän nopeudella. Ja moottori käy synkroninopeudella. Moottorin nopeutta voidaan muuttaa vain syöttötaajuutta muuttamalla.

Synkronimoottorin pääominaisuudet

• Synkronimoottorin nopeus on riippumaton kuormituksesta, eli kuormituksen vaihtelu ei vaikuta moottorin nopeuteen.
• Synkronimoottori ei ole itsekäynnistyvä. Moottorin pyörittämiseen synkroninopeudella käytetään voimanlähdettä.
• Synkronimoottori toimii sekä etu- että jälkitehokertoimella.

Synkronimoottori voidaan käynnistää myös vaimennuskäämien avulla.