מנועים סינכרוניים

מנוע סינכרוני הוא מנוע שבו הרוטור מסתובב בדרך כלל באותה מהירות כמו השדה המסתובב במכונה. הסטטור דומה לזה של מכונת אינדוקציה המורכבת ממסגרת ברזל גלילית עם פיתולים, לרוב תלת פאזיים, הממוקמת בחריצים סביב הפריפריה הפנימית. ההבדל הוא ברוטור, שבדרך כלל מכיל פיתול מבודד המחובר באמצעות טבעות החלקה או אמצעים אחרים למקור זרם ישר (לִרְאוֹתדמות).

ניתן להבין את עקרון הפעולה של מנוע סינכרוני על ידי התחשבות בפיתולי הסטטור כחיבור לאספקת זרם חילופין תלת פאזי. ההשפעה של זרם הסטטור היא ליצור שדה מגנטי המסתובב ב-120f/pסיבובים לדקה בתדירות שלfהרץ ועבורpמוטות. זרם ישר ב-apסלילת שדה קוטב על הרוטור תיצור גם שדה מגנטי המסתובב במהירות הרוטור. אם מהירות הרוטור תהיה שווה לזו של שדה הסטטור ואין מומנט עומס, שני השדות המגנטיים הללו יטו להתיישר זה עם זה. כאשר מופעל עומס מכני, הרוטור מחליק לאחור מספר מעלות ביחס לשדה הסיבוב של הסטטור, מפתח מומנט וממשיך להימשך על ידי שדה סיבוב זה. הזווית בין השדות גדלה ככל שמומנט העומס גדל. המומנט הזמין המרבי מושג כאשר הזווית שבה שדה הרוטור מפגר אחרי שדה הסטטור היא 90 מעלות. יישום של מומנט עומס רב יותר יעצור את המנוע.

יתרון אחד של המנוע הסינכרוני הוא שניתן להפיק את השדה המגנטי של המכונה על ידי הזרם הישר בפיתול השדה, כך שפיתולי הסטטור צריכים לספק רק רכיב כוח של זרם בפאזה עם מתח הסטטור המופעל, כלומר, המנוע יכול לפעול בגורם כוח אחד. מצב זה ממזער את ההפסדים והחימום בפיתולי הסטטור.

מנוע סינכרוני עם פיתול שדה בלבד הנושא זרם ישר לא יתניע מעצמו. בכל מהירות שאינה מהירות סינכרונית, הרוטור שלו יחווה מומנט נדנוד בעל ערך ממוצע אפס כאשר השדה המגנטי המסתובב עובר שוב ושוב את הרוטור הנע לאט יותר. בדרך כלל, פיתול קצר חשמלי דומה לזה של מכונת אינדוקציה מתווסף לרוטור כדי לספק מומנט התחלה. המנוע מופעל, או עם מתח סטאטור מלא או מופחת, ומועלה לכ-95 אחוז מהמהירות הסינכרונית, בדרך כלל עם פיתול השדה קצר חשמלי כדי להגן עליו מפני מתח מושרה מופרז. לאחר מכן מופעל זרם השדה והרוטור מושך לסינכרון עם השדה המסתובב.