Двигатели синхронные и асинхронные: Отличие синхронного от асинхронного двигателя

Содержание

Сравнение асинхронного двигателя и синхронного двигателя

При выборе бесщеточного электродвигателя для своих разработок инженеры имеют несколько вариантов. Неправильный выбор может привести к провалу проекта не только на этапе разработки – испытания, но и после выхода на рынок, что крайне не желательно. Для облегчения работы инженеров мы сделаем краткое описание преимуществ и недостатков четырех наиболее популярных видов бесщеточных электрических машин: асинхронный электродвигатель (АД), двигатель с постоянными магнитами (ПМ), синхронные реактивные электродвигатели (СРД), вентильные реактивные электродвигатели (ВРД).

Асинхронные электродвигатели

Асинхронные электрические машины смело можно назвать костяком современной промышленности. Благодаря своей простоте, относительно низкой стоимости, минимальным затратам на обслуживание, а также возможности работать напрямую от промышленных сетей переменного тока, они прочно въелись в современные производственные процессы.

Сегодня существует множество различных преобразователей частоты с самыми различными алгоритмами управления, которые позволяют регулировать скорость и момент асинхронной машины в большом диапазоне с хорошей точностью. Все эти свойства позволили асинхронной машине значительно потеснить с рынка традиционные коллекторные двигатели. Вот почему регулируемые асинхронные электродвигатели (АД) легко встретить в самых различных устройствах и механизмах, таких как тяговый асинхронный электропривод, электроприводы стиральных машин, вентиляторов, компрессоров, воздуходувок, кранов, лифтов и многом другом электрооборудовании.

АД создает вращающий момент за счет взаимодействия тока статора с индуцированным током ротора. Но токи ротора нагревают его, что приводит к нагреванию подшипников и снижению их срока службы. Замена традиционной алюминиевой обмотки на медную не устраняет проблему, а приводит к удорожанию электрической машины и может накладывать ограничения на прямой ее пуск.

Статор асинхронной машины имеет довольно большую постоянную времени, что негативно сказывается на реагировании системы управления при изменении скорости или нагрузки. К сожалению, потери связанные с намагничиванием не зависят от нагрузки машины, что снижает КПД АД при работе с малыми нагрузками. Автоматическое уменьшение потока статора возможно использовать для решения данной проблемы — для этого необходим быстрый отклик системы управления на изменения нагрузки, но как показывает практика, такая коррекция не существенно увеличивает КПД.

На скоростях превышающих номинальную поле статора ослабевает из-за ограниченного напряжения питания. Вращающий момент начинает падать, так как для его поддержания будет требоваться больший ток ротора. Следовательно, управляемые АД ограничиваются диапазоном скорости для поддержания постоянной мощности примерно 2:1.

Механизмы, которые требуют более широкого диапазона регулирования, такие как: станки с ЧПУ, тяговый электропривод, могут снабжаться асинхронными электродвигателями специального исполнения, где для увеличения диапазона регулирования могут уменьшать количество витков обмотки, снижая при этом значения крутящего момента на низких скоростях. Также возможен вариант с использованием более высоких токов статора, что требует установки более дорогих и менее эффективных инверторов.

Немаловажным фактором при работе АД является качество питающего напряжения, ведь максимальный КПД электродвигатель имеет при синусоидальной форме питающего напряжения. В реальности преобразователь частоты обеспечивает импульсное напряжение и ток, похожий на синусоидальный. Проектировщикам стоит иметь ввиду, что КПД системы ПЧ-АД будет меньше, чем сумма КПД преобразователя и двигателя в отдельности. Улучшения качества выходного тока и напряжения повышают увеличением несущей частоты преобразователя, это приводит к снижению потерь в двигателе, но при этом возрастают потери в самом инверторе. Одним из популярных решений, особенно для промышленных мощных электроприводов, является установка фильтров между преобразователем частоты и асинхронной машиной. Однако это приводит к увеличению стоимости, габаритов установки, а также к дополнительным потерям мощности.

Еще одним недостатком асинхронных машин переменного тока является то, что их обмотки распределены на протяжении многих пазов в сердечнике статора. Это приводит к появлению длинных концевых поворотов, которые увеличивают габариты и потери энергии в машине. Эти вопросы исключены в стандартах IE4 или классах IE4. В настоящее время европейский стандарт (IEC60034) специально исключает любые двигатели, требующие электронного управления.

Двигатели с постоянными магнитами

Двигатели с постоянными магнитами (английский PMMS) создают крутящий момент благодаря взаимодействию токов статора с постоянными магнитами внутри или снаружи ротора. Электродвигатели с поверхностным расположением магнитов являются маломощными и используются в IT оборудовании, офисной технике, автомобильном транспорте. Электродвигатели со встроенными магнитами (IPM) распространены в мощных машинах, используемых в промышленности.

Двигатели с постоянными магнитами (ПМ) могут использовать концентрированные (с коротким шагом) обмотки, если пульсации вращающего момента не являются критичными, но распределенные обмотки являются нормой в ПМ.

Поскольку PMMS не имеют механических коммутаторов, то преобразователи играют важную роль в процессе контроля тока обмотки.

В отличии от других видов бесщеточных электродвигателей, PMMS не требуют тока возбуждения, необходимого для поддерживания магнитного потока ротора. Следовательно, они способны обеспечить максимальный крутящий момент на единицу объема и могут быть лучшим выбором, если требования к массо-габаритным показателям выходят на первый план.

К наибольшим недостаткам таких машин можно отнести их очень высокую стоимость. Высокопроизводительные электрические машины с постоянными магнитами используют такие материалы как неодим и диспрозий. Данные материалы относятся к редкоземельным и добываются в геополитически нестабильных странах, что приводит к высоким и нестабильным ценам.

Также постоянные магниты добавляют производительности при работе на низких скоростях, но являются «Ахиллесовой пятой» при работе на высоких. Например, при увеличении скорости машины с постоянными магнитами возрастет и ее ЭДС, постепенно приближаясь к напряжению питания инвертора, при этом снизить поток машины не представляется возможным. Как правило, номинальная скорость является максимальной для ПМ с поверхностно-магнитной конструкцией при номинальном напряжении питания.

На скоростях больше номинальной, для электродвигателей с постоянными магнитами типа IPM, используют подавление активного поля, что достигается путем манипуляций с током статора при помощи преобразователя. Диапазон скорости, в котором двигатель может надежно работать, ограничен примерно 4:1.

Необходимость ослабления поля в зависимости от скорости приводит к потерям независящим от вращающего момента. Это снижает КПД на высоких скоростях, и особенно при малых нагрузках. Этот эффект наиболее актуален при использовании ПМ в качестве тягового автомобильного электропривода, где высокая скорость на автостраде неизбежно влечет за собой необходимость ослабления магнитного поля. Часто разработчики выступают за применение двигателей с постоянными магнитами в качестве тяговых электроприводов электромобилей, однако их эффективность при работе в данной системе довольно сомнительна, особенно после вычислений связанных с реальными циклами вождения. Некоторые производители электромобилей сделали переход от ПМ к асинхронным электродвигателям в качестве тяговых.

Также к существенным недостаткам электродвигателей с постоянными магнитами можно отнести их трудно управляемость в условиях неисправности из-за присущей им противо-ЭДС. Ток будет протекать в обмотках, даже при выключенном преобразователе, пока вращается машина. Это может приводить к перегреву и другим неприятным последствиям. Потеря контроля над ослабленным магнитным полем, например при аварийном отключении источника питания, может привести к неподконтрольной генерации электрической энергии и, как следствие, к опасному возрастанию напряжения.

Рабочие температуры – это еще одна не самая сильная сторона ПМ, кроме машин, изготовленных из самарий-кобальта. Также большие броски тока инвертора могут привести к размагничиванию.

Максимальная скорость PMMS ограничивается механической прочностью крепления магнитов. В случае повреждения ПМ его ремонт, как правило, осуществляется на заводе изготовителе, так как извлечение и безопасная обработка ротора практически невозможна в обычных условиях. И, наконец, утилизация. Да это тоже доставляет немного хлопот после окончания срока службы машины, но наличие редкоземельных ма

Синхронный и асинхронный двигатель: отличия, принцип работы


Синхронный двигатель

Этот тип двигателя способен работать одновременно и в качестве генератора, и как, собственно, двигатель. Его устройство сродни синхронному генератору. Характерной особенностью двигателя является неизменяемая частота роторного вращения от нагрузки.

Эти виды двигателей широко применяются во многих сферах, например, для электрических проводов, которым необходима постоянная скорость.



Принцип работы синхронного двигателя

В основу его функционирования положено взаимодействие вращающегося магнитного поля якоря и магнитных полей индукторных полюсов. Обычно якорь находится в статоре, а индуктор распологается в роторе. Для мощных моторов используются электрические магниты для полюсов, а для слабых — постоянные.

Принцип работы синхронного двигателя включает в себя (кратковременно) и асинхронный режим, который обычно применяют для разгона до необходимой (то есть номинальной) скорости вращения. В это время индукторные обмотки замыкаются накоротко или посредством реостата. После достижения необходимой скорости индуктор начинают питать постоянным током.



Синхронный или асинхронный. Как выбрать двигатель?

История электромоторов составляет более 170 лет, однако наибольшее их развитие можно наблюдать за последние десять или около того лет. Появление электронных систем управления, позволяющих регулировать скорость и крутящий момент, и, следовательно, различные типы преобразователей частоты и системы плавного пуска произвели революцию на рынке для использования таких электроприводов.

В настоящее время электродвигатели используются не только для управления различными типами машин, но и в современных системах автоматизации. Двигатель, взаимодействующий с преобразователем частоты или сервоприводами используется в конвейерах, системах позиционирования, а также в приложениях, включая многоосевые приложения, которые требуют точных, быстрых и синхронизированных перемещений.

ПРИВОДНАЯ ТЕХНИКА В АВТОМАТИЗАЦИИ

Приводная техника, используемая в широко понятных системах автоматизации, охватывает довольно большую группу устройств.

Существуют не только двигатели постоянного тока, синхронные двигатели переменного тока, асинхронные двигатели, частотные преобразователи, но также сервоприводы, моторедукторы и другие механические элементы, которые позволяют регулировать скорость и крутящий момент двигателя.

Наиболее часто используемыми в автоматизации являются двигатели и низковольтные приводы мощностью от 1 киловатта до не более нескольких десятков, а иногда и нескольких сотен. Двигатели с системами рекуперации энергии становятся все более популярными в мире. Это связано не только с необходимостью использования высокопроизводительных устройств, но и с правилами регулирования потребления и энергии, которые становятся все более жесткими во многих странах.

Небольшие двигатели переменного тока, предлагаемые Украинскими поставщиками, являются синхронными и асинхронными двигателями. Универсальные двигатели, которые могут работать как с постоянной, так и с переменной мощностью постоянного тока, гораздо менее популярны среди украинских потребителей. Как уже упоминалось, наиболее продаваемыми являются двигатели мощностью от 1 Вт до 5 кВт, а также устройства мощностью от 5 Вт до 10 кВт.

Стоит отметить, что в Украине наиболее популярными сейчас являются асинхронные двигатели, которые могут быть легко использованы во всех видах систем привода, где не требуется точное управление двигателем. Асинхронные электродвигатели купить украина от мировых лидеров SIEMENS, ABB, FESTO, Phoenix Contact можно на сайте /simat.com.ua/

В случае сервоприводов пользователи обращают внимание на динамику привода и точность движения. Также важны такие параметры, как эффективность двигателя, что существенно влияет на общую стоимость поддержания системы автоматизации в данной компании.

Современные электродвигатели характеризуются простой конфигурацией и простотой эксплуатации. Инженеры делают упор на повышение их эффективности и улучшение рабочих параметров, а также на их автоматическую адаптацию к изменяющимся условиям нагрузки.

Проэкологическое строительство двигателя и низкое потребление энергии также становятся все более и более важными. Электродвигатели систематически подвергаются миниатюризации. К сожалению, после уменьшения размеров двигателей, нет снижения мощности, но увеличивается их грузоподъемность. Принимая во внимание контроль, наблюдается тенденция к цифровизации электродвигателей. Существует все больше доступных протоколов и коммуникационных технологий, которые основаны главным образом на промышленном Ethernet.

— Асинхронные двигатели используются для привода приводов, но у них есть конкретные области применения.

Асинхронные двигатели используются в приложениях с меньшим технологическим зацеплением, но там, где момент инерции привода значителен. Такие применения представляют собой плоские роликовые конвейеры или, насосы, вентиляторы, лифты, — говорит Конрад Флорчик, инженер-программист SEW-EURODRIVE Polska.

Асинхронный двигатель

Данный вид устройста представляет механизм, направленный на трансформацию электрической энергии переменного тока в механическую. Из самого названия «асинхронный» можно сделать вывод, что речь идет о неодновременном процессе. И действительно, частота вращения магнитного поля статора здесь выше роторной всегда. Такое устройство состоит из статора цилиндрической формы и ротора, в зависимости от вида которого асинхронные двигатели короткозамкнутые могут быть и с фазным ротором.

Какой агрегат лучше

В заключение нужно отметить, что говорить, якобы один мотор лучше другого, нельзя. Однако, асинхронные модели надежнее в эксплуатации, отличаются простотой конструкции. Если агрегаты не перегружать, то их длительным сроком службы пользователь может остаться довольным.

Ротор движется «сам по себе». В нем изначально нет ни магнитного поля, на него не подается никакого электрического напряжения. Он даже не обязан быть сделанным из железа — магнитного металла. Ну а вот, поди ж ты, стоит подключить к двигателю трехфазное напряжение, и ротор закрутился. Безо всякого подталкивания. Но по-своему.

Синхронный и асинхронный двигатель: отличия

Отличие работы двигателей — в роторе. У синхронного типа он заключается в постоянном или электрическом магните. Благодаря притягиванию разноименных полюсов вращающееся поле статора влечет и магнитный ротор. Их скорость получается одинаковой. Отсюда и название — синхронный.

В нем можно добиться, в отличие от асинхронного, даже опережения напряжения по фазам. Тогда устройство, подобно батареям конденсатора, может применяться для увеличения мощности.

Асинхронные двигатели, в свою очередь, просты и надежны, но их недостатком является трудность регулировки частоты вращения. Для реверсирования трехфазного асинхронного двигателя (то есть изменения направления его вращения в противоположную сторону) меняют расположение двух фаз или двух линейных проводов, приближающихся к обмотке статора.

Если рассматривать частоту вращения, то имеют и здесь синхронный и асинхронный двигатель отличия. В синхронном типе этот показатель является постоянным, в отличие от асинхронного. Поэтому первый используют там, где необходима постоянная скорость и полная управляемость, например, в насосах, вентиляторах и компрессорах.

Выявить на том или ином устройстве наличие рассматриваемых типов приборов очень просто. На асинхронном двигателе будет не круглое число оборотов (например, девятьсот тридцать в минуту), в то время как на синхронном — круглое (например, тысяча оборотов в минуту).

И те, и другие моторы управляются достаточно сложно. Синхронный тип имеет жесткую характеристику механики: при любой меняющейся нагрузке на вал мотора частота вращения будет одной и той же. При этом нагрузка, конечно, должна меняться с учетом того, чтобы двигатель способен ее выдержать, иначе это приведет к поломке механизма.

Так устроен синхронный и асинхронный двигатель. Отличия обоих видов обуславливают сферу их использования, когда один вид справляется с задачей оптимальным образом, для другого это будет проблематичным. В то же время можно встретить и комбинированные механизмы.

Два вида электродвигателей переменного тока

Асинхронные двигатели — наивная простота

Ротор то догоняет волну, то слегка отстает, потому что синхронно с ней бежать просто не может. Такое явление назвали «скольжением», догнав бегущее магнитное поле, ротор с беличьей клеткой теряет магнитную индукцию и дальше некоторое время просто скользит по инерции. А когда трение или нагрузка вынуждают его отстать от бегущего поля, он опять «почувствует» в себе изменения силовых линий обгоняющего его поля и снова обретет индукцию, а вместе с этим и силы двигаться.

Асинхронные двигатели

То есть, ротор слегка проскальзывает: то догоняет бегущее равномерно по кругу магнитное поле, то «забывает, зачем бежал» и слегка приотстает, то снова «спохватывается» и опять стремится догнать. Постепенно эти отклонения стабилизируются — в зависимости от трения в подшипниках и величины нагрузки на вал — и асинхронный двигатель начинает работать просто со скоростью вращения, чуть меньшей частоты напряжения на статоре. Эта разница частот и называется частотой скольжения.

Двигатели синхронные: сложное в простом

Для того, чтобы ротор был связан с бегущей волной магнитного поля катушек статора жестким образом, придумали электродвигатель синхронный. А проблема решается просто. В роторе вместо изменяющегося магнитного поля от короткозамкнутых токов беличьей клетки нужно использовать постоянные магниты и их магнитное поле.

Устройство двигателя

Вариантов два. Или это поле от постоянного магнита, закрепленного в роторе, или это поле от электромагнитов, установленных в роторе вместо такого магнита.

Обычный магнит, конечно, проще. Но тогда для стандартного функционирования таких электромоторов нужно, чтобы на них на всех — а используются тысячи электромоторов — магниты были строго одинаковы. Иначе параметры движения будут разными, а магниты еще имеют свойство размагничиваться.

Электромагнит, установленный в роторе двигателя, легче заставить вырабатывать поле нужного качества, но требуется электрический ток для его работы. Такой ток, который называется током возбуждения, в свою очередь нужно где-то брать и как-то на ротор подавать.

Синхронный электродвигатель (или генератор)

1 – ротор, 2 – коллектор возбуждения

Отсюда и происходит некоторое разнообразие конструкций синхронных двигателей. Но важнее всего то, что синхронные двигатели крутят свой вал строго синхронно частоте бегающего по кругу поля катушек статора, то есть скорость их вращения точно равна — или кратна (если обмоток статора больше трех) — частоте переменного тока в питающей сети.

Однако кроме всего прочего, синхронный двигатель обладает свойством полной обратимости. Потому что синхронный электродвигатель — это тот же самый генератор электрического тока, но работающий «в обратную сторону». В генераторе некоторая механическая сила вращает вал с ротором, и от этого в обмотках статора возникает наведенное электрическое напряжение от вращающегося магнитного поля ротора. А отличие синхронного двигателя от генератора в том, что напряжение в катушках статора порождает бегающее по кругу магнитное поле, которое, взаимодействуя с постоянным магнитным полем ротора, толкает его, чтобы ротор тоже вращался.

Только если в генераторе вращению ротора можно механически придать любую скорость, и от этого будет изменяться частота переменного тока, им генерируемого, то в синхронном двигателе такой роскоши нет. Синхронный двигатель вращается со скоростью изменения напряжения в сети, а оно у нас выдерживается строго в 50 герц.

СРАВНЕНИЕ СИНХРОННЫХ И АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ — Студопедия

Чтобы остановить выбор на синхронном или асинхронном двигателе для приведения во вращение того или иного производственного механизма, необходимо иметь в виду следующее.

Обмотки статора обоих двигателей получают питание от сети трехфазного переменного тока. Для питания обмотки возбуждения синхронного двигателя требуется, кроме того, источник электрической энергии постоянного тока, правда, относительно небольшой мощности.

Асинхронный пуск синхронных двигателей несколько сложнее пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. В отношении пусковых свойств асинхронные двигатели с фазным ротором имеют весьма существенные преимущества перед синхронными двигателями.

Частота вращения синхронных двигателей остается постоянной при изменении нагрузки, тогда как у асинхронных двигателей даже при их работе на естественной характеристике она несколько изменяется.

Асинхронные двигатели дают возможность регулировать частоту вращения различными способами, рассмотренными в гл. 10. Использование некоторых из этих способов для регулирования частоты вращения синхронных двигателей в принципе невозможно, а некоторых связано с большими конструктивными и эксплуатационными трудностями. Учитывая это, следует иметь в виду, что синхронные двигатели относятся к двигателям с нерегулируемой частотой вращения.

Воздействуя на ток возбуждения синхронного двигателя, можно в широких пределах изменять его коэффициент мощности. Можно, в частности, заставить синхронный двигатель работать с cos φ = 1, а также с опережающим током. Последнее может быть использовано для улучшения коэффициента мощности других потребителей, питающихся от той же сети. В отличие от этого асинхронный двигатель представлет собой активно-индуктивную нагрузку и имеет всегда
cos φ < 1.

Из-за малых потерь мощности в роторе, а также в обмотке статора при работе с высоким cos φ КПД синхронных двигателей оказывается больше, а масса и габаритные размеры меньше, чем у асинхронных двигателей.

Учитывая указанные достоинства синхронных двигателей, стараются везде, где это возможно, вместо асинхронных двигателей применять синхронные. Они применяются обычно в установках средней и большой мощности при редких пусках, в случаях, когда не требуется электрического регулирования частоты вращения. Синхронные двигатели используются, например, для привода насосов, компрессоров, вентиляторов, генераторов постоянного тока преобразовательных установок.

ЭЛЕКТРОПРИВОД, ВЫБОР ДВИГАТЕЛЯ, АППАРАТУРА УПРАВЛЕНИЯ,
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ, ВОПРОСЫ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ

Асинхронные и синхронные двигатели

Вот это совершенно неожиданный поворот, для нашего блога. Но пора писать не только про розетки, светильники и другие электротехнические изделия. Пора поговорить о том, без чего наша жизнь не возможна, но это тоже имеет огромное отношение к электрике. Я бы даже сказал, что такие двигатели это очень большие подмастерья нашей жизни. Посудите сами, они используются настолько широко, что голова идет кругом. Вы можете встретить их почти в любой сфере жизни — от газонокосилок и лифтов, до гидроэнергетики. Сегодня я предлагаю начать разговор про асинхронные и синхронные двигатели. Плюс, нам с вами нужно разобраться в том, что такое магнитные поля, что такое статор и ротор, и еще много чего интересного.

На картинке выше изображено электромагнитное поле. Это фундаментальное физическое поле, на котором основана масса физических процессов, включая движущую силу синхронных и асинхронных двигателей. Оно взаимодействует с электрически заряженными частицами, а так же с телами имеющими собственные магнитные поля. Такое поле представляет собой смесь электрического и магнитного полей, которые являются одной сущностью, но в то же время могут порождать друг друга. Изучение физических свойств электромагнитного поля, это удел электродинамики. Нам с вами сейчас нужно знать лишь то, что это поток фотонов, который двигается в определенных пределах. И именно это поле, в конечном итоге заставляет крутиться двигатель.

Асинхронная машина — это двигатель, частота вращения ротора которого, медленнее нежели движение электромагнитного поля создаваемого статором. Это двигатель берет питание от электричества, и может быть как двигателем как и генератором. Но о режимах работы такой машины мы поговори позже, а пока перейдем к конструктиву. Асинхронная машина имеет в своей конструкции две основные части — статор и ротор. Статор — как правило неподвижная, внешняя часть двигателя. Ротор — внутренняя часть машины, которая вращается. Между статором и ротором всегда должен быть воздушный зазор, поэтому в двигателе есть много вспомогательных деталей. С помощью этих деталей обеспечивается возможность кручения ротора, жесткость конструкции, и так далее. Так как двигатели имеют либо одну, либо три фазы, обмотки статора, всегда соответствуют их числу. Очень редко асинхронные двигатели имеют многофазную обмотку, иногда число фаз доходит до десяти. Но такие двигатели имеют невероятно низкий коэффициент полезного действия, их используют только в тех местах, где нужны двигатели с легко управляемой, низкой частотой вращения. Число оборотов однофазной асинхронной машины может доходить до 3000 оборотов, трехфазной до 1000. Обмотка статора асинхронного двигателя, согласно количеству фаз, равномерно намотана на него. Так же статор имеет магнитопровод, который чаще всего собирается из очень тонких пластин, который сделаны из электрической стали. Магнитопровод по такому же принципу делается и в роторе, он максимально снижает потери электричества. Теперь о роторах, они бывают двух основных типов — фазный и короткозамкнутый. Разница непосредственно в обмотке ротора. Фазный ротор имеет трехфазную обмотку, выведенную на контактные кольца. Такой метод обмотки позволяет плавно регулировать скорость вращения. При короткозамкнутом методе обмотки, она выполняется из алюминиевых, медных или латунных стержней. Такой метод является более грубым в управлении.


Теперь о том, зачем же нужно было говорить про магнитное поле. Постараюсь рассказать то, что происходит в асинхронном двигателе в момент его работы. На обмотку статора подается напряжение. Это напряжение, как мы помним из статьи про трансформаторы,создает ток в обмотках ротора, и возникают два магнитных поля. Из-за того, что статор держится статичным начинает вращаться ротор, и вот двигатель работает. Стоит отметить, что для лучшего, направленного вращения, обмотки сдвинуты относительно друг друга на 120. Мы с вами говорили, про то, что у асинхронной машины есть два режима работы — двигательный и генераторный. С двигателем все понятно, в этот момент просто вращается ротор, выполняя далее ту или иную работу. Двигателем машина считается, если скорость вращения ротора меньше скорости вращения электромагнитного поля. Если же благодаря помощи из вне разогнать ротор быстрее скорости вращения электромагнитного поля, то такая машина начнет генерировать энергию. Вот так работают асинхронные машины.

Сегодня мы с вами обсудили очень сложную тему простыми словами. Что мы имеем в итоге? Асинхронная машина— повсеместно используемый электрический двигатель, работающий за счет создания внутри электромагнитного поля. Теперь, конда вы будете на даче, косить газон с помощью электрического триммера, вы будете знать, что происходит в момент ее включения в ее двигателе. Но тогда возникает логичный вопрос: Если коса заведена, и ротор вращается, почему пока не нажмешь на кнопку, леска не начнет крутиться? Потому, что когда вы нажимаете на кнопку, происходит сцепление ротора двигателя и вала, который вращает леску. Так что кнопка — своего рода сцепление. 

До новых встреч.

Что значит асинхронный двигатель

Среди разнообразия выпускаемых на сегодняшний день типов электрических моторов большое распространение получили асинхронные двигатели. Их мощность и эффективность обеспечивает использование в деревообрабатывающей и металлообрабатывающей промышленности, в насосных агрегатах, на фабриках, в станках и ручном электрическом инструменте.

Асинхронный двигатель: что это

Асинхронный двигатель – это асинхронная электрическая машина, применяемая для преобразования электрической энергии в механическую. Асинхронный дословно означает неодновременный – здесь имеется в виду, что у асинхронного двигателя магнитное поле всегда имеет большую частоту вращения, чем ротор, который словно пытается его догнать. Работают эти машины от сетей с переменным током.

Любой асинхронный двигатель состоит из двух ключевых составляющих: ротора и статора. Эти части не контактируют между собой и отделены друг от друга воздушным зазором, в котором формируется подвижное магнитное поле.

Статор асинхронной машины состоит из следующих частей:

  1. Корпус. Служит для скрепления всех деталей мотора. Для двигателей небольшого размера, как правило, используют цельные литые корпусы из чугуна, стальных и алюминиевых сплавов.
  2. Сердечник или магнитопроводник. Собирается из пластин, для изготовления которых применяют специальную электрическую сталь. Запрессовывается в корпус и улучшает магнитно-индукционные качества машины. Каждая пластина сердечника покрывается особым лаком, позволяющим уменьшить потери при возникновении вихревых токов. В некоторых случаях устройство асинхронного двигателя предусматривает установку корпуса-сердечника, совмещающего в себе обе функции.
  3. Обмотки. Устанавливаются в пазы сердечника. Представляет собой три катушки из меднопроволочных секций, расположенные под углом в 120˚ относительно друг друга. Называется первичной, потому что подключается к сети напрямую.

Конструкция ротора состоит из основного блока с вентиляционной крыльчаткой, опирающегося на подшипники. Связь ротора с приводимым в движение механизмом обеспечивается с помощью прямого подключения, редукторов или других способов передачи механической энергии. В асинхронных двигателях используются два вида роторов:

  1. Массивный ротор – единая схема из прочного ферромагнитного соединения. Внутри неё индуцируются токи, и она же выполняет в конструкции роль магнитопровода.
  2. Короткозамкнутый ротор (изобретён великим русским инженером Михаилом Осиповичем Доливо-Добровольским, как и весь трёхфазный ток) – система соединенных с помощью колец проводников, похожая по внешнему виду на беличье колесо. Внутри него индуцируются токи, чье электромагнитное поле вступает во взаимодействие с магнитным полем статора, в результате чего ротор приводится в движение.

Рекомендуем посмотреть это видео. Оно хоть и старое, но интересное и познавательное. Позволит закрыть непонятные моменты.

Трехфазный асинхронный двигатель. Принцип работы

Принцип действия асинхронного двигателя заключается во взаимном расположении обмоток и трехфазном напряжении, что приводит к возникновению вращающегося магнитного поля, которое и выступает движущей силой.

Подробнее говоря, при подаче питания на первичную обмотку, на фазах образуются три магнитных потока, изменяющихся в зависимости от частоты входного напряжения. Они смещены между собой не только в пространстве, но и во времени, благодаря чему и появляется вращающийся магнитный поток.

Во время вращения результирующий поток создает ЭДС в роторных проводниках. По причине того, что обмотка ротора представляет собой замкнутую цепь, в ней создается ток, создающий пусковой момент в направлении вращения магнитного поля статора. Это приводит к вращению ротора после превышения пусковым моментом его тормозного момента. Наблюдаемое в этот момент явление называется скольжением — величиной, показывающей в виде процентов соотношение частоты вращения магнитного поля к частоте вращения ротора.

(n1 – частота магнитного поля статора; n2 – частота вращения ротора)

Скольжение является очень важным параметром. На старте его величина всегда равна 1 и, естественно, становится меньше по мере увеличения разности между n1 и n2, что сопровождается также уменьшением электродвижущей силы и вращающего момента. Во время работы на холостом ходу скольжение минимально и растет по мере увеличения статического момента. Достигнув критического скольжения (обозначается как sкр), может спровоцировать опрокидывание двигателя. После уравновешивания тормозного и электромагнитного момента изменения величин прекращаются.

Таким образом, принцип действия асинхронного двигателя основывается на взаимодействии магнитного поля ротора, находящегося во вращении, и токов, наведенных в роторе этим же полем. При этом обязательным условием возникновения вращающего момента является разница частот вращения полей.

Однофазный асинхронный двигатель

Фактически, любой асинхронный электродвигатель является трехфазным и предусматривает подключение к трехфазной сети с напряжением 380 В. Однофазным или двухфазным его называют при подключении к однофазной электросети с напряжением 200 В, когда питание подается лишь на две обмотки. В такой схеме на основную рабочую обмотку подается чистая фаза от сети, а на другую питание идет через фазосдвигающий элемент, как правило, конденсатор. Такая схема позволяет создать необходимую индукцию для смещения ротора и запустить асинхронный двигатель от однофазной сети. Для дальнейшей его работы даже необязательно, чтобы пусковая обмотка (которую подключают через конденсатор) оставалась под напряжением.

Дело в том, что трехфазный асинхронный двигатель продолжает функционировать (под малой нагрузкой) даже если во время работы от него отключить подачу энергии по одному из питающих проводов, сымитировав таким образом работу от однофазной сети. Это обусловлено тем, что результирующее магнитное поле сохраняет вращение.

Двухфазный асинхронный двигатель

Создать вращающееся магнитное поле можно и при использовании двухфазных обмоток. Для обеспечения работоспособности схемы фазы обмоток необходимо расположить с 90˚ смещением друг от друга. При их питании токами, которые смещены по фазе на 90˚, возникает вращающееся магнитное поле, как и в трехфазной машине.

Асинхронный двухфазный электродвигатель приводится в движение за счет токов, образуемых при взаимодействии результирующего поля с роторными стержнями. Он ускоряется до того момента, пока не будет достигнута предельная скорость его вращения. Для питания такого двигателя от электросети однофазного тока необходимо создать сдвиг по фазе на одной из обмоток. Для этого применяются конденсаторы необходимой ёмкости.

На сегодняшний день все большее применение находят двухфазные асинхронных двигатели с полым алюминиевым ротором. Вращение ему придают вихревые токи, образованные внутри цилиндра, при взаимодействии с вращающимся магнитным полем.

Инерционный момент ротора наделяет двигатель хорошими характеристиками для использования в некоторых специализированных отраслях, как, например, системы, регулирующие работу мостовых и компенсационных схем. Одна из обмоток в них подключается к питающей сети через конденсатор, а через вторую проходит управляющее напряжение.

Схемы подключения

Для того чтобы подключить трехфазный асинхронный двигатель используют несколько различных схем, но чаще всего применяются «треугольник» и «звезда».

Треугольник

Преимущество данной схемы заключается в том, что при подключении согласно ей трехфазный двигатель может развивать наибольшую номинальную мощность. Для этого обмотки соединяются по принципу конец-начало, что на схематичном изображении похоже на треугольник, однако в виде треугольника понять что к чему, не всегда удобно. По этому предлагаем для анализа схему снизу, а затем фотографию уже в сборе (еще ниже).

В трехфазных электрических сетях величина линейного напряжения между выводами обмоток составляет 380 В. При этом нет необходимости создания рабочего нуля. Важно отметить, что в такой схеме может возникнуть большой пусковой ток, значительно перегружающий проводку.

Звезда

Этот способ подключения является наиболее используемым в сетях с трехфазным током 380 В. Название схемы связано с тем, что концы обмоток соединяются в одной точке, словно звездные лучи. Начала обмоток подключаются посредством аппаратуры коммутации к фазным проводникам. В такой конструкции линейной напряжение между начал составляет 380 В, а между местом соединения и подключения проводника – 200 В. Ниже представлена схема, а еще ниже уже фотография в собранном виде.

Трехфазный двигатель для 380 В сетей, подключенный таким образом, не способен развить максимальную силу из-за того, что напряжение на каждой обмотке составляет 220 В. В свою очередь, такая схема предотвращает возникновение перегрузок по току, чем обеспечивается плавный пуск.

Возможность подключения двигателя тем или иным способом, как правило, указывается на его табличке. Значок Y означает «звезду», а ∆ — «треугольник». Определить схему на уже подключенной машине можно по виду обмоток – одна двойная перемычка между ними говорит, что использована «звезда» (первое фото снизу), а если между клеммами обмоток видно три перемычки – «треугольник» (первое фото сверху).

В случае, когда необходимо запустить трехфазный асинхронный электродвигатель в обратном направлении вращения, следует поменять два питающих провода от трехфазного источника местами.

Функциональные и эксплуатационные особенности

Характерные преимущества асинхронных двигателей:

  • В их конструкции нет коллекторных групп, которые увеличивают износ других видов двигателей за счет дополнительного трения.
  • Питание асинхронных электрических машин не требует использования преобразователей и может осуществляться промышленной трехфазной сети.
  • Из-за меньшего количества деталей и конструктивных элементов они относительно легко обслуживаются и имеют большой срок службы.

Среди недостатков можно отметить:

  • Сфера применения асинхронных двигателей несколько ограничена из-за малого пускового момента.
  • Высокая реактивная мощность, которую они потребляют во время работы, не оказывает влияние на механическую мощность.
  • Большие пусковые токи, потребляемые на пуске этих двигателей, могут превышать допустимые значения некоторых систем.

Как производятся расчеты

Для того чтобы вычислить частоту вращения двигателя следует воспользоваться определенной нам ранее формулой скольжения:

И выразить из нее скорость вращения ротора:

В качестве примера возьмем двигатель модели АИР71А4У2 мощностью в 550 Вт с 4 парами полюсов и частотой вращения ротора 1360 об/мин.

При питании от сети с частотой 50 Гц статор будет вращаться со скоростью:

Таким образом, величина скольжения электродвигателя составляет:

И, наконец, прекрасное, хотя и устаревшее, видео рекомендуемое всем для одноразового просмотра.

В асинхронном двигателе ротор движется «сам по себе». В нем изначально нет ни магнитного поля, на него не подается никакого электрического напряжения. Он даже не обязан быть сделанным из железа — магнитного металла. Ну а вот, поди ж ты, стоит подключить к двигателю трехфазное напряжение, и ротор закрутился. Безо всякого подталкивания. Но по-своему.

Два вида электродвигателей переменного тока

Асинхронные двигатели — наивная простота

Ротор то догоняет волну, то слегка отстает, потому что синхронно с ней бежать просто не может. Такое явление назвали «скольжением», догнав бегущее магнитное поле, ротор с беличьей клеткой теряет магнитную индукцию и дальше некоторое время просто скользит по инерции. А когда трение или нагрузка вынуждают его отстать от бегущего поля, он опять «почувствует» в себе изменения силовых линий обгоняющего его поля и снова обретет индукцию, а вместе с этим и силы двигаться.

То есть, ротор слегка проскальзывает: то догоняет бегущее равномерно по кругу магнитное поле, то «забывает, зачем бежал» и слегка приотстает, то снова «спохватывается» и опять стремится догнать. Постепенно эти отклонения стабилизируются — в зависимости от трения в подшипниках и величины нагрузки на вал — и асинхронный двигатель начинает работать просто со скоростью вращения, чуть меньшей частоты напряжения на статоре. Эта разница частот и называется частотой скольжения.

Двигатели синхронные: сложное в простом

Для того, чтобы ротор был связан с бегущей волной магнитного поля катушек статора жестким образом, придумали электродвигатель синхронный. А проблема решается просто. В роторе вместо изменяющегося магнитного поля от короткозамкнутых токов беличьей клетки нужно использовать постоянные магниты и их магнитное поле.

Вариантов два. Или это поле от постоянного магнита, закрепленного в роторе, или это поле от электромагнитов, установленных в роторе вместо такого магнита.

Обычный магнит, конечно, проще. Но тогда для стандартного функционирования таких электромоторов нужно, чтобы на них на всех — а используются тысячи электромоторов — магниты были строго одинаковы. Иначе параметры движения будут разными, а магниты еще имеют свойство размагничиваться.

Электромагнит, установленный в роторе двигателя, легче заставить вырабатывать поле нужного качества, но требуется электрический ток для его работы. Такой ток, который называется током возбуждения, в свою очередь нужно где-то брать и как-то на ротор подавать.

1 – ротор,
2 – коллектор возбуждения

Отсюда и происходит некоторое разнообразие конструкций синхронных двигателей. Но важнее всего то, что синхронные двигатели крутят свой вал строго синхронно частоте бегающего по кругу поля катушек статора, то есть скорость их вращения точно равна — или кратна (если обмоток статора больше трех) — частоте переменного тока в питающей сети.

Однако кроме всего прочего, синхронный двигатель обладает свойством полной обратимости. Потому что синхронный электродвигатель — это тот же самый генератор электрического тока, но работающий «в обратную сторону». В генераторе некоторая механическая сила вращает вал с ротором, и от этого в обмотках статора возникает наведенное электрическое напряжение от вращающегося магнитного поля ротора. А отличие синхронного двигателя от генератора в том, что напряжение в катушках статора порождает бегающее по кругу магнитное поле, которое, взаимодействуя с постоянным магнитным полем ротора, толкает его, чтобы ротор тоже вращался.

Только если в генераторе вращению ротора можно механически придать любую скорость, и от этого будет изменяться частота переменного тока, им генерируемого, то в синхронном двигателе такой роскоши нет. Синхронный двигатель вращается со скоростью изменения напряжения в сети, а оно у нас выдерживается строго в 50 герц.

Отличия и недостатки этих двигателей

Отличия синхронного и асинхронного двигателей ясны из их названий. Собственно, плюсы имеют и тот, и другой вариант конструкции. Ниже перечислены плюсы, которыми отличаются оба двигателя — синхронный и асинхронный.

Асинхронный двигатель отличается от синхронного следующими параметрами:

  • простота конструкции и невысокая стоимость;
  • нет скользящих контактов, надежность в эксплуатации;
  • напряжение прикладывается к неподвижным катушкам статора;
  • ротор очень прост по конструкции;
  • при запуске и разгоне постепенно наращивает мощность;
  • возможность реверсировать направление вращения, просто поменяв местами две питающих фазы;
  • при остановке движения (слишком большая механическая нагрузка на вал ротора) никакой аварии не происходит, может произойти перегрев беличьей клетки.

Отличия синхронного двигателя от асинхронного заключаются в следующем:

  • стабильная скорость вращения вне зависимости от нагрузки на вал;
  • невысокая чувствительность к перепадам напряжения в сети;
  • при уменьшении механической нагрузки способен по инерции работать как генератор, не забирая энергию, а отдавая ее в сеть;
  • высокий КПД;
  • способен компенсировать реактивную мощность сети.

Но у каждого имеются и присущие только ему недостатки.

Асинхронный имеет следующие отрицательные черты:

  • трудность регулировки частоты вращения;
  • невысокая частота вращения;
  • зависимость отставания частоты вращения от нагрузки на ось;
  • при работе ротор нагревается за счет короткозамкнутых токов — требуется дополнительное охлаждение.

Недостатки синхронного двигателя:

  • сложнее по конструкции;
  • в некоторых конструкциях для проводки тока возбуждения в обмотки ротора используется коллектор, как в двигателе постоянного тока;
  • труднее запускается.

Несмотря на различия, оба электрических двигателя нашли себе применение в технике и используются в самых разных исполнениях и размерах.

8 марта 1889 года величайший русский учёный и инженер Михаил Осипович Доливо-Добровольский изобрёл трёхфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.

Современные трёхфазные асинхронные двигатели являются преобразователями электрической энергии в механическую. Благодаря своей простоте, низкой стоимости и высокой надёжности асинхронные двигатели получили широкое применение. Они присутствуют повсюду, это самый распространённый тип двигателей, их выпускается 90% от общего числа двигателей в мире. Асинхронный электродвигатель поистине совершил технический переворот во всей мировой промышленности.

Огромная популярность асинхронных двигателей связана с простотой их эксплуатации, дешивизной и надежностью.

Асинхронный двигательэто асинхронная машина, предназначенная для преобразования электрической энергии переменного тока в механическую энергию. Само слово “асинхронный” означает не одновременный. При этом имеется ввиду, что у асинхронных двигателей частота вращения магнитного поля статора всегда больше частоты вращения ротора. Работают асинхронные двигатели, как понятно из определения, от сети переменного тока.

Устройство

На рисунке: 1 — вал, 2,6 — подшипники, 3,8 — подшипниковые щиты, 4 — лапы, 5 — кожух вентилятора, 7 — крыльчатка вентилятора, 9 — короткозамкнутый ротор, 10 — статор, 11 — коробка выводов.

Основными частями асинхронного двигателя являются статор (10) и ротор (9).

Статор имеет цилиндрическую форму, и собирается из листов стали. В пазах сердечника статора уложены обмотки статора, которые выполнены из обмоточного провода. Оси обмоток сдвинуты в пространстве относительно друг друга на угол 120°. В зависимости от подаваемого напряжения концы обмоток соединяются треугольником или звездой.

Роторы асинхронного двигателя бывают двух видов: короткозамкнутый и фазный ротор.

Короткозамкнутый ротор представляет собой сердечник, набранный из листов стали. В пазы этого сердечника заливается расплавленный алюминий, в результате чего образуются стержни, которые замыкаются накоротко торцевыми кольцами. Эта конструкция называется «беличьей клеткой«. В двигателях большой мощности вместо алюминия может применяться медь. Беличья клетка представляет собой короткозамкнутую обмотку ротора, откуда собственно название.

Фазный ротор имеет трёхфазную обмотку, которая практически не отличается от обмотки статора. В большинстве случаев концы обмоток фазного ротора соединяются в звезду, а свободные концы подводятся к контактным кольцам. С помощью щёток, которые подключены к кольцам, в цепь обмотки ротора можно вводить добавочный резистор. Это нужно для того, чтобы можно было изменять активное сопротивление в цепи ротора, потому что это способствует уменьшению больших пусковых токов. Подробнее о фазном роторе можно прочитать в статье — асинхронный двигатель с фазным ротором.

Принцип работы

При подаче к обмотке статора напряжения, в каждой фазе создаётся магнитный поток, который изменяется с частотой подаваемого напряжения. Эти магнитные потоки сдвинуты относительно друг друга на 120°, как во времени, так и в пространстве. Результирующий магнитный поток оказывается при этом вращающимся.

Результирующий магнитный поток статора вращается и тем самым создаёт в проводниках ротора ЭДС. Так как обмотка ротора, имеет замкнутую электрическую цепь, в ней возникает ток, который в свою очередь взаимодействуя с магнитным потоком статора, создаёт пусковой момент двигателя, стремящийся повернуть ротор в направлении вращения магнитного поля статора. Когда он достигает значения, тормозного момента ротора, а затем превышает его, ротор начинает вращаться. При этом возникает так называемое скольжение.

Скольжение s — это величина, которая показывает, насколько синхронная частота n1 магнитного поля статора больше, чем частота вращения ротора n2, в процентном соотношении.

Скольжение это крайне важная величина. В начальный момент времени она равна единице, но по мере возрастания частоты вращения n2 ротора относительная разность частот n1-n2 становится меньше, вследствие чего уменьшаются ЭДС и ток в проводниках ротора, что влечёт за собой уменьшение вращающего момента. В режиме холостого хода, когда двигатель работает без нагрузки на валу, скольжение минимально, но с увеличением статического момента, оно возрастает до величины sкр — критического скольжения. Если двигатель превысит это значение, то может произойти так называемое опрокидывание двигателя, и привести в последствии к его нестабильной работе. Значения скольжения лежит в диапазоне от 0 до 1, для асинхронных двигателей общего назначения оно составляет в номинальном режиме — 1 — 8 %.

Как только наступит равновесие между электромагнитным моментом, вызывающим вращение ротора и тормозным моментом создаваемым нагрузкой на валу двигателя процессы изменения величин прекратятся.

Выходит, что принцип работы асинхронного двигателя заключается во взаимодействии вращающегося магнитного поля статора и токов, которые наводятся этим магнитным полем в роторе. Причём вращающий момент может возникнуть только в том случае, если существует разность частот вращения магнитных полей.

Где на корабле используется синхронный двигатель?

Вопрос задан: Келли О’Рейли IV
Оценка: 4,3/5 (37 голосов)

Применение синхронных двигателей:

Навигационное оборудование корабля, такое как гирокомпас , использует особый тип синхронного двигателя. Они также используются в качестве первичных двигателей для Visco-Therm или вискозиметра, устройства для измерения/регулирования вязкости жидкого топлива главного двигателя.

Какой двигатель используется на корабле?

Асинхронные двигатели используются почти во всех механизмах корабля, таких как двигатель крана, гребной двигатель, двигатель воздуходувки, двигатель насоса забортной воды и даже небольшой синхронный двигатель.

Когда бы вы использовали синхронный двигатель?

Синхронные двигатели обычно используются в приложениях , в которых требуется постоянная и точная скорость . Типичным применением этих маломощных двигателей являются позиционеры. Они также используются в приводах роботов. Синхронные двигатели также используются в шаровых мельницах, часах, проигрывателях и проигрывателях.

Почему синхронный двигатель используется в тяге?

С момента зарождения и развития идеи электродвижения судов часто поднимался вопрос о возможности применения для такой службы синхронных двигателей.Такой двигатель может быть спроектирован с коэффициентом мощности, равным единице, что приведет к снижению стоимости, веса и эффективности как двигателя, так и генератора.

Где используются асинхронные двигатели?

Эти двигатели часто используются в 90% приложений по всему миру по таким причинам, как высокая прочность и надежность. Эти двигатели используются в различных движущихся или вращающихся машинах, таких как подъемники, вентиляторы, шлифовальные машины и т. д.

Найдено 24 похожих вопроса

В чем главный недостаток синхронных двигателей?

Недостатки синхронного двигателя

Синхронные двигатели требуют возбуждения постоянного тока, которое подается от внешних источников .Эти двигатели не являются самозапускающимися и требуют внешнего устройства для запуска и синхронизации. Стоимость выходной мощности кВт обычно выше, чем у асинхронных двигателей.

Какие примеры асинхронного двигателя?

Все асинхронные двигатели являются асинхронными. Асинхронное прозвище возникает из-за скольжения между скоростью вращения поля статора и несколько более низкой скоростью ротора.Короткозамкнутый ротор от асинхронного двигателя. Этот пример из небольшой вентилятор .

Каков принцип работы синхронного двигателя?

Принцип работы синхронного двигателя можно понять, рассмотрев обмотки статора, которые должны быть подключены к трехфазному источнику переменного тока . Действие тока статора заключается в создании магнитного поля, вращающегося со скоростью 120 f/p оборотов в минуту для частоты f герц и p полюсов.

Как запускается синхронный двигатель?

Запуск синхронного двигателя с использованием асинхронного двигателя с контактными кольцами

Сначала двигатель запускается как асинхронный двигатель с контактными кольцами. … Когда он достигает скорости, близкой к синхронной, на ротор подается возбуждение постоянного тока, и он втягивается в синхронизм . Затем он начинает вращаться как синхронный двигатель.

Какие есть 3 типа управления двигателем?

Существует четыре основных типа контроллеров двигателей и приводов: переменного тока, постоянного тока, сервопривод и шаговый двигатель , каждый из которых имеет тип входной мощности, модифицированный для желаемой выходной функции в соответствии с приложением.

Каковы основные характеристики синхронных двигателей?

Основные характеристики синхронных двигателей

  • Синхронные двигатели по своей природе не являются самозапускающимися. …
  • Скорость работы синхронизирована с частотой сети, поэтому при постоянной частоте сети они ведут себя как двигатель с постоянной скоростью, независимо от условий нагрузки.

Почему синхронные двигатели не запускаются самостоятельно?

Синхронные двигатели, размер которых превышает определенный, не являются самозапускающимися двигателями.Это свойство обусловлено инерцией ротора ; он не может мгновенно следовать за вращением магнитного поля статора. Как только ротор приближается к синхронной скорости, обмотка возбуждения возбуждается, и двигатель синхронизируется.

Бесщеточные двигатели переменного или постоянного тока?

Существует два типа широко используемых двигателей постоянного тока : коллекторные двигатели и бесщеточные двигатели (или двигатели BLDC).Как следует из их названий, щеточные двигатели постоянного тока имеют щетки, которые используются для коммутации двигателя, чтобы заставить его вращаться. Бесщеточные двигатели заменяют функцию механической коммутации электронным управлением.

Что такое трехфазный асинхронный двигатель?

Трехфазный асинхронный двигатель переменного тока представляет собой вращающуюся электрическую машину , предназначенную для работы от трехфазной сети.Этот трехфазный двигатель также называют асинхронным двигателем. Эти двигатели переменного тока бывают двух типов: асинхронные двигатели с беличьим ротором и с контактными кольцами.

Для чего используются трехфазные двигатели?

Трехпроводная трехфазная цепь обычно более экономична, чем эквивалентная двухпроводная однофазная цепь при том же напряжении между линией и землей, поскольку в ней используется меньше материала проводника для передачи заданного количества электроэнергии.Трехфазное питание в основном используется непосредственно для питания больших двигателей и других тяжелых нагрузок .

Как работают трехфазные двигатели?

Трехфазные асинхронные двигатели переменного тока состоят из статора и ротора. Во время работы через статор проходит ток, который индуцирует магнитное поле и приводит во вращение ротор.

Какие бывают типы синхронных двигателей?

Существует два основных типа синхронных двигателей в зависимости от способа намагничивания ротора: без возбуждения и с возбуждением постоянным током.

  • Двигатели без возбуждения.
  • Двигатели с возбуждением постоянным током.
  • Примеры.
  • Использование в качестве синхронного конденсатора.
  • Предел стабильности установившегося состояния.
  • Другое.

Какой тип пускателя используется для синхронного двигателя?

Контроллеры для синхронных двигателей состоят из четырех компонентов: трехполюсный пускатель для цепи статора переменного тока, контактор для цепи возбуждения постоянного тока, устройство автоматической синхронизации для управления контактором возбуждения постоянного тока и защитное реле обмотки обмотки для размыкания. цепь переменного тока, если двигатель работает слишком долго без …

Почему скорость синхронного двигателя постоянна?

При подаче питания 60 Гц (или 50 Гц), двигатель будет вращаться с одной скоростью , которая зависит от количества полюсов. Эта скорость вращения будет постоянной при различных механических нагрузках, вплоть до отказа двигателя (или муфты), следовательно, это двигатель с «постоянной скоростью».

В чем разница между синхронным и асинхронным двигателем?

Коэффициент мощности синхронного двигателя можно отрегулировать до с отставанием, единицей или опережением путем изменения возбуждения, тогда как асинхронный двигатель всегда работает с отстающим коэффициентом мощности.Синхронные двигатели, как правило, более эффективны, чем асинхронные двигатели. Синхронные двигатели дороже.

Каков принцип работы двигателя?

Электродвигатель работает по принципу магнитного воздействия тока . Его принцип заключается в том, что когда прямоугольную катушку помещают в магнитное поле и через нее пропускают ток, катушка вращается в результате сил, действующих на катушку.

Каков принцип работы синхронного генератора?

Принцип работы синхронного генератора

Принцип работы синхронного генератора электромагнитная индукция .Если существует относительное движение между потоком и проводниками, то в проводниках индуцируется ЭДС.

Что быстрее синхронное или асинхронное?

В синхронном счетчике все триггеры запускаются с одним и тем же тактовым сигналом одновременно. В асинхронном счетчике разные триггеры запускаются с разными часами, а не одновременно. … Синхронный счетчик работает быстрее, чем асинхронный счетчик.

Что лучше синхронный или асинхронный двигатель?

Синхронный двигатель дороже по сравнению с асинхронным двигателем. КПД синхронного двигателя выше, чем у асинхронного. Изменяя возбуждение, коэффициент мощности синхронного двигателя можно отрегулировать соответственно как отстающий, опережающий или единичный, тогда как асинхронный двигатель работает только с отстающим коэффициентом мощности.

В чем разница между синхронными и асинхронными двигателями?

Синхронный двигатель — это двигатель переменного тока, работающий на синхронной скорости.Асинхронный двигатель — это тип двигателя переменного тока, который работает со скоростью меньше, чем синхронная скорость . Он работает по принципу магнитной блокировки между полем ротора и статора.

Двигатели переменного тока

можно разделить на две основные категории: (i) синхронный двигатель и (ii) асинхронный двигатель. Асинхронный двигатель обычно называют асинхронным двигателем. Оба типа сильно отличаются друг от друга.Основные различия между синхронным двигателем и асинхронным двигателем обсуждаются ниже.

Конструктивное отличие

Синхронный двигатель: Статор имеет осевые пазы, которые состоят из обмотки статора, намотанной на определенное количество полюсов. Обычно используется бесшумный полюсный ротор, на котором установлена ​​обмотка ротора. Обмотка ротора питается от источника постоянного тока с помощью контактных колец. Можно также использовать ротор с постоянными магнитами.

Асинхронный двигатель: Обмотка статора аналогична обмотке синхронного двигателя.Наматывается на определенное количество полюсов. Можно использовать ротор с короткозамкнутым ротором или ротор с обмоткой. В роторе с короткозамкнутым ротором стержни ротора постоянно замкнуты накоротко концевыми кольцами. В фазном роторе обмотки также постоянно закорочены, поэтому контактные кольца не требуются.

Разница в работе

Синхронный двигатель: полюса статора вращаются с синхронной скоростью (Ns) при питании от трехфазного источника питания. Ротор питается от источника постоянного тока. Ротор должен вращаться со скоростью, близкой к синхронной скорости во время запуска.В этом случае полюса ротора магнитно соединяются с полюсами вращающегося статора, и, таким образом, ротор начинает вращаться с синхронной скоростью

Синхронный двигатель всегда работает со скоростью, равной его синхронной скорости.

т. е. фактическая скорость = синхронная скорость

или N = Ns = 120f/P

Асинхронный двигатель: когда статор питается от двух- или трехфазного переменного тока, создается вращающееся магнитное поле (RMF). Относительная скорость между вращающимся магнитным полем статора и ротором вызовет индуцированный ток в проводниках ротора.Ток ротора вызывает поток ротора. Направление этого индуцированного тока таково, что он будет противодействовать причине его возникновения, то есть относительной скорости между RMF статора и ротора. Таким образом, ротор будет пытаться догнать RMF и снизить относительную скорость.

Асинхронный двигатель всегда работает со скоростью, которая меньше синхронной скорости.

т. е. N < Ns

Другие отличия

Синхронным двигателям требуется дополнительный источник постоянного тока для питания обмотки ротора.Асинхронные двигатели не требуют дополнительного источника питания.

Контактные кольца и щетки требуются в синхронных двигателях, но не в асинхронных двигателях (за исключением асинхронных двигателей с обмоткой, в которых двигатели с контактными кольцами используются для добавления внешнего сопротивления к обмотке ротора).

Синхронным двигателям требуется дополнительный пусковой механизм для первоначального вращения ротора, близкого к синхронной скорости. В асинхронных двигателях пусковой механизм не требуется.

Коэффициент мощности синхронного двигателя можно отрегулировать с отставанием, единицей или опережением путем изменения возбуждения, тогда как асинхронный двигатель всегда работает с отстающим коэффициентом мощности.

Синхронные двигатели обычно более эффективны, чем асинхронные двигатели.

Синхронные двигатели дороже.

Что такое синхронная скорость и асинхронная скорость в асинхронном двигателе?


Что такое синхронная скорость?

Виртуальная скорость вращения, при которой вращающееся магнитное поле создается в обмотке статора трехфазного асинхронного двигателя, называется синхронной скоростью. Обмотка статора трехфазного асинхронного двигателя имеет три катушки, и они расположены и расположены таким образом, что при подаче на эту катушку трехфазного источника питания создается вращающееся магнитное поле, которое в дальнейшем отвечает за вращение. ротора асинхронного двигателя.Синхронная скорость асинхронного двигателя обозначается Ns.

Формула синхронной скорости,

здесь, NS — синхронная скорость

F — частота прилагаемого источника питания

P — Нет полюсов в катушетеке статора

Итак, вы можете понять синхронный скорость асинхронного двигателя зависит от частоты источника питания, подаваемого на катушку, и количества полюсов. Если частота источника питания увеличивается, синхронная скорость также увеличивается, а если частота уменьшается, синхронная скорость также уменьшается, поэтому синхронная скорость прямо пропорциональна частоте.

С другой стороны, синхронная скорость обратно пропорциональна количеству полюсов в обмотке статора. Таким образом, если количество полюсов увеличивается, синхронная скорость двигателя будет уменьшаться, а если количество полюсов уменьшается, то синхронная скорость двигателя увеличивается.

Вращение двигателя полностью зависит от синхронной скорости, а синхронная скорость зависит от числа полюсов и частоты. Практически невозможно увеличить или уменьшить число полюсов при работающем двигателе.Синхронная скорость также не зависит от напряжения, тока и любой другой электрической величины. Таким образом, существует только один способ управления скоростью асинхронного двигателя – регулирование частоты. Переменная частота может изменять скорость асинхронного двигателя. VFD или частотно-регулируемые приводы в настоящее время в основном используются для управления скоростью асинхронных двигателей. Они регулируют скорость двигателя, изменяя частоту питания.

Что такое асинхронная скорость?

Скорость, с которой вращается ротор асинхронного двигателя, называется асинхронной скоростью.Ротор асинхронного двигателя никогда не вращается с той же скоростью, что и статор, вращающий магнитное поле. Скорость ротора всегда меньше синхронной скорости. Скорость ротора зависит от скольжения. Скорость ротора обозначается Nr.

Формула скольжения (S):

Асинхронная скорость асинхронного двигателя зависит от многих факторов, таких как изменение нагрузки в двигателе, воздушный зазор между статором и ротором, внутреннее сопротивление катушки ротора. .Изменяя сопротивление катушки ротора, можно очень легко и очень плавно регулировать скорость асинхронного двигателя. Стартер сопротивления ротора или регулятор сопротивления ротора помогает контролировать скорость асинхронного двигателя путем изменения или изменения сопротивления. Как правило, они подключают и отключают внешние резисторы к катушке ротора для увеличения или уменьшения общего сопротивления катушки.

Читайте также:  

Благодарим за посещение сайта. продолжайте посещать для получения дополнительных обновлений.

Асинхронные двигатели — CEDS DURADRIVE GmbH Зальцберген

Наиболее часто используемым трехфазным двигателем является асинхронный двигатель. Основными причинами этого являются его простая и надежная конструкция, а также высокая эксплуатационная надежность и чрезвычайно низкие затраты на техническое обслуживание и ремонт.
Благодаря своей простой конструкции асинхронный двигатель также может быть изготовлен с низкой стоимостью и поэтому особенно подходит для больших объемов.

Асинхронный двигатель в основном состоит из статора и вращающейся части, ротора, разделенных воздушным зазором.Статор обычно имеет симметрично распределенную трехфазную обмотку, встроенную в магнитомягкий, ламинированный в осевом направлении пакет статора. По обмотке асинхронного двигателя пропускают переменные токи, сдвинутые друг относительно друга на 120° градусов. Это приводит к образованию вращающегося кругового поля, оказывающего индуктивное воздействие на ротор.

Из-за широко распространенной и дешевой технологии преобразователя частоты, используемой сегодня, ротор почти всегда представляет собой короткозамкнутый ротор с короткозамкнутым ротором, также известный как ротор с короткозамкнутым ротором.Версии роторов с контактными кольцами для управления крутящим моментом встречаются на рынке очень редко. Они значительно дороже, а также подвержены износу и требуют большего обслуживания. Материал сепаратора из алюминиевого сплава впрессован в аксиально-ламинированный корпус ротора, который также является магнитно-мягким и имеет канавки. Использование меди в качестве материала сепаратора дает возможность из-за ее прибл. В 1,7 раза более высокая проводимость, чтобы значительно снизить текущие тепловые потери в роторе и, таким образом, построить более эффективные, возможно, асинхронные двигатели меньшего размера с меньшим потреблением тока.Сегодня медные роторы могут быть изготовлены только машинным способом до ограниченного размера, и они дороже, чем литые под давлением алюминиевые роторы.

Другим важным аспектом, который следует учитывать при выборе асинхронного двигателя в качестве концепции привода, является его тепловыделение. С помощью асинхронных двигателей с жидкостным охлаждением от CEDS DURADRIVE можно реализовать приводы с повышенной удельной мощностью по сравнению с двигателями с обычным охлаждением. Требуемый объем установки и, возможно, общий вес двигателя с жидкостным охлаждением значительно ниже, чем у машины с поверхностным охлаждением с идентичным крутящим моментом при той же скорости.Вариант вентиляции с открытым контуром представляет собой дополнительное увеличение для создания более высоких продолжительных крутящих моментов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.