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Synchronous Motor: Applications, Starting Methods & Working Principle

Synchronous Motor

Table of Contents

    • What is a Synchronous Motor?
    • Construction of Synchronous Motor
    • Main Features of Synchronous Motor
    • Principle of Operation Synchronous Motor
  • Methods of Starting of Synchronous Motor
    • Motor starting with an external prime Mover: 
    • Damper winding: 
    • Applications of Synchronous Motor

Synchronous Motor: Applications, Starting Methods & Working Principle

What is a Synchronous Motor?

A Synchronous motor is an AC motor in which the Frequency of the supply current and the Rotation of the rotor are Synchronised. That is, the rotor’s Rotational period is equal to that of the rotating machine it is a part of.

An Electro-mechanical device that Transforms Electrical energy into Mechanical energy is an Electrical motor. We have divided it into single phase and three phase motors based on the input type.

Synchronous motors and Induction motors are the two most popular types of three phase motors. An Electrical field is created when Three-phase electric Conductors are arranged in specific geometrical positions (i.e., at a specific angle from one another). The Synchronous speed is the rate of rotation of the rotating magnetic field.

If there is an Electromagnet in this Rotating magnetic field, it Magnetically locks with the field and rotates at the same rate as the rotating field.

Due to the fact that the motor’s rotor’s speed is equal to that of the Rotating magnetic field, this is where the term “synchronous motor” originates.

It is a fixed speed motor because it has only one speed, which is Synchronous speed. This speed is Synchronised with the supply frequency. The synchronous speed is given by:

Synchronous Motor speed

Where:

  • N= The Synchronous Speed (in RPM – i.e. Rotations Per Minute)
  • f = The Supply Frequency (in Hz)
  • p = The number of Poles

Construction of Synchronous Motor

Construction of Synchronous Motor

Usually, its construction is almost similar to that of a 3 phase induction motor, except the fact that here we supply DC to the rotor, the reason of which we shall explain later.

Now, let us first go through the basic construction of this type of motor. From the above picture, it is clear that how do we design this type of machine. We apply three phase supply to the stator and DC supply to the rotor.

Main Features of Synchronous Motor

  1. Synchronous motors are inherently not self starting. They require some external means to bring their speed close to synchronous speed to before they are synchronized.
  2. Because their operating speed is synchronised with the supply frequency, they operate as constant speed motors regardless of the load condition.
  3. This motor has the unique characteristics of operating under any electrical power factor. This makes it being used in electrical power factor improvement.

Principle of Operation Synchronous Motor

Synchronous motors are doubly excited machines, meaning that they receive two electrical inputs. The stator winding on it is made up of a We supply DC to the rotor winding and three-phase supply to the three-phase stator winding.

Three-phase rotating magnetic flux is produced by a three-phase stator winding carrying three-phase currents. A constant flux is also produced by the rotor carrying the DC supply. From the relationship above, we can see that the three-phase rotating flux rotates at a rate of about 3000 revolutions per minute or 50 revolutions per second when the power frequency is 50 Hz.

At a particular instant rotor and stator poles might be of the same polarity (N-N or S-S) causing a repulsive force on the rotor and the very next instant it will be N-S causing attractive force.

But due to the inertia of the rotor, it is unable to rotate in any direction due to that attractive or repulsive forces, and the rotor remains in standstill condition. Hence a synchronous motor is not self-starting.

Here, we employ some mechanical means to accelerate the rotor to speeds very close to synchronous speed by rotating it initially in the same direction as the magnetic field. After reaching synchronous speed, magnetic locking takes place, and the synchronous motor keeps spinning even when external mechanical assistance is removed.

However, the rotor’s inertia prevents it from rotating in any direction as a result of the attractive or repulsive forces, and it remains in a standstill state. Therefore, a synchronous motor cannot start on its own.

Methods of Starting of Synchronous Motor

Motor starting with an external prime Mover: 

Mechanical coupling connects synchronous motors to another motor. Either a DC shunt motor or a three-phase induction motor could be used. Here, initial DC excitation is not used. We then apply the DC excitation as the rotational speed approaches that of its synchronous rotation. When magnetic locking occurs after some time, the external motor’s supply is cut off.

Damper winding: 

The additional winding is positioned on the rotor pole face of the salient pole type synchronous motor in this instance. The required starting torque is generated initially when the rotor is not rotating due to the large relative speed between the damper winding and rotating air gap flux. Emf and torque both decrease as speed gets closer to synchronous speed, and eventually, when magnetic locking happens, torque also goes away entirely. Because of this, the synchronous motor in this instance first operates as a three-phase induction motor using an additional winding before being synchronised with the frequency.

Applications of Synchronous Motor

The applications of Synchronous motors include:

  1. A Synchronous motor having no load connected to its shaft is used for power factor Improvement. Owing to its Characteristics to behave at any electrical power factor,. It is used in power systems in situations where static capacitors are expensive.
  2. Synchronous motor finds applications where operating speed is less (around 500 rpm) and high power is required. For power requirements from 35 kW to 2500 KW,. The size, weight and cost of the Corresponding Three-phase induction motor are very high. Hence these motors are preferably used. Ex- Reciprocating pump, compressor, rolling mills etc.

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  • उत्तर – शिक्षा मंत्रालय

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  • उत्तर – Risk Horizons

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  • उत्तर – श्रीलंका

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  • उत्तर – नेपाल

  • किस संस्था ने ’75 Endemic Birds of India’ शीर्षक से प्रकाशन जारी किया?

  • उत्तर – भारतीय प्राणी सर्वेक्षण

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  • उत्तर – बेंगलुरु

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  • उत्तर – केरल

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  • उत्तर – कर्नाटक

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  • उत्तर – FAO

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  • उत्तर – नीति आयोग

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  • उत्तर – पाकिस्तान

  • भारत में हिमालयी गिद्ध के बंदी प्रजनन का पहला उदाहरण किस राज्य में दर्ज किया गया?

  • उत्तर – असम

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  • उत्तर – कैबिनेट सचिव

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  • सुप्रीम कोर्ट के अनुसार, धारा 370 को ख़त्म करने का अधिकार किसके पास है?

  • उत्तर – भारत के राष्ट्रपति

  • किस केंद्रीय मंत्रालय ने उच्च शिक्षण संस्थानों में भेदभाव विरोधी अपने नियमों पर फिर से विचार करने के लिए एक पैनल का गठन किया है?

  • उत्तर – शिक्षा मंत्रालय

  • भारत का कौन सा राज्य पूरे राज्य में जाति आधारित सर्वेक्षण करा रहा है?

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  • उत्तर – चीन और संयुक्त अरब अमीरात

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  • उत्तर – उत्तर प्रदेश

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  • उत्तर – PFRDA

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  • उत्तर – मूंगफली

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  • ‘Memories Never Die’ नामक पुस्तक किसे श्रद्धांजलि के रूप में लॉन्च की गई थी?

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  • उत्तर – गोवा
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  • भारत किस देश के साथ एक इनोवेशन प्लेटफॉर्म स्थापित करने जा रहा है?

  • उत्तर – स्विट्जरलैंड

  • भायखला रेलवे स्टेशन, भारत का सबसे पुराना रेलवे स्टेशन, किस राज्य/केंद्र शासित प्रदेश में है?

  • उत्तर – महाराष्ट्र

  • किस संस्था ने ड्राफ्ट दूरसंचार उपभोक्ता शिक्षा और संरक्षण कोष जारी किया?

  • उत्तर – ट्राई

  • किस संस्था ने ‘जमाकर्ता शिक्षा और जागरूकता’ (DEA) फंड को अधिसूचित किया?

  • उत्तर – RBI

  • ‘Market Access Initiatives (MAI) योजना’ किस केंद्रीय मंत्रालय से संबंधित है?

  • उत्तर – वाणिज्य एवं उद्योग मंत्रालय

  • कौन सा केंद्रीय मंत्रालय ‘JJM Digital Academy’ लॉन्च करने जा रहा है?

  • उत्तर – जल शक्ति मंत्रालय

  • हिंडन नदी (Hindon River) किस नदी की सहायक नदी है?

  • उत्तर – यमुना

  • इंटरनेट रैंसमवेयर वायरस का नाम क्या है, जिसके संबंध में CERT-In ने एक एडवाइजरी जारी की है?

  • उत्तर – अकीरा

  • कौन सा केंद्रीय मंत्रालय ‘आयुष्मान भव कार्यक्रम’ शुरू करने जा रहा है?

  • उत्तर – स्वास्थ्य एवं परिवार कल्याण मंत्रालय

  • किस केंद्रीय मंत्रालय ने ‘आपदा प्रबंधन के लिए मैनुअल’ जारी किया?

  • उत्तर – जल शक्ति मंत्रालय

  • ONDC ने किसकी सहायता से व्यापारियों के लिए लर्निंग अकादमी शुरू की जिसे ONDC अकादमी कहा जाता है?

  • उत्तर – नेशनल स्टॉक एक्सचेंज

  • विमानन उद्योग नियामक DGCA ने किस एयरलाइन को उड़ानें फिर से शुरू करने की सशर्त मंजूरी दी?

  • उत्तर – गो फर्स्ट

  • किस संगठन ने स्कूलों से भारतीय भाषाओं को शिक्षण माध्यम के रूप में विचार करने के लिए कहा है?

  • उत्तर – CBSE

  • किस केंद्रीय मंत्रालय ने ई-सिगरेट पर प्रतिबंध के उल्लंघन की रिपोर्टिंग की सुविधा के लिए एक ऑनलाइन पोर्टल लॉन्च किया है?

  • उत्तर – स्वास्थ्य एवं परिवार कल्याण मंत्रालय

  • किस राज्य/केंद्र शासित प्रदेश ने न्यूनतम गारंटी आय विधेयक, 2023 को मंज़ूरी दी?

  • उत्तर – राजस्थान

  • किस भारतीय राज्य ने ‘सतत पशुधन परिवर्तन पर अंतर्राष्ट्रीय संगोष्ठी’ (International Symposium on Sustainable Livestock Transformation) की मेजबानी की?

  • उत्तर – गुजराती

  • भारतीय तटरक्षक बल के 25वें महानिदेशक के रूप में किसे नामित किया गया है?

  • उत्तर – डीजी राकेश पाल

  • हाल ही में खबरों में देखी गई ‘टंकाई विधि’ (Tankai method) किस प्रक्रिया से संबंधित है?

  • उत्तर – जहाज निर्माण

  • कौन सा भारतीय शहर ‘पुस्तकालय महोत्सव 2023’ (Festival of Libraries) की मेजबानी करने जा रहा है?

  • उत्तर – नई दिल्ली

  • खाद्य एवं उपभोक्ता मामले मंत्रालय द्वारा बेची जाने वाली सब्सिडी वाली चना दाल का ब्रांड नाम क्या है?

  • उत्तर – भारत दाल

  • किस राज्य ने ‘सीएम राइज’ स्कूल स्थापित करने की घोषणा की है?

  • उत्तर – मध्य प्रदेश

  • हाल ही में देखा गया सिन्क्रो (Synchro) किस खेल से सम्बंधित है?

  • उत्तर – तैराकी

  • किस संस्था ने ‘राष्ट्रीय बहुआयामी गरीबी सूचकांक’ (National Multidimensional Poverty Index) जारी किया?

  • उत्तर – नीति आयोग

  • दिवंगत प्रधानमंत्री इंदिरा गांधी के बाद, संयुक्त अरब अमीरात का दौरा करने वाले पहले भारतीय प्रधान मंत्री कौन हैं?

  • उत्तर – नरेंद्र मोदी

  • किस कंपनी ने यूरोपीय संघ, ब्राजील और अन्य देशों में ChatGPT प्रतिद्वंद्वी बार्ड (Bard) लॉन्च किया है?

  • उत्तर – गूगल

  • भूमि सम्मान पुरस्कार किस योजना के कार्यान्वयन से संबंधित है?

  • उत्तर – डिजिटल इंडिया भूमि अभिलेख आधुनिकीकरण कार्यक्रम

  • ‘ड्रग्स तस्करी और राष्ट्रीय सुरक्षा’ पर क्षेत्रीय सम्मेलन कहाँ आयोजित किया गया?

  • उत्तर – नई दिल्ली

  • G20 वित्त मंत्रियों और केंद्रीय बैंक गवर्नरों की बैठक कहाँ आयोजित की गई?

  • उत्तर – गुजरात

  • Nomadic Elephant भारत और किस देश के बीच एक सैन्य अभ्यास है?

  • उत्तर – मंगोलिया

  • लूवर संग्रहालय (Louvre Museum), जो हाल ही में खबरों में था, किस देश में स्थित है?

  • उत्तर – फ्रांस

  • किस विभाग ने ‘पीने योग्य पानी की बोतलें’ और ‘लौ पैदा करने वाले लाइटर’ के लिए गुणवत्ता नियंत्रण आदेश जारी किए?

  • उत्तर – उद्योग और आंतरिक व्यापार संवर्धन विभाग (DPIIT)

  • ‘केर पूजा’ (Ker Puja) उत्सव किस राज्य/केंद्र शासित प्रदेश में मनाया जाता है?

  • उत्तर – त्रिपुरा

  • किस संस्था ने ‘2023 Employment Outlook’ रिपोर्ट जारी की?

  • उत्तर – OECD

  • किस राज्य/केंद्र शासित प्रदेश ने प्रधानमंत्री जन आरोग्य योजना-मुख्यमंत्री अमृतम (PMJAY-MA) योजना का उन्नत संस्करण लॉन्च किया?

  • उत्तर – गुजरात

  • फोल्कोडाइन, किस प्रकार की औषधि में मौजूद दवा है?

  • उत्तर – कफ सिरप

  • बहुआयामी गरीबी सूचकांक (MPI) के अनुसार, 2005-06 से 2019-21 तक भारत में कितने लोगों को गरीबी से बाहर निकाला गया?

  • उत्तर – 415 मिलियन

  • हाल ही में खबरों में रही PBW RS1 किस फसल की नई किस्म है?

  • उत्तर – गेहूं

  • WHO की 9 प्राथमिकता वाली बीमारियों में से कौन सी बीमारी यूरोप, अफ्रीका और मध्य पूर्व में फैल रही है?

  • उत्तर – क्रीमियन-कांगो रक्तस्रावी बुखार

  • किस केंद्रीय मंत्रालय ने ‘लम्बानी वस्तुओं के सबसे बड़े प्रदर्शन’ के लिए गिनीज वर्ल्ड रिकॉर्ड हासिल किया?

  • उत्तर – संस्कृति मंत्रालय

  • वैज्ञानिकों ने किस ग्रह पर फॉस्फीन के निर्माण की खोज की है?

  • उत्तर – शुक्र

  • किस अंतरिक्ष एजेंसी ने CEERS 1019 नामक आकाशगंगा में सबसे दूर सक्रिय सुपरमैसिव ब्लैक होल की पहचान की है?

  • उत्तर – नासा

  • ‘विल्सन लिटिल पेंगुइन’ के अवशेष किस देश में खोजे गए हैं?

  • उत्तर – न्यूजीलैंड

  • कॉम्पटन-बेल्कोविच (Compton-Belkovich) किस खगोलीय पिंड के सुदूर भाग पर एक ज्वालामुखी परिसर है?

  • उत्तर – चंद्रमा

  • किस केंद्रीय मंत्रालय ने ‘Performance Grading Index for Districts (PGI-D)’ की रिपोर्ट प्रकाशित की?

  • उत्तर – शिक्षा मंत्रालय

  • फ्रांस ने स्वच्छ ऊर्जा में तेजी से बदलाव के लिए किस देश के साथ सहयोग किया है?

  • उत्तर – संयुक्त अरब अमीरात

  • किस सार्वजनिक क्षेत्र के बैंक ने NeSL के साथ मिलकर प्रोजेक्ट WAVE के तहत e-BG (electronic bank guarantee) सेवाएं शुरू की हैं?

  • उत्तर – इंडियन बैंक

  • किस शहर ने ‘स्टार्टअप20 शिखर शिखर सम्मेलन’ की मेजबानी की?

  • उत्तर – गुड़गांव

  • कौन सा शहर ‘संयुक्त राष्ट्र उच्च स्तरीय राजनीतिक मंच (HLPF)’ का मेजबान है?

  • उत्तर – न्यूयॉर्क

  • कौन सा देश IMF के साथ 3 बिलियन डॉलर की स्टैंड-बाय व्यवस्था (SBA) पर पहुंच गया है?

  • उत्तर – पाकिस्तान

  • 2023 में फीफा विश्व रैंकिंग में भारतीय फुटबॉल टीम की हालिया रैंक क्या है?

  • उत्तर – 100

  • हाल ही में किस देश को शंघाई सहयोग संगठन (SCO) के सदस्य के रूप में मंजूरी दी गई?

  • उत्तर – ईरान

  • RBI के आंकड़ों के अनुसार, मार्च 2023 के अंत में भारत का कुल विदेशी ऋण कितना है?

  • उत्तर – 624.7 बिलियन अमेरिकी डॉलर

  • राष्ट्रीय सिकल सेल एनीमिया उन्मूलन मिशन (NSCEM) किस राज्य/केंद्र शासित प्रदेश में शुरू किया गया था?

  • उत्तर – मध्य प्रदेश

  • भारत का सॉलिसिटर-जनरल किसे नियुक्त किया गया है?

  • उत्तर – तुषार मेहता

  • किस संगठन ने ‘Ozone-UV bulletin’ जारी किया है?

  • उत्तर – WMO

  • ‘सुबनसिरी लोअर हाइड्रोइलेक्ट्रिक प्रोजेक्ट’ किस राज्य में बनाया गया है?

  • उत्तर – अरुणाचल प्रदेश और असम

  • ‘National Space Mission for Earth Observation’ किस देश से सम्बंधित है?

  • उत्तर – ऑस्ट्रेलिया

  • रक्षा मंत्रालय ने INS-शंकुश के मीडियम रिफिट विद लाइफ सर्टिफिकेशन (MRLC) के लिए किस कंपनी के साथ अनुबंध किया?

  • उत्तर – मझगांव डॉक शिपबिल्डर्स

  • काकरापार परमाणु ऊर्जा परियोजना (KAPP) किस राज्य/केंद्र शासित प्रदेश में बनाई जा रही है?

  • उत्तर – गुजरात

  • किस संस्था ने ‘6G विजन फ्रेमवर्क’ को मंजूरी दी?

  • उत्तर –  ITU

  • किस राज्य/केंद्र शासित प्रदेश ने अपनी कला संस्कृति और साहित्य के प्रसार के लिए ‘वितस्ता’ कार्यक्रम की मेजबानी की?

  • उत्तर – जम्मू और कश्मीर

  • किस केंद्रीय मंत्रालय ने ‘Report Fish Disease(RFD)’ ऐप लॉन्च किया?

  • उत्तर – मत्स्य पालन, पशुपालन और डेयरी मंत्रालय

  • किस केंद्रीय मंत्रालय ने “भारत के लिए महत्वपूर्ण खनिज” (Critical Minerals for India) पर उद्घाटन रिपोर्ट प्रस्तुत की?

  • उत्तर – खान मंत्रालय

  • कौन सा शहर ‘ग्रीन हाइड्रोजन पर अंतर्राष्ट्रीय सम्मेलन’ का मेजबान है?

  • उत्तर – नई दिल्ली

  • कौन सी संस्था ‘Trans-Asia Railway (TAR) Network’ का नेतृत्व करती है?

  • उत्तर – UN

  • किस देश ने पूर्वव्यापी प्रभाव से सांसदों की अयोग्यता को पांच साल तक सीमित करने के लिए अपने चुनाव अधिनियम में संशोधन किया?

  • उत्तर – पाकिस्तान

  • कौन सी कंपनी भारत में डांस्के बैंक (Danske Bank) के आईटी केंद्र को खरीदने जा रही है?

  • उत्तर – इंफोसिस

  • कौन सी संस्था सितंबर से देश भर में 10 मिलियन ब्रशलेस डायरेक्ट करंट मोटर (BLDC) पंखे तैनात करने जा रही है?

  • उत्तर – EESL

  • ‘नशीली दवाओं के दुरुपयोग और अवैध तस्करी के खिलाफ अंतर्राष्ट्रीय दिवस’ कब मनाया जाता है?

  • उत्तर – 26 जून

  • यूटा पर्वत (Utah Mountains), जो तरबूज बर्फ (Watermelon Snow) के लिए खबरों में देखा गया था, किस देश में स्थित है?

  • उत्तर – अमेरिका

  • किस संगठन ने भारत में बहुविषयक शिक्षा और अनुसंधान के लिए 255.5 मिलियन अमेरिकी डॉलर का ऋण स्वीकृत किया?

  • उत्तर – विश्व बैंक

  • किस गुट ने ‘Solidarity Exercise’ नामक संयुक्त सैन्य अभ्यास आयोजित किया है?

  • उत्तर – आसियान

  • ‘WCC’s Global Competitiveness Index’ में भारत का स्थान कौन सा है?

  • उत्तर – 40

  • किरियाकोस मित्सोताकी (Kyriakos Mitsotaki) को किस देश का प्रधानमंत्री चुना गया है?

  • उत्तर – ग्रीस

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