Как определить асинхронный или синхронный двигатель: Синхронный и асинхронный двигатель отличия | Полезные статьи

Содержание

Синхронный или асинхронный. Как выбрать двигатель?

Подробности
Опубликовано 08.11.2018 12:14

 

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.

- Синхронные серводвигатели в основном для специальных задач. Низкий момент инерции - высокая динамика плюс эффективный и эффективный контроль - эти параметры позволяют использовать эти двигатели, как манипуляторы или конечные механизмы машин.

АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Асинхронные двигатели являются наиболее часто используемыми типами электродвигателей в промышленности и автоматизации. По оценкам, более половины электроэнергии, производимой на электростанциях, потребляется асинхронными двигателями. Их преимущества включают, прежде всего, простоту конструкции, простоту в эксплуатации и низкую цену покупки и обслуживания. Асинхронные двигатели имеют хорошие параметры движения, и их характеристики могут быть сформированы путем изменения питания и сопротивления обмоток машины, что достигается путем подключения соответствующих внешних элементов. Электронные, полупроводниковые системы управления позволяют осуществлять плавный пуск и торможение асинхронных двигателей.

Также легко настроить мощность и скорость этого типа двигателя. К сожалению, асинхронные двигатели также имеют недостатки. Самой большой из них является необходимость обеспечения индуктивной реактивной мощности, которая влияет на увеличение потерь мощности в линиях электропередачи и заметные падения напряжения, видимые особенно во время запуска.

Асинхронные двигатели, с точки зрения источника питания, могут быть разделены на одно, двух и трехфазные, наиболее популярными в отрасли являются последние. В небольших двигателях используется двух- или однофазное питание.

СИНХРОННЫЕ МОТОРЫ

Основными задачами электродвигателя являются преобразование электричества в механическую энергию. Как и в большинстве электрических машин, возможен обратный процесс в двигателе (так называемый принцип обратимости работы), т. е. Преобразование механической энергии в электричество. Однако это свойство редко используется в промышленной практике.

Сегодняшние электродвигатели могут быть разделены по-разному. Самое простое разделение связано с типом питания, то есть на двигатели постоянного и переменного тока. .

Однако, с точки зрения систем привода, наиболее важным является разделение двигателей по их конструкции и принципу работы. В случае машин переменного тока имеются три основные группы двигателей: синхронные машины, асинхронные и машины переменного тока.

Наиболее многочисленной группой двигателей, представленных в системах промышленной автоматизации, являются синхронные и асинхронные двигатели с переменного тока. Синхронные электродвигатели отличаются от асинхронных двигателей конструкцией ротора, который дополнительно оснащен электромагнитами или постоянными магнитами.

Синхронный двигатель представляет собой электрическую машину, питаемую переменным током, в котором ротор в устойчивом состоянии вращается с той же угловой скоростью, что и магнитное поле, которое его активирует. Важно отметить, что скорость синхронного двигателя всегда постоянна и не зависит от нагрузки и напряжения питания.

 

Источник: 

https://simat.com.ua

 

 

 

 

  • < Назад
  • Вперёд >

Асинхронный и синхронный электродвигатель в чем разница – АвтоТоп

Электродвигатели бывают двух основных типов — синхронные и асинхронные. Что представляют собой те и другие?

Что представляет собой синхронный двигатель?

К синхронным принято относить электродвигатели, которые функционируют на переменном токе и имеют ротор с частотой вращения, совпадающей с частотой оборотов магнитного поля в конструкции агрегата.

Ключевые элементы синхронного электродвигателя:

Первый элемент агрегата располагается на статоре. Индуктор размещается на роторе, который отделен от статора воздушной прослойкой. Структура якоря представлена обмоткой (одной или несколькими). Токи, которые подаются в соответствующий элемент двигателя, формируют магнитное поле, вращающееся с заданной частотой и взаимодействующее с полем индуктора. Индуктор включает 2 полюса — в виде постоянных магнитов.

Синхронный агрегат может функционировать в двух режимах:

  • как собственно электродвигатель;
  • как генератор.

Первый режим работы предполагает взаимодействие магнитного поля, формирующегося на якоре, и поля, которое образуется на полюсах индуктора. Синхронный двигатель в режиме генератора функционирует за счет электромагнитной индукции: в процессе вращения ротора магнитное поле, которое формируется на обмотке, по очереди взаимодействует с фазами обмотки на статоре, вследствие чего образуется электродвижущая сила.

Что представляет собой асинхронный электродвигатель?

К асинхронным принято относить электродвигатели, в которых частота вращения одного из ключевых элементов — ротора — не совпадает с частотой оборотов магнитного поля, формирующегося током, который возникает на обмотке статора. Асинхронные агрегаты иногда именуются индукционными. Это обусловлено тем, что в обмотке ротора осуществляется индуцирование тока при воздействии магнитного поля статора.

В конструкции асинхронного электродвигателя присутствуют статор и ротор, которые разделены воздушной прослойкой. Основные активные элементы агрегата:

  • обмотка;
  • магнитопровод.

Важную роль в функционировании асинхронного двигателя играют дополнительные конструктивные элементы, которые обеспечивают прочность, охлаждение и устойчивость работы агрегата.

Сравнение

Главное отличие синхронного двигателя от асинхронного заключается в соотношении величины частот вращения ротора и магнитного поля. В агрегате первого типа оба показателя одинаковые. В асинхронной машине — разные.

Можно отметить, что электродвигатели второго типа в целом более распространены, чем первые. При этом асинхронные агрегаты чаще всего представлены в разновидности, в которой инсталлирован короткозамкнутый ротор. Данные устройства имеют ряд важнейших преимуществ перед электродвигателями иных категорий. А именно:

  1. простота конструкции, надежность;
  2. относительно невысокая себестоимость производства, эксплуатации;
  3. способность функционирования при задействовании имеющихся ресурсов сети без подключения преобразователей.

Вместе с тем асинхронные машины с короткозамкнутым ротором обладают и рядом недостатков. А именно:

  • наличие малого пускового момента;
  • наличие большого пускового тока;
  • пониженный коэффициент мощности;
  • низкая управляемость с точки зрения регулирования скорости;
  • зависимость максимальной скорости от частоты электрической сети;
  • электромагнитный момент в асинхронных двигателях рассматриваемого типа характеризуется сильной чувствительностью к снижению напряжения в сети.

В свою очередь, у синхронных агрегатов также есть неоспоримые достоинства. К таковым можно отнести:

  • относительно невысокую чувствительность к перепадам напряжения в сети;
  • стабильность вращения вне зависимости от нагрузки на ротор.

Есть у синхронных двигателей и недостатки:

  • относительная сложность конструкции;
  • сложность запуска ротора в ход.

Отмеченные особенности работы синхронных и асинхронных агрегатов делают оптимальным использование первых в случае, если требуемая мощность двигателя в системе (например, как части инфраструктуры фабричной линии) должна составлять порядка 100 кВт и более. В остальных случаях задействование асинхронных машин, как правило, становится более предпочтительным.

Рассмотрев, в чем разница между синхронным и асинхронным двигателем, отразим выводы в таблице.

Самые распространённые электродвигатели – трёхфазные машины переменного тока. Они есть двух видов – асинхронные и синхронные. В этой статье рассказывается в чём сходство и различие между машинами обоих типов и область их применения.

Принцип действия и устройство электромашин разных типов

Асинхронные и синхронные электродвигатели похожи по конструкции, но есть и отличия.

Устройство и принцип действия асинхронных электродвигателей

Это самые распространённые машины переменного тока. Такие электродвигатели состоят из трёх основных частей:

  • Корпус с подшипниковыми щитами и лапами или фланцем.
  • В корпусе находятся магнитопровод из железных пластин с обмотками. Этот магнитопровод носит название статор.
  • Вал с подшипниками и магнитпроводом. Эта конструкция называется ротор. В электродвигателях с короткозамкнутым ротором в магнитопроводе находятся соединённые между собой алюминиевые стержни, эта конструкция носит название "беличья клетка". В машинах с фазным ротором вместо стержней намотаны обмотки.

В пазах статора со сдвигом 120° намотаны три обмотки. При подключении к трёхфазной сети в статоре наводится вращающееся магнитное поле. Скорость вращения называется "синхронная скорость".

Справка! В однофазных электродвигателях вращающееся поле создаётся дополнительной обмоткой или конструктивными особенностями статора.

Это поле наводит ЭДС в роторе, возникающий при этом ток создаёт своё поле, взаимодействующее с полем статора и приводящее его в движение. Скорость вращения ротора меньше синхронной скорости. Эта разница называется скольжение.

Рассчитывается скольжение по формуле S=(n1-n2)/n1*100%, где: · n1 – синхронная скорость; · n2 – скорость вращения ротора.

на скольжения в обычных электромоторах 1-8%. При увеличении нагрузки на валу двигателя скольжение и вращающий момент растут до критической величины, при достижении которой двигатель останавливается.

В электродвигателях с фазным ротором вместо беличьей клетки в пазах ротора намотаны три обмотки. Через токосъёмные кольца и щётки они подключаются к добавочным сопротивлениям. Эти сопротивления ограничивают ток и магнитное поле в роторе. Это увеличивает скольжение и уменьшает скорость двигателя.

Такие аппараты используются при тяжёлом пуске и в устройствах с регулировкой скорости, например, в мостовых кранах.

Принцип действия синхронных электродвигателей

Статор синхронной машины не отличается от асинхронной. Отличие в роторе. В отличие от асинхронного двигателя, вращение осуществляется за счёт взаимодействия вращающегося магнитного поля статора и постоянного поля ротора. Для его создания в роторе находятся электромагниты. Напряжение к катушкам подводится при помощи токосъёмных колец и графитных щёток.

Справка! В роторе синхронных машин малой мощности вместо электромагнитов установлены постоянные или просто магнитопровод имеет явновыраженные полюса. Скольжение, как в асинхронных машинах, отсутствует, и частота вращения определяется только частотой питающего напряжения.

Запуск электродвигателей

Асинхронные электрические машины мощностью до 30-50кВт запускаются прямой подачей электроэнергии. С двигателями большой мощности и синхронными машинами дело обстоит сложнее.

Пуск асинхронных двигателей большой мощности

Для запуска таких машин используются разные способы:

  • Включение добавочных сопротивлений в цепь статора. Они ограничивают пусковой ток, а после разгона закорачиваются пускателем.
  • В аппаратах, предназначенных для работы в сети с фазным напряжением 660 вольт обмотки в сети 380 вольт соединены треугольником. На время пуска они переключаются в звезду.
  • В электромашинах с фазным ротором для запуска в цепь ротора включаются добавочные сопротивления. После разгона они закорачиваются.
  • При наличии регулировки скорости, переключением обмоток или изменением частоты, двигатель включается на минимальные обороты. После начала вращения, обороты увеличиваются.

Пуск синхронных электромашин

В отличие от асинхронных машин, пуск которых производится взаимодействием поля статора и обмоток или беличьей клетки ротора, синхронную машину необходимо предварительно разогнать до скорости, близкой к синхронной.

  • С помощью дополнительного асинхронного двигателя. Так запускаются машины с постоянными магнитами в роторе. При достижении скорости, близкой к синхронной, асинхронхронник отключается и подаётся напряжение в статор синхронного двигателя.
  • Асинхронный пуск. В роторе, кроме электромагнита, находится "беличья клетка". С её помощью аппарат разгоняется, после чего в обмотку подаётся постоянное напряжение, и двигатель начинает работать в качестве синхронного.
  • Обмотки ротора закорачиваются напрямую или через добавочное сопротивление. После разгона в них подаётся постоянное напряжение.
  • При помощи ТПЧ (тиристорного преобразователя частоты) частота питающего напряжения и скорость вращения плавно поднимается до номинальной. Этот способ применяется в механизмах с регулировкой скорости.

Особенности и применение разных видов электродвигателей

У каждого типа двигателей есть достоинства и недостатки по сравнению с другими. Это определяет область их применения. Применение разных типов электромашин зависит от их особенностей конструкции и принципа действия.

Достоинства и использование асинхронных электродвигателей

Такие машины имеют достоинства перед синхронными аппаратами:

  • простота конструкции и низкая цена; аппараты с фазным ротором позволяют регулировать скорость вращения и осуществлять плавный пуск без использования преобразователей частоты;
  • большое разнообразие мощностей – от нескольких ватт до десятков киловатт.

Кроме достоинств есть недостатки:

  • падение скорости вращения при росте нагрузки;
  • более низкий КПД и большие габариты, чем у синхронных аппаратов той же мощности;
  • кроме активной, такие аппараты потребляют реактивную (индуктивную) мощность, что ведёт к необходимости устанавливать компенсаторы или дополнительно оплачивать реактивную электроэнергию.

Используются такие машины практически везде, где необходимо приведение в движение механизма и есть трёхфазное напряжение 380 вольт.

Классификация двигателей основывается на разных параметрах. По одному из них, различают синхронный и асинхронный двигатель. Отличия приборов, общая характеристика и принцип работы описаны в статье.

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.

Преимущества и недостатки

Основными минусами этого вида двигателя являются:

  • необходимость питания обмотки постоянным током;
  • сложность запуска;
  • скользящий контакт.

Большинство генераторов, где бы они ни использовались, являются синхронными. Преимуществами таких двигателей в целом являются:

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.

Принцип действия

Работа двигателя осуществляется на основе взаимодействия магнитного статорного поля и наводящихся этим же полем токов в роторе. Вращающий момент появляется тогда, когда имеется разность частоты вращения полей.

Резюмируем теперь, чем отличается синхронный двигатель от асинхронного. Чем объясняется широкое применение одного типа и ограниченное — другого?

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.

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.

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

Асинхронная машина — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Асинхро́нная машина — электрическая машина переменного тока, частота вращения ротора которой не равна (в двигательном режиме меньше) частоте вращения магнитного поля, создаваемого током обмотки статора.

В ряде стран к асинхронным машинам причисляют также коллекторные машины. Второе название асинхронных машин — индукционные, это обусловлено тем, что ток в обмотке ротора индуцируется вращающимся полем статора. Асинхронные машины сегодня составляют бо́льшую часть электрических машин, применяясь главным образом в качестве электродвигателей и являются основными преобразователями электрической энергии в механическую, в подавляющем большинстве это асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором (АДКЗ).

Принцип действия асинхронного двигателя заключается в том, что ток в обмотках статора создает вращающееся магнитное поле. Это поле наводит в роторе ток, который начинает взаимодействовать с магнитным полем таким образом, что ротор начинает вращаться в ту же сторону, что и магнитное поле. Частота вращения ротора всегда немного меньше частоты вращение магнитного поля, т.к. при равенстве скоростей поле перестанет наводить в роторе ток, и на ротор перестанет действовать сила. Отсюда и название — асинхронный двигатель (в отличие от синхронного, частота вращения которого совпадает с частотой магнитного поля). Относительная разность скоростей вращения ротора и частоты переменного магнитного поля называется скольжением. В установившемся режиме скольжение невелико: 1-8% в зависимости от мощности[1][2][3].

Ротор и статор асинхронной машины 0,75 кВт, 1420 об/мин, 50 Гц, 230—400 В, 3,4—2,0 A

История

В 1888 году Галилео Феррарис опубликовал свои исследования в статье для Королевской академии наук в Турине (в том же году Тесла получил патент США[4]), в которой изложил теоретические основы асинхронного двигателя[5]. Заслуга Феррариса в том, что, сделав ошибочный вывод о небольшом КПД асинхронного двигателя и о нецелесообразности применения систем переменного тока, он привлек внимание многих инженеров к проблеме совершенствования асинхронных машин. Статья Галилео Феррариса, опубликованная в журнале «Атти ди Турино», была перепечатана английским журналом и в июле 1888 года попала на глаза выпускнику Дармштадтского высшего технического училища, выходцу из Российской Империи Михаилу Осиповичу Доливо-Добровольскому. Уже в 1889 году Доливо-Добровольский получил патент на трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором типа «беличье колесо» (германский патент № 51083 от 8 марта 1889 года под названием «Anker für Wechselstrommotoren»), а в 1890-м — патенты в Англии № 20425 и Германии № 75361 на фазный ротор с кольцами и пусковыми устройствами. Данные изобретения открыли эру массового промышленного применения электрических машин. В 1903 году в Новороссийске построен элеватор с первой в мире промышленной сетью переменного трехфазного тока, все установки которой изготовлены под руководством Доливо-Добровольского. На данном элеваторе, также впервые в мире, применены трехфазные трансформаторы и асинхронные двигатели с фазным ротором. В настоящее время асинхронный двигатель Доливо-Добровольского является самым распространенным электродвигателем[источник не указан 220 дней].

Каковы преимущества и недостатки синхронного двигателя по сравнению с асинхронным

Электромагнитный момент синхронного двигателя. Пуск синхронных двигателей.

Электромагнитный момент. Электромагнитный момент в синхронном двигателе возникает в результате взаимодействия магнитного потока ротора (потока возбуждения Фв) с вращающимся магнитным полем, создаваемым трехфазным током, протекающим по обмотке якоря (потоком якоря Фв). При холостом ходе машины оси магнитных полей статора и ротора совпадают (рис. 292,а). Поэтому электромагнитные силы I, возникающие между «полюсами» статора и полюсами ротора, направлены радиально (рис. 292, б) и электромагнитный момент машины равен нулю. При работе машины в двигательном режиме (рис. 292, в и г) ее ротор под действием приложенного к валу внешнего нагрузочного момента Мвн смещается на некоторый угол 0 против направления вращения. В этом случае в результате электромагнитного взаимодействия между ротором и статором создаются электромагнитные силы I, направленные по направлению вращения, т. е. образуется вращающий электромагнитный момент М, который стремится преодолеть действие внешнего момента Мвн. Максимум момента Мmax

соответствует углу ? = 90°, когда оси полюсов ротора расположены между осями «полюсов» статора.

Если нагрузочный момент Мвн, приложенный к валу электродвигателя, станет больше Мmax, то двигатель под действием внешнего момента Мвн останавливается; при этом по обмотке якоря неподвижного двигателя будет протекать очень большой ток. Этот режим называется выпаданием из синхронизма, он является аварийным и не должен допускаться.

При работе машины в генераторном режиме (рис. 292, д и е) ротор под действием приложенного к валу внешнего момента Мвн смещается на угол ? по направлению вращения. При этом создаются электромагнитные силы, направленные против вращения, т. е. образуется тормозной электромагнитный момент М. Таким образом, при изменении значения и направления внешнего момента на валу ротора Мвн изменяется лишь угол ? между осями полей статора и ротора, в то время как в асинхронной машине в этом случае изменяется частота вращения ротора.



Пуск в ход и регулирование частоты вращения. Синхронный двигатель не имеет начального пускового момента. Если подключить обмотку якоря к сети переменного тока, когда ротор неподвижен, а по обмотке возбуждения проходит постоянный ток, то за один период изменения тока электромагнитный момент будет дважды менять свое направление, т. е. средний момент за период будет равен нулю. Следовательно, для пуска в ход синхронного двигателя необходимо разогнать его ротор с помощью внешнего момента до частоты вращения, близкой к синхронной. Для этой цели применяют метод асинхронного пуска. Синхронный двигатель пускают в ход как асинхронный, для чего его снабжают специальной короткозамкнутой пусковой обмоткой 3 (рис. 293). В полюсные наконечники ротора 2 синхронного двигателя закладывают медные или латунные стержни, замкнутые накоротко двумя торцовыми кольцами. Пусковая обмотка выполнена подобно беличьей клетке асинхронной машины, но занимает лишь часть окружности ротора. В некоторых двигателях специальная короткозамкнутая обмотка

Угловая и механическая характеристики синхронного двигателя

 

Каковы преимущества и недостатки синхронного двигателя по сравнению с асинхронным

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. 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.

Что такое синхронный двигатель? :: SYL.ru

Синхронный двигатель, в отличии от своего асинхронного собрата, имеет постоянную частоту вращения при разнообразных нагрузках. Часто такие приборы применяют для приводов машин, которые работают с постоянной неизменной скоростью (например, компрессоры, вентиляторы, насосы и прочее).

Как устроен синхронный двигатель?

В статоре такого электроприбора имеется обмотка, которая подключается к сетям трехфазного тока. Она образует собой магнитное поле, которое вращается. Ротор у такой электроэнергетической машины, как синхронный двигатель, состоит из сердечника и обмотки возбуждения. Обмотка подключается через специальные контактные кольца к источнику (обычно это источник постоянного тока или же иногда используют выпрямленный переменный ток). Электрический ток, который протекает через обмотки возбуждения, создает намагничивающее ротор магнитное поле. Синхронная машина (а двигатель довольно просто переделать в генератор, так как двигатель преобразует электрическую энергию в механическую, а генератор - наоборот, механическую в электроэнергию) обычно работает на переменном токе. На сегодняшний день есть разработки такого устройства, как синхронный двигатель переменного тока. Однако в большинстве случаев для его собственных нужд используют аккумуляторные батареи переменного тока, благодаря которым постоянный ток выпрямляется специальными приборами до состояния, аналогичного постоянному (то есть неизменному во времени значению).

Синхронный двигатель и его разновидности

В основном все отличия в конструктивном исполнении такого устройства - это модификации вращающейся детали. Ротор синхронной машины может быть с явно выраженными полюсами ( его обычно называют «явнополюсный»), и с неявно выраженными полюсами ( так называемый «неявнополюсный»). Явнополюсный ротор обычно имеет ярко выраженные, выступающие полюса, на которых размещаются катушки возбуждения. Неявнополюсный ротор обычно представляет собой цилиндр из ферромагнитного сплава, на поверхности которого фрезеруют пазы в осевом направлении. Впоследствии именно в эти пазы укладывают обмотки возбуждения.

Синхронный двигатель и принцип его работы

Магнитное поле статора, которое вращается, намагничивает ротор. Синхронный двигатель с постоянными магнитами имеет разное электромагнитное сопротивление по поперечной и продольной осям полюсов. Силовые линии у магнитного поля обмотки статора начнут изгибаться, потому что они будут как бы стремиться найти пути с наименьшим сопротивлением. Вследствии специфических свойств силовых магнитных линий поля, в свою очередь, такая деформация его вызовет реактивный момент. Именно поэтому ротор будет вращаться синхронно вместе с магнитным полем статора.

Синхронный двигатель и его особенности

Нельзя не упомянуть о некоторых специфических моментах. Например, о том, что у таких машин нет пускового момента. Это происходит по той причине, что из-за своей инертности ротор просто не успевает развить нужное количество оборотов. Поэтому в настоящее время часто применяют асинхронный пуск таких двигателей.

Как определить число полюсов асинхронного двигателя?

Есть гораздо больше интересных вопросов, связанных с числом полюсов асинхронных двигателей, например:
1. Увеличивает ли асинхронный двигатель, питаемый от основной сети (скажем, 50 Гц), свой крутящий момент в "p" раз с увеличением числа полюсов. «p», поскольку его скорость уменьшается за «p» время (как в коробке передач)?
2. Пусть у нас есть асинхронный двигатель с p = 2 и питаем его от сети 50 Гц. Затем мы повторно подключаем катушки обмотки, чтобы установить p = 4, и запитываем, если вырастет сеть 100 Гц.Характеристики этих двух двигателей разные или одинаковые? Обратите внимание, за исключением частоты и соединений между катушками, все осталось прежним.

Зависит от необходимой скорости. n (об / мин) = (60 x f ) / N , где: - f = частота и N = количество пар полюсов. 60 предназначен для преобразования числа оборотов в секунду в число оборотов в минуту, поскольку частота выражается в циклах в секунду. Пары полюсов существуют, потому что любой полюс должен быть построен парами верхний и нижний / левый правый, поэтому за один цикл он переместится на половину расстояния.

Если вы используете 50 Гц и имеете двухполюсный двигатель 60 x 50/1 = 3000 об / мин. Асинхронный двигатель будет работать с немного меньшей скоростью из-за "скольжения", которое и дает двигателю его крутящий момент. Например, 2-полюсный двигатель мощностью 5,5 кВт, 400 В будет работать со скоростью примерно 2880 об / мин.

Для четырехполюсной машины 60 x 50/2 = 1500 об / мин, поэтому двигатель того же размера на 5,5 кВт, 400 В, но с 4 полюсами будет иметь номинальную скорость 1500 об / мин, но будет работать около 1455 об / мин.

При выборе трехфазного двигателя количество полюсов выбирается для достижения требуемой скорости вращения.Вот две таблицы, одна для источника питания 50 Гц и одна для источника питания 60 Гц:

Формула: n = 60 x f / p , где n = синхронная скорость; f = частота питания & p = пары полюсов на фазу. Фактическая скорость движения - это синхронная скорость за вычетом скорости скольжения.

Для трехфазной сети 50 Гц:

2 полюса или 1 пара полюсов = 3000 об / мин (минус скорость скольжения = около 2750 об / мин или 6-7% n )
4 полюса или 2 пары полюсов = 1500 об / мин
6 полюсов или 3 пары полюсов = 1000 Частота вращения
8 полюсов или 4 пары полюсов = 750 об / мин
10 полюсов или 5 пар полюсов = 600 об / мин
12 полюсов или 6 пар полюсов = 500 об / мин
16 полюсов или 8 пар полюсов = 375 об / мин

Для трехфазной сети 60 Гц:

2 полюса или 1 пара полюсов = 3600 об / мин (минус скорость скольжения = около 2750 об / мин или 6-7% n )
4 полюса или 2 пары полюсов = 1800 об / мин
6 полюсов или 3 пары полюсов = 1200 Об / мин
8 полюсов или 4 пары полюсов = 900 об / мин
10 полюсов или 5 пар полюсов = 720 об / мин
12 полюсов или 6 пар полюсов = 600 об / мин
16 полюсов или 8 пар полюсов = 450 об / мин

Чтобы определить количество полюсов, вы можете напрямую прочитать табличку с техническими данными или рассчитать его по оборотам, указанным на табличке с техническими данными, или вы можете подсчитать количество катушек и разделить их на 3 (количество полюсов на фазу) или на 6 (пары полюсов на фазу). ).Когда мощность асинхронного двигателя постоянна, крутящий момент увеличивается со скоростью уменьшения скорости.

С появлением частотно-регулируемого привода (VFD) вы можете получить любую желаемую частоту / номинальное напряжение. Я часто вижу таблички с именами, например, 575 В переменного тока, 42,5 Гц и т. Д. Когда делаются эти «специальные предложения», я обычно вижу 6-полюсные машины - но это может быть просто предпочтением производителя.

Синхронный двигатель

| Статья о синхронном двигателе от Free Dictionary

синхронная машина, которая работает как двигатель.Статор синхронного двигателя имеет многофазную (чаще всего трехфазную) обмотку якоря. На роторе находится обмотка возбуждения с тем же числом полюсов, что и обмотка статора. Обмотка статора подключена к источнику переменного тока, а обмотка ротора в большинстве конструкций синхронных двигателей подключена к источнику постоянного тока. В результате взаимодействия магнитных полей статора и ротора создается крутящий момент, который заставляет ротор вращаться синхронно с вектором напряженности поля магнитного поля статора.

Возбуждение синхронного двигателя может быть выполнено генератором постоянного тока, имеющим общий вал с двигателем ( см. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ВОЗБУЖДИТЕЛЬ МАШИНЫ ) или тиристорным выпрямителем ( см. CONVERSION TECHNOLOGY ). Надежность работы синхронных двигателей с динамоэлектрическими возбудителями ниже, чем у двигателей с тиристорными выпрямителями. Синхронные двигатели малой мощности - до 2 киловатт - иногда возбуждаются с помощью постоянных магнитов или реактивного тока статора (реактивные двигатели без обмотки возбуждения на роторе).

Используются три различных метода пуска синхронных двигателей. В первом методе синхронный двигатель с отключенной нагрузкой приводится в синхронную скорость с помощью вспомогательного двигателя малой мощности. Во втором методе напряжение на обмотке статора увеличивается плавно. Третий метод, который является наиболее распространенным, основан на принципах асинхронного двигателя. Здесь электромагнитный крутящий момент возникает в результате взаимодействия между магнитным полем статора и полем тока, индуцированного в пусковой обмотке или в корпусе ротора. При таком способе пуска пусковая обмотка либо закорачивается, либо замыкается разрядным сопротивлением.

Когда ротор достигает постоянной скорости, близкой к синхронной, обмотка возбуждения размыкается и подключается к источнику постоянного тока. Синхронизирующий крутящий момент приводит двигатель в синхронизм. Возможна устойчивая синхронная работа двигателя при равенстве электромагнитной мощности механической (тормозной) мощности. Если мощность нагрузки превышает мощность электромагнитного излучения, двигатель выходит из синхронизма и останавливается.Синхронная работа двигателя также может быть нарушена из-за падения напряжения питания или уменьшения тока возбуждения.

В отличие от асинхронных двигателей, синхронные двигатели могут работать при заданной нагрузке с различным коэффициентом мощности (cos ø). По мере увеличения тока возбуждения увеличивается коэффициент мощности. При определенном значении тока коэффициент мощности становится равным единице. Дальнейшее увеличение тока возбуждения заставляет двигатель подавать реактивную мощность в силовую цепь. Таким образом, реактивная мощность может либо подаваться в силовую цепь (перевозбуждение), либо отбираться из нее (недовозбуждение), в зависимости от величины тока возбуждения.Синхронный двигатель, который предназначен для выработки реактивной мощности и работает без нагрузки, известен как синхронный конденсатор.

Синхронные двигатели используются в электроприводах, где регулировка скорости не требуется при отсутствии значительных перегрузок на валу двигателя. Такие двигатели используются, например, для привода насосов, компрессоров и воздуходувок.

СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Сыромятников И.А. Режимы работы асинхронных и синхронных электродвигателей , 3-е изд.Москва-Ленинград, 1963.
См. Также ссылки под номером .

Большая Советская Энциклопедия, 3-е издание (1970-1979). © 2010 The Gale Group, Inc. Все права защищены.

Конструкция и принцип работы синхронного генератора

Электрическая машина может быть определена как устройство, которое преобразует электрическую энергию в механическую или механическую энергию в электрическую. Электрический генератор можно определить как электрическую машину, преобразующую механическую энергию в электрическую.Электрический генератор обычно состоит из двух частей; статор и ротор. Существуют различные типы электрических генераторов, такие как генераторы постоянного тока, генераторы переменного тока, автомобильные генераторы, электрические генераторы с питанием от человека и т. Д. В этой статье давайте обсудим принцип работы синхронного генератора.

Синхронный генератор

Вращающиеся и неподвижные части электрической машины могут называться ротором и статором соответственно. Ротор или статор электрических машин действует как элемент, производящий энергию, и называется якорем.Электромагниты или постоянные магниты, установленные на статоре или роторе, используются для создания магнитного поля электрической машины. Генератор, в котором постоянный магнит используется вместо катушки для создания поля возбуждения, называется синхронным генератором с постоянными магнитами или просто синхронным генератором.


Конструкция синхронного генератора

В общем, синхронный генератор состоит из двух частей: ротора и статора. Роторная часть состоит из полюсов возбуждения, а статорная часть состоит из проводов якоря.Вращение полюсов поля при наличии проводников якоря индуцирует переменное напряжение, которое приводит к выработке электроэнергии.

Конструкция синхронного генератора

Скорость полюсов возбуждения является синхронной скоростью и определяется как

, где «f» указывает частоту переменного тока, а «P» указывает количество полюсов.

Принцип работы синхронного генератора

Принцип работы синхронного генератора - электромагнитная индукция.Если существует относительное движение между потоком и проводниками, то в проводниках индуцируется ЭДС. Чтобы понять принцип работы синхронного генератора, давайте рассмотрим два противоположных магнитных полюса, между которыми расположена прямоугольная катушка или виток, как показано на рисунке ниже.


Прямоугольный проводник, помещенный между двумя противоположными магнитными полюсами

Если прямоугольный виток вращается по часовой стрелке против оси ab, как показано на рисунке ниже, то после завершения поворота на 90 градусов стороны проводника AB и CD попадают перед S-полюсом и N-полюс соответственно. Таким образом, теперь мы можем сказать, что касательное движение проводника перпендикулярно линиям магнитного потока от северного полюса к южному.

Направление вращения проводника перпендикулярно магнитному потоку

Итак, здесь скорость отсечения магнитного потока проводником является максимальной и индуцирует ток в проводнике, направление индуцированного тока можно определить с помощью правила правой руки Флеминга. Таким образом, мы можем сказать, что ток будет проходить от A к B и от C к D. Если проводник повернуть по часовой стрелке еще на 90 градусов, он придет в вертикальное положение, как показано на рисунке ниже.

Направление вращения проводника параллельно магнитному потоку

Теперь положение проводника и линий магнитного потока параллельны друг другу, и, таким образом, поток не режется, и в проводнике не индуцируется ток. Затем, пока проводник поворачивается от часовой стрелки еще на 90 градусов, прямоугольный поворот переходит в горизонтальное положение, как показано на рисунке ниже. Таким образом, проводники AB и CD находятся под N-полюсом и S-полюсом соответственно. Применяя правило правой руки Флеминга, ток индуцируется в проводнике AB от точки B до A, а ток индуцируется в проводнике CD от точки D до C.

Итак, направление тока может быть указано как A - D - C - B, а направление тока для предыдущего горизонтального положения прямоугольного поворота - A - B - C - D. Если виток снова повернуть в вертикальное положение, затем индуцированный ток снова уменьшается до нуля. Таким образом, за один полный оборот прямоугольного витка ток в проводнике достигает максимума и уменьшается до нуля, а затем в противоположном направлении он достигает максимума и снова достигает нуля. Следовательно, один полный оборот прямоугольного витка вызывает одну полную синусоидальную волну тока, индуцированную в проводнике, что можно назвать генерацией переменного тока путем вращения витка внутри магнитного поля.

Теперь, если мы рассматриваем практический синхронный генератор, то полевые магниты вращаются между неподвижными проводниками якоря. Ротор синхронного генератора и вал или лопатки турбины механически связаны друг с другом и вращаются с синхронной скоростью. Таким образом, резка магнитного потока создает наведенную ЭДС, которая вызывает протекание тока в проводниках якоря. Таким образом, для каждой обмотки ток течет в одном направлении в течение первого полупериода, а ток течет в другом направлении во втором полупериоде с запаздыванием по времени в 120 градусов (поскольку они смещены на 120 градусов).Следовательно, выходная мощность синхронного генератора может быть показана на рисунке ниже.

Вы хотите узнать больше о синхронных генераторах и заинтересованы в разработке проектов электроники? Не стесняйтесь делиться своими взглядами, идеями, предложениями, запросами и комментариями в разделе комментариев ниже.

PPT - ЛИНЕЙНЫЙ ИНДУКЦИОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ PowerPoint презентация | бесплатно скачать


Название: ЛИНЕЙНЫЙ ИНДУКЦИОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

1
ЛИНЕЙНЫЙ ИНДУКЦИОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ


2
Обзор
  • Двигатели постоянного тока (щеточные и бесщеточные)
  • Краткое введение в электродвигатели переменного тока
  • Linear Linear
    2
    г. Lalitha
    3 Основные принципы электродвигателя
    • Взаимодействие между магнитным полем и током
      несущий провод создает силу
    • Напротив генератора

    3
    Y.
  • Постоянные магниты для внешнего статора
  • Вращающиеся катушки для внутреннего ротора
  • Коммутация выполняется с помощью металлических контактных щеток
    и контактов, предназначенных для изменения полярности
    ротора при достижении горизонтали

4
Y.Lalitha
5
Коммутация двухполюсных щеточных двигателей постоянного тока
5
Y.Lalitha
6
Обычные (щеточные) двигатели постоянного тока
  • Общие области применения
  • Маленькие / дешевые устройства, такие как игрушки, электрические зубья
    щетки, маленькие сверла
  • Lab 3
  • Pros
  • Дешево, просто
  • Простота управления - скорость регулируется напряжением
    , а крутящий момент - током через якорь
  • Минусы
  • Механические щетки - электрический шум, искрение, искрение
    , трение, износ, неэффективное, короткое замыкание

6
Y. Lalitha
7
Рекомендации по двигателям постоянного тока
  • Обратная ЭДС - каждый двигатель также является генератором
  • Больше тока больше крутящего момента больше напряжения больше
    скорости
  • Нагрузка, крутящий момент, скоростные характеристики
  • Шунтирующая, последовательная (также известная как универсальный двигатель),
    составные двигатели постоянного тока

7
Y.Lalitha
8
Бесщеточные двигатели постоянного тока
  • Существенное отличие - коммутация выполняется
    электронно с помощью контроллера, а не
    механически с помощью щеток

8
Y.Lalitha
9
Коммутация бесщеточного двигателя постоянного тока
  • Коммутация выполняется электронным способом с использованием контроллера
    (например, HCS12 или логической схемы)
  • Аналогично с шаговым двигателем, но с меньшим числом полюсов
  • Требуется обратная связь по положению ротора с обратной связью Холла
    датчики, обратная ЭДС, фототранзисторы

9
Y. Lalitha
10
BLDC (3-полюсный) Подключение двигателя
  • Имеет 3 провода вместо 2, как щеточный DC
  • Дельта (большая скорость) и звезда (больше крутящий момент)
    обмотки статора

Delta Wye
10
Y.Lalitha
11
Бесщеточные двигатели постоянного тока
  • Области применения
  • Вентиляторы охлаждения процессора
  • CD / DVD-плееры
  • Электромобили
  • Плюсы (по сравнению с щеточными двигателями постоянного тока)
  • Более высокая эффективность
  • Более длительный срок службы
  • Более длительный срок службы
  • , низкие эксплуатационные расходы , быстро, без искрения / проблемы с матовыми контактами
  • Минусы
  • Более высокая стоимость
  • Более сложная схема и требует контроллера

11
Y.Lalitha
12
Двигатели переменного тока
  • Два основных типа двигателей переменного тока: синхронный и индукционный
    .
  • Синхронные двигатели подают питание как на ротор
    , так и на статор, тогда как асинхронные двигатели только
    подают питание на обмотки статора и полагаются на индукцию
    для создания крутящего момента.

12
Y.Lalitha
13
Асинхронные двигатели переменного тока (3 фазы)
  • Используйте многофазный (обычно 3) переменный ток для создания вращающегося магнитного поля
    на статоре
  • Это индуцирует магнитное поле на ротор, который
    пытается следовать за статором - для
    требуется проскальзывание для создания крутящего момента
  • Рабочие лошадки в отрасли - высокая мощность
    приложения

13
Y.Lalitha
14
Асинхронные двигатели переменного тока
  • Асинхронные двигатели подают ток только на статор
    и полагаются на второй наведенный ток в
    катушках ротора.
  • Для этого требуется относительная скорость вращения магнитного поля
    и ротора. Если ротор
    каким-то образом соответствует или превышает скорость магнитного поля
    , возникает состояние, называемое скольжением.
  • Скольжение требуется для создания крутящего момента, если
    нет скольжения, нет разницы между индуцированным полюсом
    и активным полюсом, и, следовательно,
    нет крутящего момента на валу.

14
Y.Lalitha
15
Синхронные двигатели переменного тока
  • Ток подается как на ротор, так и на статор
    .
  • Это обеспечивает точное управление (шаговые двигатели),
    , но требует наличия механических щеток или контактных колец для
    подачи постоянного тока на ротор.
  • Проскальзывания нет, поскольку ротор не полагается на индукцию
    для создания крутящего момента.

15
Y.Lalitha
16
Линейные двигатели
Линейные двигатели - это электрические асинхронные двигатели, которые производят движение по прямой линии
, а не вращательное движение
. В традиционном электрическом двигателе
ротор (вращающаяся часть) вращается внутри
статора (статическая часть) линейного двигателя, статор
развернут и разложен горизонтально, а «ротор»
движется мимо него по прямой. В линейных двигателях
часто используются сверхпроводящие магниты, которые
охлаждаются до низких температур для снижения мощности.
потребление
17
Основной принцип линейного двигателя
был открыт в 1895 году, но практические устройства
не были разработаны до 1947 года.В 1950-х годах британский инженер-электрик
Эрик
Лейтуэйт начал рассматривать возможность использования линейных двигателей
в электрических ткацких станках
. Исследования Лэйтуэйта в Имперском колледже
в Лондоне получили международное признание
в 1960-х годах после выступления в Королевском институте
под названием «Электрические
машины будущего».
18
  • В 1960-е годы исследования Эрика Лейтуэйта линейных двигателей
    возродили интерес к идее
    поезда на магнитной подвеске, или поезда на магнитной подвеске.
  • Примерно в это же время ученый из Массачусетского технологического института Генри Колм
    предложил летать по рельсам «магнаплан», на котором
    мог перевозить 20 000 человек со скоростью 200 миль в час (320 км / ч).
  • Это побудило американскую исследовательскую программу и привело к созданию
    рабочего прототипа, который был испытан в Колорадо в
    1967 году.
  • Однако программа США столкнулась с политическими трудностями
    и была отложена в 1975 году.
  • Начало 1990-х принесло амбициозные Предложение
    связать Лас-Вегас, Лос-Анджелес, Сан-Диего и Сан-
    , Франциско, железной дорогой на магнитной подвеске, но этот проект
    с тех пор столкнулся с более политическими проблемами.

19
  • Напротив, maglev
    был с энтузиазмом разработан
  • в Германии и Японии.
  • Немецкие инженеры впервые изготовили рабочий прототип
    в 1971 году, а годом позже разработали систему Transrapid
    .
  • При значительной поддержке правительства Германии
    , этот
    был постепенно преобразован в жизнеспособный поезд, который был протестирован на
    скоростях до 271 миль в час (433 км / ч).
  • Строго говоря, Transrapid использует магнитное притяжение
    , а не магнитное отталкивание
    , обычно связанное с магнитным полем. Медные магниты
    прикреплены к «юбке», которая проходит под
    снизу и притягивается к стальной дорожке
    .

20
Фото НАСА тестирует прототип железной дороги Маглев,
2001
21
В традиционном электродвигателе постоянного тока центральный сердечник
из плотно обернутого магнитного материала (известный как ротор
) вращается с высокой скоростью между фиксированные
полюса магнита (известного как статор) при приложении электрического тока
. В асинхронном двигателе
переменного тока электромагниты, расположенные по краю
двигателя, используются для создания вращающегося магнитного поля
в центральном пространстве между ними.Это «индуцирует» (производит) электрические токи
в роторе, заставляя его вращаться. В
электромобиль, электродвигатели постоянного или переменного тока, подобные этим
, используются для привода шестерен и колес и преобразования
вращательного движения в движение по прямой.
22
Основы линейных двигателей 1,4
  • Аналогично развернутому двигателю постоянного тока
  • Сила (F) генерируется, когда ток (I)
    (вдоль вектора L) и плотность потока (B)
    взаимодействуют
  • F LI x B

I
23
Преимущества линейных двигателей
  • Высокая максимальная скорость
  • Ограничено главным образом напряжением на шине, электроникой управления
  • High Precision
  • Точность, разрешающая способность, повторяемость ограничены
    обратной связью прибор бюджетный
  • Люфт нулевой Без механической трансмиссии
    комплектующих.
  • Fast Response
  • Скорость отклика может быть более чем в 100 раз выше, чем у механической коробки передач
    ? более быстрые ускорения,
    время установления (большая производительность)
  • Жесткость
  • Нет механической связи, жесткость в основном зависит
    от тока усиления
  • Долговечность
  • Современные линейные двигатели имеют мало / не имеют контактирующих частей
    ? без износа

24
Недостатки линейных двигателей
  • Стоимость
  • Низкий объем производства (относительно спроса)
  • Высокая цена магнитов
  • Линейные энкодеры (обратная связь) на
    дороже, чем поворотные энкодеры, рост затрат
    с длиной
  • Приводы и элементы управления с большей пропускной способностью
  • Меньшее усилие в зависимости от размера упаковки
  • Проблемы с нагревом
  • Форсунка обычно прикрепляется к нагрузке? Потери I2R
    напрямую связаны с нагрузкой
  • Нет (минимальное) Трение
  • Нет автоматического тормоза

25
Компоненты линейных двигателей
  • Форсун (катушка двигателя)
  • Обмотки (катушки) обеспечивают ток (I)
  • Обмотки заключены в материал сердечника
  • Монтажная пластина сверху
  • Обычно содержит датчики (на эффекте Холла и
    тепловых)
  • Магнитная рейка
  • Железная пластина / опорная пластина
  • Редкоземельные магниты переменной полярности
    обеспечивают магнитный поток (B)
  • Одиночная или двойная направляющая

F lI x B
26
Типы линейных двигателей
  • Железный сердечник
  • Катушки, намотанные на зубцы пластин на форсунке
  • Железный сердечник
  • Двойная задняя часть, разделенная прокладкой
  • Катушки скреплены эпоксидной смолой
  • Без шва
  • Катушка и задняя часть железа скреплены вместе w с эпоксидной смолой

27
Типы линейных двигателей Железный сердечник
  • Отличительная особенность
  • Медные обмотки вокруг форсирующих пластин над одиночной магнитной рейкой
  • Преимущества
  • Максимально возможное усилие на единицу объема Низкая стоимость
  • Эффективное охлаждение
  • Недостатки
  • Высокая сила притяжения между вынуждающим магнитом
    Гусеница
  • Зубчатый железный механизм влияет на силу тяги, когда он проходит через каждый магнит
    (так называемая пульсация скорости)

28
Типы линейных двигателей Без железа
Вид сверху
  • Отличительные особенности Характеристика
  • Форсун, состоящий из намотанных катушек, скрепленных
    эпоксидной смолой и движущихся между двумя рельсами (север
    и юг)
  • Также известен как моторы Aircore или U-образные двигатели
  • Преимущества
  • Силы притяжения в форсере отсутствуют
  • Нет зацепления
  • Форсер малый вес - Отсутствие железа означает более высокую скорость разгона / торможения
  • Недостатки
  • Низкое усилие на размер упаковки
  • Меньшая жесткость, ограниченная максимальная нагрузка без
    улучшенной конструкции
  • Плохое рассеивание тепла
  • Более высокая стоимость (2x магнита!)

29
Типы линейных двигателей Без пазов
Вид сбоку
  • Отличительная особенность
  • Сочетание катушек без железа и с железным сердечником с задней стенкой
    железа, содержащегося в алюминиевом корпусе, по сравнению с рельсом с одним магнитом
  • Преимущества перед без железа
  • Более низкая стоимость (1x магниты )
  • Лучшее рассеивание тепла
  • Конструктивно более сильный форсун
  • Больше силы на размер упаковки
  • Преимущества перед железным сердечником
  • Меньший вес и меньшая сила инерции
  • Меньшие силы притяжения
  • Меньше зазубрин
35 Вид спереди 9
Слоты для линейных двигателей s
Вид сбоку
  • Недостатки
  • Некоторая притягивающая сила и зубцы
  • Менее эффективен, чем железный сердечник и без железа - больше
    тепла для выполнения той же работы

Вид спереди
31
Сравнение типов линейных двигателей 2
Линейный бесщеточный Тип двигателя постоянного тока Линейный бесщеточный Тип двигателя постоянного тока Линейный бесщеточный двигатель постоянного тока Тип
Характеристика Железный сердечник Без безоскольжения
Сила притяжения Наибольшее отсутствие Умеренное
Стоимость Средняя Высокая Низкая
Усилие зазубрины Наивысшее Нет Среднее
Плотность мощности Наивысшая Средняя Средняя
Вес форсунки Наивысшая Легкая Средняя
32
Компоненты полной системы линейного двигателя 3
  • Компоненты двигателя
  • Основание / подшипники
  • Сервоконтроллер / элементы обратной связи
  • Типичные датчики включают датчик Холла (для положения
    ) и термодатчики
  • Кабельная разводка

33
Приложения
    9 0147 Малые линейные двигатели
  • Упаковка и погрузочно-разгрузочные работы
  • Автоматическая сборка
  • Поршневые компрессоры и генераторы
  • Большие линейные индукционные машины (3 фазы)
  • Транспортировка
  • Обработка материалов
  • Экструзионные прессы
34
Расшифровка)
35
Линейный асинхронный двигатель
  • Линейный асинхронный двигатель, сокращенно LIM.
  • В основном это двигатель специального назначения, который используется
    для достижения прямолинейного движения, а не вращательного движения
    , как в случае обычных двигателей
    .
  • Это настоящее инженерное чудо - преобразовать обычный двигатель
    для специального назначения с более или на
    менее похожим принципом работы, тем самым повысив универсальность работы
    .

36
Линейные асинхронные двигатели, изобретенные Чарльзом
Уитстоном в 1840 году., с этого времени линейные асинхронные двигатели
исследуются, производятся и улучшаются
, и в настоящее время используются в мехатронных системах
, примерами которых являются высокоскоростной транспорт
и катапульта, промышленные транспортные системы, дозирующие системы
, вертикальные транспортные системы,
полупроводники и электроника. промышленность,
Системы локализации взрыва, Промышленные роботы
и станки, Системы защиты и управления
энергетики, Медицинские приборы
, Компьютерная техника.
37
  • Преимущества
  • Прямая электромагнитная сила (нет
  • механических элементов, нет ограничений по скорости).
  • Экономичное и дешевое обслуживание.
  • Простое расширение для любого линейного перемещения топологии системы
    .
  • Точное позиционирование в системах с обратной связью.
  • Возможность раздельного охлаждения индуктора и
  • обмоток.
  • Коэффициент мощности, развиваемый естественным охлаждением
    LIM, составляет 1 Н / см2.Примерно 2 Н / см2 можно получить
    при воздушном охлаждении и 2,5 - 3 Н /
    см2 с жидкостями 3.
  • Все электромеханические системы управления, используемые
    для асинхронных двигателей, могут быть адаптированы для LIM
    без любые большие изменения.
  • Недостатки
  • Коэффициент мощности и КПД меньше, чем у роторных двигателей
    , из-за отношения большого воздушного зазора
    между индукторами и шага полюсов (г / т) gt1 / 250.
  • Продольный торцевой эффект снижает коэффициент мощности
    и КПД.Это можно заметить только у высокоскоростных двигателей
    с малым числом полюсов.
  • Влияние продольного торцевого эффекта
    можно уменьшить с помощью специальных методов проектирования двигателя.
  • Наблюдаются дополнительные колебания с перекосами
    из-за некомпенсированной нормальной силы.

38
(Без стенограммы)
39
  • В последние годы попытки разработать новые средства высокоскоростной и эффективной транспортировки
    вызвали значительный мировой интерес к высокоскоростным поездам
    во всем мире.
  • Это, в свою очередь, вызвало интерес к линейному асинхронному двигателю
    , который считается одной из наиболее подходящих силовых установок для сверхскоростных поездов
    .
  • Исследования и эксперименты с линейными асинхронными двигателями
    активно проводятся в ряде
    стран, в том числе в Японии.
  • К сожалению, многие исследователи, стремясь
    достичь немедленных практических результатов, сосредоточили
    на экспериментах с крупномасштабным испытательным оборудованием
    и крупногабаритными испытательными поездами,
    оставляя теоретические аспекты линейного асинхронного двигателя
    без внимания, так что Было получено несколько полезных результатов
    .

40
Несмотря на обширные экспериментальные работы,
не было зарегистрировано результатов испытаний линейного асинхронного двигателя
с доказанной пригодностью для
высокоскоростных поездов, превышающих, скажем, 200 км / ч.
Эта ситуация частично объясняется тем фактом, что до
до настоящего времени не было создано прочной теоретической основы для линейного асинхронного двигателя
, поэтому многие исследователи
основывали свои идеи на теории
и опыте с роторным асинхронным двигателем.
41
Конструкция линейного асинхронного двигателя
Конструкция LIM аналогична трехфазному асинхронному двигателю
. . Если статор асинхронного двигателя с фазой poly
, показанного на рисунке, разрезать
вдоль сечения aob и уложить на плоскую поверхность,
, то он образует первичную обмотку LIM, в которой размещается полевая система
, и, следовательно, ротор образует
вторичная обмотка, состоящая из плоских алюминиевых проводов
с ферромагнитным сердечником для эффективной магнитной связи
.
42
  • Существует несколько способов и типов конструкции
    линейного двигателя или линейного асинхронного двигателя.
  • Простейшая форма конструкции линейного двигателя
    так же проста, как трехфазный асинхронный двигатель
    .
  • Он имеет трехфазную обмотку, размещенную в пазах в полевой системе
    .
  • Это просто первичная обмотка статора в корпусе
    асинхронного двигателя.
  • Это получается, если отрезать статор асинхронного двигателя
    от середины.
  • В случае движущегося объекта, например, в поезде, первичная обмотка
    установлена ​​на кузове автомобиля
    .

43
  • Ротор состоит из алюминиевых или медных пластин
    , соединенных параллельно.
  • Для завершения пути потока ферромагнитный материал
    помещается вместе с пластинами.
  • Поскольку первичный элемент находится на транспортном средстве или объекте, а вторичный
    имеет форму пластин, они будут иметь
    разной длины.
  • Для больших расстояний первичная обмотка остается маленькой, а для
    очень малых и ограниченных расстояний вторичная
    остается маленькой.
  • Обычно используется двусторонняя первичная обмотка.
  • В этой конфигурации используется система с двумя полями, по одному
    с каждой стороны от вторичного.

44
  • Существенное различие между линейным асинхронным двигателем
    и роторным асинхронным двигателем - это открытый линейный воздушный зазор
    , который имеет как входной конец
    , так и выходной конец.
  • Концевой эффект, который вызывается
    открытостью воздушного зазора, вызывает
    значительные искажения в распределении магнитного поля
    и особые явления, которые не наблюдаются в
    роторном асинхронном двигателе, но которые
    значительно влияют на характеристики линейного асинхронного двигателя
    .
  • Первые сообщения о конечном эффекте линейного асинхронного двигателя
    были сделаны много лет назад в соединении
    с арочным двигателем, асинхронном двигателе
    , в котором была удалена одна часть сердечника статора
    .

45
Работа линейного асинхронного двигателя
Когда первичная обмотка возбуждается сбалансированным трехфазным питанием
, в первичной обмотке индуцируется вращающийся электромагнитный поток
. Синхронная скорость поля
задается уравнением ns2 fs / p Здесь
fs - частота питающей сети в Гц, p - число полюсов
, ns - синхронная скорость
вращения магнитного поля в
оборотов в секунду. второй.Разрабатываемое поле
приведет к линейному движущемуся полю, скорость которого
задается уравнением
, vs2 t fs · метр в секунду здесь,
vs - скорость линейного бегущего поля
, t - шаг полюсов.
46
Для скольжения s скорость проводящего ведомого в линейном двигателе
определяется как vr (1-s) по сравнению с
    Линейный асинхронный двигатель
  • по конструкции
    аналогичен круговому двигателю, который был открыт
    квартира.
  • Магнитное поле теперь перемещается по плоской поверхности двигателя
    вместо вращения.

47
  • Статор обычно состоит из многофазной обмотки
    с многослойным железным сердечником.
  • При питании от источника переменного тока создается бегущее магнитное поле с волнами
    .
  • Направление движения можно изменить, поменяв местами две фазы
    .
  • Реакционная пластина эквивалентна ротору
    .
  • Для односторонних приложений это обычно токопроводящий лист
    из алюминия или меди
    на основе стали, а для двусторонних приложений используется только токопроводящий лист
    .
  • Токи, индуцируемые в реакционной пластине бегущим полем статора
    , создают вторичное магнитное поле
    . Это реакция между этими
    двумя полями, которая производит линейную тягу.

48
  • Применение линейного асинхронного двигателя или LIM
  • Хотя эти двигатели используются нечасто.
  • Лишь в нескольких случаях линейный двигатель
    используется или используется надлежащим образом.
  • Кажется, что эти двигатели технически
    осуществимы, но с экономической точки зрения
    эти двигатели используются нечасто.Однако возможные варианты применения линейного асинхронного двигателя

    перечислены ниже. Применение для стационарной полевой системы
  • Автоматические раздвижные двери в электропоезде
  • Металлический ленточный конвейер
  • Механическое подъемно-транспортное оборудование, такое как движущая сила
    поезда
  • ванны по определенному маршруту
  • Приложение для челночного движения

49
  • Приложения для системы движущегося поля
  • Приложения для высоких и средних скоростей были опробованы
    с линейным двигателем для движения транспортных средств
    с воздушной подушкой или магнитной подвеской.
  • Высокоскоростное применение в качестве двигателя мостового крана
    , где полевая система подвешена на подъемнике
    .

50
Классификация линейных асинхронных двигателей
области применения
51
Ссылки
  • 1 S. Cetinkunt, Mechatronics, John Wiley
    Sons, Inc., Hoboken 2007.
  • 2 J. Barrett, T. Харнед, Дж. Моннич, Linear
    Motor Basics, Parker Hannifin Corporation,
    http // www.parkermotion.com / whitepages / linearmotor
    article.pdf
  • 3 Позиционеры Trilogy Linear Motor Linear
    , Parker Hannifin Corporation, 2008,
    http // www.parkermotion.com / pdfs / Trilogy_Catalog.p
    df
  • 4 Rockwell Automation, http //www.rockwellautoma
    tion.com/anorad/products/linearmotors/questions.h
    tml
  • 5 Дж. Марш, Указание по применению параметров двигателей,
    Parker-Trilogy Linear Motors, 2003.
    http // www.parkermotion. ru / whitepages / Linear_Mot
    или_Parameter_Application_Note.pdf
  • 6 Грег Паула, Линейные двигатели в центре внимания,
    Американское общество инженеров-механиков,
    1998.

52
(без стенограммы)
53
(без стенограммы)
54
( Без стенограммы)
55
(без стенограммы) Асинхронные двигатели переменного тока

и синхронные двигатели с постоянными магнитами

* Изображение предоставлено New Energy и Fuel.com

Авторы : Стив Бистак, региональный менеджер по продажам - NE, отдел приводов переменного тока / HMI, Fuji Electric Corp.of America, и Сунь Ю. Ким (Шон), старший региональный менеджер, ACDR / HMI, Fuji Electric Corp of America

Большинство насосов и вентиляторов, работающих в промышленных и коммерческих целях, в настоящее время приводится в действие асинхронными двигателями переменного тока. «ACIM», что означает «асинхронный двигатель переменного тока», представляет собой асинхронный тип двигателя, в котором для вращения ротора используется электрический ток. Крутящий момент создается электрическим током в роторе. Электрический ток создается за счет электромагнитной индукции магнитного поля обмоток статора.В ACIM ротор всегда вращается с меньшей скоростью, чем магнитное поле. «PMSM», что означает «синхронный двигатель с постоянными магнитами», полагается на магниты, вращающие ротор, который вращается с той же скоростью, что и внутреннее вращающееся магнитное поле PMSM.

Есть несколько ключевых различий между асинхронными двигателями переменного тока и синхронными двигателями с постоянными магнитами.

Двигатели с постоянными магнитами ДОЛЖНЫ работать с приводом.

Асинхронные двигатели

переменного тока могут использоваться без частотно-регулируемого привода для привода насоса или вентилятора, но часто устанавливаются с частотно-регулируемыми приводами (VFD) в насосных системах или системах вентиляторов, чтобы повысить эффективность системы.Синхронным двигателям с постоянными магнитами для работы требуется привод. PMSM не могут работать без привода. ЧРП необходим для точного управления скоростью PMSM в соответствии с требованиями приложения к давлению, расходу, объему и т. Д. Некоторые новые преобразователи частоты уже поставляются с опциями управления двигателем с постоянными магнитами в качестве стандартной функции, что позволяет операторам управлять двигателем с постоянными магнитами. для более эффективного управления вентилятором и / или насосом.

Двигатели с постоянными магнитами обеспечивают значительное повышение эффективности по сравнению с асинхронными двигателями переменного тока.

Эффективность полной нагрузки двигателя с постоянными магнитами выше, чем у асинхронного двигателя переменного тока. На рисунке 1 ниже показаны диапазоны эффективности между двумя стандартами асинхронных двигателей переменного тока и известными опубликованными двигателями с постоянными магнитами.

Рисунок 1 . Эффективность двигателя с постоянными магнитами на мощности VFD. ACIM на синусоиде. Двигатели ACIM теряют 0,5–1,5 балла кпд при работе с частотно-регулируемым приводом.

Важно отметить, что частотно-регулируемые приводы не повышают КПД двигателя; ЧРП помогают повысить эффективность системы в диапазонах рабочих скоростей, поскольку большинство систем не работают на максимальных скоростях все время.Добавление частотно-регулируемого привода помогает повысить эффективность вашей системы, поскольку он может замедлять двигатель и вентилятор или насос, а не поворачивать клапан для дросселирования насоса или закрывать заслонку для перекрытия потока воздуха.

Взгляните на рисунок 2, на котором сравнивается 10-сильный синхронный двигатель с постоянным магнитом 1800 об / мин и двигатель NEMA Premium, работающий с нагрузкой с переменным крутящим моментом в диапазоне скоростей от 3 до 1. Вы можете видеть, что в обоих случаях эффективность обоих типов двигателей падает. КПД двигателя NEMA Premium падает с примерно 90% до примерно 72% при 600 об / мин, а ECPM падает с примерно 94% до 83%.Хотя работа системы влияет на эффективность оборудования, было доказано, что двигатели с постоянными магнитами демонстрируют более высокий КПД по сравнению с асинхронными двигателями переменного тока.

Рисунок 2 . Сравнение относительного КПД между двигателем PMSM и ACIM с диапазоном изменения 3: 1.

Преимущества и недостатки двигателей с постоянными магнитами

В то время как асинхронные двигатели переменного тока чаще встречаются в системах с двигателем, они часто больше по размеру и менее эффективны, чем двигатели с постоянными магнитами.Хотя решения с двигателями с постоянными магнитами обычно имеют более высокую начальную стоимость, они могут предлагать меньший размер для более компактных механических блоков и, что более важно, более высокий КПД.

Двигатели с постоянными магнитами обычно дороже, чем асинхронные двигатели переменного тока, и, как известно, их сложнее запускать, чем асинхронные двигатели переменного тока. Однако преимущества двигателей с постоянными магнитами включают более высокий КПД (как обсуждалось выше), меньшие размеры (двигатели с постоянными магнитами могут составлять до одной трети от большинства размеров двигателей переменного тока, что значительно упрощает установку и обслуживание) и способность PMSM поддерживать полный крутящий момент на низких оборотах.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *