Синхронный двигатель и асинхронный двигатель отличия: Отличие синхронного от асинхронного двигателя

Содержание

Синхронный и асинхронный двигатель отличия | Полезные статьи

Для приведения в движение различных станков или механизмов на предприятиях тяжелой и легкой промышленности в большинстве случаев используются электродвигатели переменного тока. Электрические машины постоянного тока распространены в меньшей мере и чаще всего применяются в качестве тяговых агрегатов на городском электротранспорте, поездах, складских погрузчиках и тележках.

Чтобы достичь максимальной энергоэффективности производственных процессов, нужно правильно подходить к выбору двигателя для привода.

Синхронный и асинхронный двигатель – отличия для чайников

Конструкция асинхронных и синхронных электрических машин практически одинакова. У обоих электродвигателей есть неподвижный статор, состоящий из обмоток (катушек), которые уложены в пазы сердечника, набранного из пластин, выполненных из электротехнической стали, и подвижный ротор. Обмотки статора сдвинуты друг относительно друга на угол, равный 120°, поэтому проходящий по ним электрический ток создает вращающееся магнитное поле, которое вовлекает в движение ротор.

Вот именно здесь и проявляется основное отличие этих электрических машин – конструкция ротора, от которой зависит скорость его вращения.

Асинхронный двигатель

Ротор такого двигателя может быть короткозамкнутым или фазным.

Вне зависимости от типа ротора в этих двигателях частота вращения ротора всегда будет меньше скорости вращения магнитного поля статора. Эта разница обусловлена законами физики:

  • силовые линии магнитного поля статора, пересекая замкнутый контур ротора, индуцируют в нем электродвижущую силу, а значит и собственное магнитное поле;
  • в результате взаимодействия этих полей, имеющих одинаковую полярность, возникает крутящий момент, вызывающий вращение ротора;
  • в тот момент, когда скорости вращения магнитных полей становятся одинаковыми, возникновение ЭДС в роторе прекращается, в результате чего крутящий момент стремится к нулю;
  • как только частота вращения ротора начинает отставать от скорости вращения поля статора, возникновение ЭДС возобновляется.

Синхронный двигатель

Ротор таких двигателей комплектуется постоянными магнитами или обмотками возбуждения. Обмотки могут быть как явнополюсными, так и распределенными (уложенными в пазы ротора). Кроме того, ротор синхронной машины может иметь и короткозамкнутые обмотки.

После разгона ротора до скорости близкой к частоте вращения магнитного поля статора, на катушки полюсов через щеточно-контактный узел подается постоянное напряжение, которое возбуждает в них постоянное магнитное поле. Противоположные полюса магнитных полей притягиваются друг к другу и частота вращения ротора становится синхронной.

Разгон ротора может осуществляться с помощью вспомогательного двигателя или в асинхронном режиме, благодаря короткозамкнутой обмотке.

Недостатки и преимущества двигателей

Синхронные двигатели имеют довольно сложную конструкцию, обусловленную наличием щеточного узла. Кроме того, для их работы требуется дополнительный источник постоянного тока. Еще одним недостатком является невозможность их эксплуатации в условиях частых пусков и остановов. Однако все это компенсируется большой мощностью, высоким КПД, устойчивостью к перепадам напряжения в питающей сети и стабильной частотой вращения вала, вне зависимости от величины нагрузки на него.

Асинхронный двигатель в отличие от синхронных машин более чувствителен к колебаниям напряжения и не может сохранять номинальную скорость вращения, при увеличении нагрузки. Но простота конструкции, длительный срок эксплуатации, универсальность применения, способность работать в режиме частых включений и остановок делают эти машины наиболее распространенными в промышленном и бытовом секторе.

Чем отличается синхронный двигатель от асинхронного для чайников кратко, простыми словами, сравнение по конструкции и принципу действия

Электрический двигатель — это устройство, обеспечивающее преобразование электрической энергии в механическую. Конструктивно агрегат состоит из статора (фиксирован) и ротора (вращается). Первый создает магнитный поток, а второй крутится под действием электродвижущей силы (ЭДС).

Отличие – кратко простыми словами

Если говорить кратко и простыми словами, синхронный и асинхронный двигателя отличаются конструкцией роторов. Внешне понять какой перед вам электродвигатель практически невозможно, за исключением наличия дополнительных ребер охлаждения у асинхронных электродвигателей.

В устройстве, работающем на синхронном принципе, на роторе предусмотрена обмотка с независимой подачей напряжения.

У асинхронного мотора ток на ротор не подается, а формируется с помощью магнитного статорного поля. При этом статоры обоих агрегатов идентичны по конструкции и несут аналогичную функцию — создание магнитного поля.

Дополнительно в синхронном двигателе магнитные поля статора и ротора взаимодействуют друг с другом и имеют равную скорость.

У асинхронных агрегатов в роторных пазах имеются короткозамкнутые пластинки из металла или контактные кольца, обеспечивающие разность магнитного поля роторного и статорного механизма на величину скольжения.

Несмотря на видимую простоту, разобраться с этим вопросом сразу вряд ли получится, поэтому рассмотрим вопрос более подробно. Поговорим об особенностях и отличиях асинхронных и синхронных машин.

Синхронный двигатель (СД)

Синхронный двигатель — агрегат с индивидуальной конструкцией ротора и индуктором с постоянными магнитами. Отличается улучшенными характеристиками мощности, момента и инерции. Имеет ряд особенностей конструкции и принципе действия.

Устройство

Конструктивно состоит из двух элементов: ротора (вращается) и статора (фиксированный механизм). Роторный узел находится во внутренней части статора, но бывают конструкции, когда ротор расположен поверх статора.

В состав ротора входят постоянные магниты, отличающиеся повышенной коэрцитивной силой.

Конструктивно СД делятся на два типа по полюсам:

  1. Неявно выраженные. Отличаются одинаковой индуктивностью по поперечной и продольной оси.
  2. Явно выраженные. Поперечная и продольная индуктивность имеют разные параметры.

Конструктивно роторы бывают разными устройством и по конструкции.

В частности, магниты бывают:

  1. Наружной установки.
  2. Встроенные.

Статор условно состоит из двух компонентов:

  1. Кожух.
  2. Сердечник с проводами.

Обмотка статорного механизма бывает двух видов:

  1. Распределенная. Ее отличие состоит в количестве пазов на полюс и фазу. Оно составляет от двух и более.
  2. Сосредоточенная. В ней количество пазов на полюс и фазу всего одно, а сами пазы распределяются равномерно по поверхности статорной части. Пара катушек, формирующих обмотку, могут соединяться в параллель или последовательно. Минус подобных обмоток состоит в невозможности влияния на линию ЭДС.

Форма электродвижущей силы электрического синхронного мотора бывает в виде:

  1. Трапеции. Характерна для устройств с явно выраженным полюсом.
  2. Синусоиды. Формируется за счет скоса наконечников на полюсах.

Если говорить в целом, синхронный мотор состоит из следующих элементов:

  • узел с подшипниками;
  • сердечник;
  • втулка;
  • магниты;
  • якорь с обмоткой;
  • втулка;
  • «тарелка» из стали.

Принцип работы

Сначала к обмоткам возбуждения подводится ток постоянно величины. Он создает магнитное поле в роторной части. Статор устройства содержит обмотку для создания магнитного поля.

Как только на статорную обмотку подается ток переменной величины, по закону Ампера создается крутящий момент, и ротор начинает вращаться с частотой, равной частоте тока в статорном узле. При этом оба параметра идентичны, поэтому и двигатель носит название синхронный.

Роторная ЭДС формируется, благодаря независимому источнику питания, что позволяет менять обороты и не привязываться к мощности подключенных потребителей.

С учетом особенностей работы синхронный электродвигатель не может запуститься самостоятельно при подключении к трехфазному источнику тока.

Сфера применения

Электродвигатель синхронного типа имеет широкую сферу применения, благодаря постоянству частоты вращения.

Эта особенность расширяет сферу его применения:

  • энергетика: источники реактивной мощности для поддержания напряжения, сохранение устойчивости сети при аварийных просадках;
  • машиностроение, к примеру, при изготовлении гильотинных ножниц с большими ударными нагрузками;
  • прочие направления — вращение мощных компрессоров или вентиляторов, генераторы на электростанциях, обеспечение устойчивой работы насосного оборудования и т. д.

Читайте также:

Преимущества и недостатки

После рассмотрения конструктивных особенностей, принципа работы и сферы применения СД подведем итог по положительным / отрицательным особенностям.

Плюсы:

  1. Возможность работы при косинусе Фи равном единице (отношение полезной мощности к полной). Эта особенность улучшает косинус Фи сети. При работе с опережающим током синхронные машины генерируют реактивную мощность, которая поступает к асинхронным моторам и уменьшает потребление «реактива» от генераторов электрических станций.
  2. Высокий КПД, достигающий 97-98%.
  3. Повышенная надежность, объясняемая большим воздушным зазором.
  4. Доступность регулирования перегрузочных характеристик, благодаря изменению тока, подаваемого в ротор.
  5. Низкая чувствительность к изменению напряжения в сети.

Минусы:

  1. Более сложная конструкция и, соответственно, высокая стоимость изготовления.
  2. Трудности с пуском, ведь эля этого нужные специальные устройства: возбудитель, выпрямитель.
  3. Потребность в источнике постоянного тока.
  4. Применение только для механизмов, которым не нужно менять частоту вращения.

Пример СД2-85/37-6У3, 500кВт, 1000об/мин, 6000В.

СД2-85/37-6У3, 500кВт, 1000об/мин, 6000В

Асинхронный двигатель (АД)

Асинхронный (индукционный) электродвигатель, имеющий разную частоту вращения магнитного поля в статоре и скорости ротора. В зависимости от типа и настройки может работать в двигательном или генераторном режиме, режиме ХХ или электромагнитного тормоза.

Конструктивные особенности

Конструктивно асинхронные механизмы трудно отличить от синхронных. Они также состоят из двух основных узлов: статора и ротора. При этом роторный узел может быть фазным или короткозамкнутым. Но небольшие конструктивные отличия все-таки имеются.

Рассмотрим, из чего состоит асинхронный двигатель:

  • сердечник;
  • вентилятор с корпусом;
  • подшипник;
  • коробка с клеммами;
  • тройная обмотка;
  • контактные кольца.

С учетом сказанного одним из главных отличий является отсутствие обмоток на якоре (исключением являются фазные АД). Вместо обмотки в роторе находятся стержни, закороченные между собой.

Читайте также:

Принцип действия

В асинхронном двигателе магнитное поле создается, благодаря току в статорной обмотке, находящейся на специальных пазах. На роторе, как отмечалось выше, обмоток нет, а вместо них накоротко объединенные стержни. Такая особенность характерна для короткозамкнутого роторного механизма.

Во втором типе ротора (фазном) на роторе предусмотрены обмотки, ток и сопротивление которых могут регулироваться реостатным узлом.

Простыми словами, принцип действия можно разложить на несколько составляющих:

  1. При подаче напряжения в статоре создается магнитное поле.
  2. В роторе появляется ток, взаимодействующий с ЭДС статора.
  3. Роторный механизм вращается в том же направлении, но с отставанием (скольжением) размером от 1 до 8 процентов.

Сфера применения

Асинхронные электромоторы пользуются большим спросом в быту, благодаря простоте конструкции и надежности в эксплуатации.

Они часто применяются в бытовой аппаратуре:

  • стиральных машинках;
  • вентиляторе;
  • вытяжке;
  • бетономешалках;
  • газонокосилках и т. д.

Также применяются они и в производстве, где подключаются к 3-фазной сети.

К этой категории относятся следующие механизмы:

  • компрессоры;
  • вентиляция;
  • насосы;
  • задвижки автоматического типа;
  • краны и лебедки;
  • станки для обработки дерева и т. д.

Асинхронные машины применяются в электрическом транспорте и других сферах. Они нашли применение в башенных кранах, лифтах и т. д.

Пример Трехфазный АИР 315S2 660В 160кВт 3000об/мин.

Трехфазный АИР 315S2 660В 160кВт 3000об/мин

Преимущества и недостатки

Электродвигатель асинхронного тип имеет слабые и сильные места, о которых необходимо помнить.

Преимущества:

  1. Простая конструкция, которая обусловлена трехфазной схемой подключения и простым принципом действия.
  2. Более низкая стоимость, по сравнению с синхронным аналогом.
  3. Возможность прямого пуска.
  4. Низкое потребление энергии, что делает двигатель более экономичным.
  5. Высокая степень надежности, благодаря упрощенной конструкции.
  6. Универсальность и возможность применения в сферах, где нет необходимости в поддержке частоты вращения, или имеет место схема управления с обратной связью.
  7. Возможность применения при подключении к одной фазе.
  8. Успешный самозапуск группы АД в случае потери и последующей подачи на них напряжения.
  9. Минимальные расходы на эксплуатацию. Все, что требуется — периодически чистить механизма от пыли и протягивать контактные соединения. При соблюдении требований производителей менять подшипники можно с периодичностью раз в 15-20 лет.

Недостатки:

  1. Наличие эффекта скольжения, обеспечивающего отставание вращения ротора от частоты вращения поля внутри механизма.
  2. Потери на тепло. Асинхронные моторы имеют свойство перегреваться, особенно при большой нагрузке. По этой причине корпус изделия делают ребристым для увеличения площади охлаждения (у СД такое применяется не на всех моделях). Дополнительно может устанавливаться вентилятор для обдува поверхности.
  3. Напряжение только на 220 В и выше. Из-за конструктивных особенностей такие электродвигатели не производятся для рабочего напряжения меньше 220 В. В качестве замены часто применяются гидро- или пневмоприводы.
  4. Небольшой КПД в момент пуска и высокая реактивность. По этой причине мотор может перегреваться уже при пуске. Это ограничивает количество пусков в определенный временной промежуток.
  5. Синхронная частота вращения не может быть больше 3000 об/мин, ведь в ином случае требуется использование турбированного привода или повышающего редуктора.
  6. Трудности регулирования устройств, которые приводятся в движение «синхронниками».
  7. Повышенный пусковой ток — одна из главных проблем асинхронных моторов, имеющих мощность свыше 10 кВт. В момент пуска токовая нагрузка может превышать номинальную в шесть-восемь раз и длиться до 5-10 секунд. По этой причине для «асинхронников» не рекомендуется прямое подключение.
  8. При появлении КЗ возле шин с работающим двигателем появляется подпитка тока.
  9. Чувствительность к изменениям напряжения. При отклонении этого параметра более, чем на 5% показатели электродвигателя отклоняются от номинальных. В случае снижения напряжения уменьшается момент АД.

Сравнение синхронного и асинхронного двигателей

В завершение можно подвести итог, в чем главные отличия асинхронных (АД) и синхронных (СД) моторов.

Выделим базовые моменты:

  1. Ротору асинхронных моторов не требуется питание по току, а индукция на полюсах зависит от статорного магнитного поля.
  2. Обороты АД под нагрузкой отстают на 1-8% от скорости вращения поля статора. В СД количество оборотов одинаково.
  3. В «синхроннике» предусмотрена обмотка возбуждения.
  4. Конструктивно ротор СД представляет собой магнит: постоянный, электрический. У АД магнитное поле в роторном механизме наводится с помощью индукции.
  5. У синхронной машины нет пускового момента, поэтому для достижения синхронизации нужен асинхронный пуск.
  6. «Синхронники» применяются в случаях, когда необходимо обеспечить непрерывность производственного процесса и нет необходимости частого перезапуска. АД нужны там, где требуется большой пусковой момент и имеют место частые остановки.
  7. СД нуждается в дополнительном источнике тока.
  8. «Асинхронники» медленнее изнашиваются, ведь в их конструкции нет контактных колец со щетками.
  9. Для АД, как правило, характерно не круглое количество оборотов, а для СД — округленное.

Про реактивную мощность

Синхронные электродвигатели генерируют и одновременно потребляют реактивную мощность. Особенности и параметры «реактива» зависит от тока в возбуждающей обмотке. При полной нагрузке косинус Фи равен 1. В таком режим СД не потребляет «реактив» из сети, а ток в статорной обмотке минимален.

Здесь важно понимать, что реактивная мощность ухудшает параметры энергосистемы. Большой параметр неактивных токов приводит к повышению расхода топлива, увеличению потерь и снижению напряжения.

Кроме того, «реактив» грузит линии передач электроэнергии, что ведет к необходимости увеличения сечения кабелей и проводов, а, соответственно, повышению капитальных расходов.

Сегодня одна из главных задач энергетиков — компенсация реактивной мощности. К основным ее потребителям относят АД, потребляющие 40% «реактива», электрические печи, преобразователи, ЛЭП и силовые трансформаторы.

Читайте также:

Какой лучше

При сравнении асинхронного и синхронного электродвигателей трудно ответить, какой лучше. По конструкции и надежности выигрывает АД, который при умеренной нагрузке имеет более продолжительный срок службы. У СД щетки быстро изнашиваются, что требует их замены.

В остальном это два схожих по конструкции, но отличающихся по принципу действия механизма, имеющих индивидуальные сферы применения.

принципы работы и различия в характеристиках

Электродвигатели — машины, превращающие энергию электричества в механическую. Преобразованная энергия приводит во вращательное движение ротор двигателя, передающий вращение через трансмиссию непосредственно на вал исполнительного механизма. Основными типами электродвигателей являются синхронный и асинхронный двигатели. Различия между ними определяют возможности использования в различных устройствах и технологических процессах.

Принципы работы

Все электродвигатели имеют неподвижный статор и вращающийся ротор. Разница между асинхронным и синхронным двигателями состоит в принципах создания полюсов. В асинхронном электродвигателе они создаются явлением индукции. Во всех других электродвигателях используются постоянные магниты или катушки с током, создающие магнитное поле.

Особенности синхронных двигателей

Ведущие агрегаты синхронной машины — якорь и индуктор. Якорем является статор, а индуктор располагается на роторе. Под действием переменного тока в якоре образуется вращающееся магнитное поле. Оно сцепляется с магнитным полем индуктора, образованным полюсами постоянных магнитов или катушек с постоянным током. В результате этого взаимодействия энергия электричества преобразуется в кинетическую энергию вращения.

Ротор синхронной машины имеет частоту вращения такую же, как у поля статора. Достоинства синхронных электродвигателей:

  • Конструктивно используется и как двигатель, и как генератор.
  • Частота вращения, не зависящая от нагрузки.
  • Большой коэффициент полезного действия.
  • Малая трудоёмкость в ремонте и обслуживании.
  • Высокая степень надёжности.

Синхронные машины широко используются как электродвигатели большой мощности для небольшой скорости вращения и постоянной нагрузки. Генераторы применяются там, где требуется автономный источник питания.

Имеются у синхронной машины и недостатки:

  • Требуется источник постоянного тока для питания индуктора.
  • Отсутствует начальный пусковой момент, для запуска требуется применение внешнего момента или асинхронного пуска.
  • Щётки и коллекторы быстро выходят из строя.

Современные синхронные агрегаты содержат в индукторе дополнительно к обмотке, питаемой постоянным током, ещё и пусковую короткозамкнутую обмотку, которая предназначена для пуска в асинхронном режиме.

Отличительные черты асинхронных двигателей

Вращающееся магнитное поле статора асинхронного двигателя наводит индукционные токи в роторе, которые образуют собственное магнитное поле. Взаимодействие полей приводит ротор во вращение. Частота вращения ротора при этом отстаёт от частоты вращения магнитного поля. Именно это свойство отражено в названии двигателя.

Асинхронные электродвигатели бывают двух типов: с короткозамкнутым и с фазным ротором.

Бытовые приборы, такие как вентилятор или пылесос, обычно снабжены двигателями с короткозамкнутым ротором, который представляет собой «беличье колесо». Все стержни замыкаются приваренными с обеих сторон дисками. Взаимодействие магнитного поля статора с наведёнными токами в роторе образовывает электромагнитную силу, которая действует на ротор в направлении вращения поля статора. Крутящий момент на валу электродвигателя создаётся всеми электромагнитными силами от каждого проводника.

В электродвигателе с фазным ротором применяется тот же статор, что и для мотора с короткозамкнутым ротором. А в ротор добавляются обмотки трёх фаз, соединённые в «звезду». К ним можно при пуске двигателя подключать реостаты, регулирующие пусковые токи. С помощью реостатов можно регулировать и частоту вращения двигателя.

Достоинствами асинхронных двигателей можно назвать:

  • Питание непосредственно от сетей переменного тока.
  • Простоту устройства и сравнительно невысокую стоимость.
  • Возможность использования в бытовых приборах с применением однофазного подключения.
  • Низкое потребление энергии и экономичность.

Серьёзные недостатки — сложная регулировка частоты вращения и большие теплопотери. Для предотвращения перегрева корпус агрегата делается ребристым, и на вал электродвигателя устанавливается крыльчатка для охлаждения.

Отличие в характеристиках электродвигателей

Конструктивные особенности и рабочие характеристики электродвигателей имеют решающее значение при выборе агрегатов. От этого зависит проектирование трансмиссий и всех силовых узлов механизмов. При выборе двигателя нужно опираться на общность и главные отличия в свойствах машин:

  • Главное отличие синхронного от асинхронного двигателя заключается в конструкции ротора. Он представляет собой постоянный или электрический магнит. У асинхронника магнитные поля в роторе наводятся с помощью электромагнитной индукции.
  • У синхронных двигателей частота вращения вала постоянна, у асинхронников она может изменяться при изменении нагрузки.
  • У синхронников отсутствует пусковой момент. Для входа в синхронизацию требуется применять асинхронный пуск.

Синхронный и асинхронный электродвигатели находят каждый своё применение. Синхронные двигатели рекомендуется использовать везде при высоких мощностях, где присутствует непрерывный производственный процесс и не нужно часто перезапускать агрегаты или регулировать частоту вращения. Они используются в конвейерах, прокатных станах, компрессорах, камнедробилках и т. д. Современный синхронный электродвигатель имеет такой же быстрый запуск, как и асинхронный, но он меньше и экономичнее, чем асинхронный, равный по мощности.

Асинхронные электродвигатели с фазным ротором применяются там, где нужен большой пусковой момент и частые остановки агрегатов. Например, в лифтах и башенных кранах. Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором получили широкое применение из-за простоты устройства и удобства в эксплуатации.

Используя достоинства разных агрегатов и то, чем отличается синхронный двигатель от асинхронного, можно делать обоснованный выбор того или иного мотора при проектировании машин, станков и другого оборудования.

Асинхронные и синхронные электродвигатели | Статьи компании «Мир Привода»

Главным назначением данных агрегатов является преобразование электрической энергии в механическую, что позволяет задействовать массу различных механизмов и устройств.

Чтобы понять, чем отличается синхронный электродвигатель от асинхронного аналога, нужно иметь определенное представление о работе агрегатов. В основе лежит создание индукции магнитных полюсов посредством вращающегося ротора и неподвижного статора. Датчик положения ротора посылает все необходимые данные для регуляции в соответствии с фазами напряжения.

Главное различие асинхронных и синхронных электродвигателей заключается в устройстве ротора, который представляет собой постоянный или электрический магнит, а если быть точнее — в принципе создания полюсов:

  • при помощи индукции;
  • при помощи катушек или постоянных магнитов.

Преимущества и недостатки синхронных и асинхронных электродвигателей переменного тока:

  • Синхронные модели — высокая надёжность и КПД, стабильная частота вращения, не зависящая от нагрузки, простота обслуживания. Минусом можно считать некоторую сложность запуска двигателя, а также необходимость питания обмотки постоянным током. В моделях некоторых производителей часто выходят из строя коллекторы и щётки.
  • Асинхронные аналоги — низкое потребление энергии, простота конструкции, эксплуатация в бытовых приборах с использованием однофазного подключения. Главный минус заключается в больших тепловых потерях и сложности регулировки.

Конструктивные особенности

Стоит обратить внимание на конструктивные отличия синхронного электродвигателя и асинхронного двигателя.

В состав синхронной конструкции, которая используется и как двигатель, и как генератор, входят следующие детали:

  • подшипниковый узел;
  • сердечник;
  • магниты, индуктор и якорь с обмоткой;
  • втулка;
  • стальная тарелка.

Стоит добавить, что некоторые новые модели обладают короткозамкнутой пусковой обмоткой, которая позволяет запускать агрегат в асинхронном режиме.

Асинхронные аналоги бывают двух типов (с короткозамкнутым и фазным ротором) и состоят из следующих деталей:

  • сердечника и магнитопровода;
  • вентилятора с кожухом;
  • подшипника;
  • клеммной коробки и тройной обмотки;
  • контактных колец.

Данная разновидность обладает большей популярностью, поскольку позволяет регулировать частоту вращения вала с помощью реостатов.

Разница асинхронного и синхронного двигателя

Электродвигатели можно разделить на две основные категории – синхронные и асинхронные (индукционные) двигатели. Эти два вида довольно сильно отличаются друг от друга. Разница уже видна в самих названиях. Отличить агрегаты можно по выбитому на шильдике количеству оборотов (если там не указан тип мотора), у ассинхронного мотора неокруглённое число (например, 950 об/мин), у синхронного округлённое (1000 об/мин).

Есть и другие важные различия, в этой статье мы рассмотрим наиболее показательные из них: конструктивные, рабочие и ценовые.

Различия в работе и стоимости

Любой двигатель состоит из двух элементов: неподвижного и вращающегося. Статор имеет осевые прорези — пазы, на дно которых укладываются токонесущие медные или алюминиевые проводки. У электродвигателя на валу крепится ротор с обмоткой возбуждения.

Принципиальным отличием между синхронными и асинхронными двигателями являются роторы, точнее, их исполнение.

У синхронных моделей при малых мощностях они представляют собой постоянные магниты.

Переменное напряжение подаётся на обмотку статора, ротор подключается к постоянному источнику питания. Проходящий по обмотке возбуждения постоянный ток наводит магнитное поле статора. Крутящий момент создаётся из-за угла запаздывания между полями. Ротор имеет такую же скорость, как и магнитное поле статора.

 

Агрегаты используются на практике и как генераторы и как двигатели.

 

Асинхронные модели – это достаточно недорогие двигатели, которые применяются часто и всюду. Они проще в конструктивном плане, несмотря на то, что неподвижные части в принципе у всех моторов похожи.

По обмотке статора пропускается переменный электроток, который взаимодействует с роторной обмоткой. Два поля вращаются с одинаковой скоростью в одном направлении, но не могут быть равными, иначе бы не создавалась индуцированная ЭДС и, тем более крутящийся момент. Это становится причиной возникновения индуцированного тока в обмотке роторе, направление которого согласно правилу Ленца таково, что он склонен противостоять причине своего производства, т. е. скорости скольжения.

Скорость вращения ротора не совпадает со скоростью магнитного поля, она всегда меньше. Таким образом, ротор пытается догнать скорость вращающегося магнитного поля и уменьшить относительную скорость.

 

Основные достоинства и недостатки

  1. Асинхронные агрегаты не требуют какого-либо дополнительного источника питания. Синхронным необходим дополнительный источник постоянного тока для подачи напряжения на обмотки.
  2. Синхронники обладают относительно невысокой чувствительностью к перепадам сетевого напряжения и стабильностью вращения вне зависимости от нагрузки.
  3. Индукционные двигатели не требуют наличия контактных колец, за исключением двигателей с фазным ротором, которые их имеют для плавного пуска или регулирования скорости. В синхронных двигателях больше уязвимых мест, так как используются контактные кольца со щетками. Следовательно, детали быстрее изнашиваются и контакт между ними ослабевает.
  4. Синхронники нуждаются во вспомогательных пусковых механизмах, так как не обладают функцией самопуска. Для индукционных электродвигателей, имеющих собственные пусковые моменты, такой механизм не требуется.

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.

Достоинством синхронной модели является то, что можно легко установить высокий коэффициент мощности. Поэтому модель является гораздо более эффективной, но по цене она будет соответственно дороже. Машины применяются в системах с требуемой мощностью 100 кВт и более.

Синхронный и асинхронный двигатель: отличия, принцип работы

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.

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.

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.

Синахронный и асинхронный двигатели

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.
Различные модели двигателей

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

Похожие статьи:

Чем отличается синхронный двигатель от асинхронного

Промышленные электродвигатели классифицируются по разным параметрам. Одной из определяющих характеристик является принцип работы. Так, различают синхронный и асинхронный двигатели. В чем же разница между ними?

Синхронный двигатель способен работать, одновременно совмещая функции двигателя и генератора. Его характерной особенностью является неизменяемая частота роторного вращения от нагрузки. Синхронные двигатели применяются в различных сферах.

Принцип работы синхронного двигателя основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля якоря и магнитных полей индукторных полюсов. Как правило, якорь находится в статоре, а индуктор располагается в роторе. Для моторов повышенной мощности устанавливаются электрические магниты для полюсов, а для маломощных — постоянные. На короткое время принцип работы синхронного двигателя включает в себя и асинхронный режим, используемый для разгона до номинальной скорости вращения. В это время индукторные обмотки замыкаются накоротко или посредством реостата. По достижении необходимой скорости индуктор начинают питать постоянным током.

К недостаткам синхронных двигателей относят необходимость питания обмотки постоянным током, сложность запуска и скользящий контакт. Однако, несмотря на это, большинство генераторов, применяемых в различных промышленных областях, являются синхронными. К преимуществам таких двигателей относят высокую надежность, большой коэффициент полезного действия, простоту обслуживания.

Асинхронный двигатель - это механизм, трансформирующий электрическую энергию переменного тока в механическую. Частота вращения магнитного поля статора у таких устройств выше роторной. Асинхронный двигатель состоит из статора цилиндрической формы и ротора. Он работает на основе взаимодействия магнитного статорного поля и наводящихся этим же полем токов в роторе. Вращающий момент появляется тогда, когда имеется разность частоты вращения полей.

Таким образом, ключевое отличие синхронного и асинхронного двигателей - в роторе. У синхронного типа он заключается в постоянном или электрическом магните, асинхронные двигатели короткозамкнутые.

Основным недостатком асинхронных двигателей является трудность регулировки частоты вращения. Для реверсирования трехфазного асинхронного двигателя приходится изменять расположение двух фаз или двух линейных проводов, приближающихся к обмотке статора.

В синхронном двигателе частота вращения является постоянной, в отличие от асинхронного. Поэтому первый применяют в областях, где необходима постоянная скорость и полная управляемость, к примеру, в насосах, вентиляторах и компрессорах.

Выводы:

  1. Синхронный двигатель способен работать, одновременно совмещая функции двигателя и генератора.
  2. Синхронные двигатели являются более современными, чем асинхронные.
  3. Синхронные двигатели имеют более высокий КПД, чем асинхронные.
  4. Ключевое отличие синхронного и асинхронного двигателей - в роторе.
  5. В синхронном двигателе частота вращения является постоянной, в отличие от асинхронного.
  6. Асинхронные двигатели труднее регулируются.

 

Разница между синхронным и асинхронным двигателем (со сравнительной таблицей)

Разница между синхронным двигателем и асинхронным двигателем объясняется с учетом таких факторов, как его тип, скольжение, потребность в дополнительном источнике питания, требования к контактным кольцам и щеткам, их стоимость, эффективность, коэффициент мощности, источник тока, скорость, самозапуск , влияние на крутящий момент из-за изменения напряжения, их рабочей скорости и различных применений как синхронного, так и асинхронного двигателя.

Различия между синхронным и асинхронным двигателем объясняются ниже в табличной форме.

ОСНОВА СИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
Определение Синхронный двигатель - это машина, скорость ротора которой равна скорости магнитного поля статора.
N = NS = 120f / P
Асинхронный двигатель - это машина, ротор которой вращается со скоростью, меньшей, чем синхронная скорость.
N
Тип Бесщеточный электродвигатель, электродвигатель с регулируемым сопротивлением, электродвигатель с переключаемым сопротивлением и электродвигатель с гистерезисом являются синхронными двигателями. Асинхронный двигатель переменного тока известен как асинхронный двигатель.
Скольжение Не имеет проскальзывания. Значение скольжения равно нулю. Есть пробуксовка, поэтому величина пробуксовки не равна нулю.
Дополнительный источник питания Требуется дополнительный источник постоянного тока для первоначального вращения ротора, близкого к синхронной скорости. Не требует дополнительных пусковых источников.
Контактное кольцо и щетки Требуются контактное кольцо и щетки Контактное кольцо и щетки не требуются.
Стоимость Синхронный двигатель дороже по сравнению с асинхронным двигателем Дешевле
КПД КПД выше, чем у асинхронного двигателя. Менее эффективный
Коэффициент мощности Путем изменения возбуждения коэффициент мощности можно отрегулировать соответственно как запаздывающий, опережающий или единичный. Асинхронный двигатель работает только с отстающим коэффициентом мощности.
Электропитание Ток подается на ротор синхронного двигателя Ротор асинхронного двигателя не требует тока.
Скорость Скорость двигателя не зависит от изменения нагрузки. Это постоянно. Скорость асинхронного двигателя уменьшается с увеличением нагрузки.
Самозапуск Синхронный двигатель не самозапускается Самозапускается
Влияние на крутящий момент Изменение приложенного напряжения не влияет на крутящий момент синхронного двигателя Изменение приложенного напряжения влияет на крутящий момент асинхронного двигателя
Рабочая скорость Они работают плавно и относительно хорошо на низкой скорости, ниже 300 об / мин. Двигатель работает со скоростью выше 600 об / мин безупречно.
Приложения Синхронные двигатели используются на электростанциях, обрабатывающей промышленности и т. Д., Они также используются в качестве регулятора напряжения. Используется в центробежных насосах и вентиляторах, воздуходувках, бумажных и текстильных фабриках, компрессорах и лифтах. и т. д.

Синхронный двигатель - это двигатель, который работает с синхронной скоростью, то есть скорость ротора равна скорости статора двигателя.Отсюда следует соотношение N = N S = 120f / P, где N - скорость ротора, а Ns - синхронная скорость.

Асинхронный двигатель - это асинхронный двигатель переменного тока. Ротор асинхронного двигателя вращается со скоростью меньше синхронной, т.е. N S

Разница между синхронным и асинхронным двигателем

  1. Синхронный двигатель - это машина, скорость ротора которой равна скорости магнитного поля статора. Асинхронный двигатель - это машина, ротор которой вращается со скоростью меньше синхронной.
  2. Бесщеточный двигатель, двигатель с регулируемым сопротивлением, двигатель с регулируемым сопротивлением и двигатель с гистерезисом являются синхронными двигателями. Асинхронный двигатель переменного тока известен как асинхронный двигатель.
  3. Синхронный двигатель не имеет скольжения. Значение скольжения равно нулю. Асинхронный двигатель имеет скольжение, поэтому значение скольжения не равно нулю.
  4. Синхронному двигателю требуется дополнительный источник постоянного тока для первоначального вращения ротора, близкого к синхронной скорости. Асинхронный двигатель не требует дополнительного источника пуска.
  5. Контактное кольцо и щетки необходимы в синхронном двигателе, тогда как асинхронный двигатель не требует контактного кольца и щеток. Только асинхронный двигатель с обмоткой требует и контактного кольца, и щеток.
  6. Синхронный двигатель дороже асинхронного двигателя.
  7. КПД синхронного двигателя больше, чем у асинхронного двигателя.
  8. Путем изменения возбуждения коэффициент мощности синхронного двигателя может быть соответственно отрегулирован как отстающий, опережающий или единичный, тогда как асинхронный двигатель работает только с отстающим коэффициентом мощности.
  9. Ток подается на ротор синхронного двигателя. Ротор асинхронного двигателя не требует тока.
  10. Скорость синхронного двигателя не зависит от изменения нагрузки. Это постоянно. Скорость асинхронного двигателя уменьшается с увеличением нагрузки.
  11. Синхронный двигатель не запускается автоматически, тогда как асинхронный двигатель запускается автоматически.
  12. Изменение приложенного напряжения не влияет на крутящий момент синхронного двигателя, но влияет на крутящий момент асинхронного двигателя.
  13. Синхронный двигатель работает плавно и относительно хорошо на низкой скорости, которая ниже 300 об / мин, тогда как скорость выше 600 об / мин работа асинхронного двигателя превосходна. Асинхронные двигатели используются в центробежных насосах и вентиляторах, воздуходувках, бумажных и текстильных фабриках, компрессорах и лифтах. и т. д.
  14. Синхронный двигатель используется в различных сферах применения на электростанциях, в обрабатывающей промышленности и т. Д. Он также используется в качестве регулятора напряжения.

Таким образом, синхронный двигатель отличается от асинхронного двигателя.

В чем разница между асинхронными и синхронными двигателями?

Загрузить статью в формате .PDF

Растущее значение энергоэффективности побудило производителей электродвигателей продвигать различные схемы, улучшающие характеристики электродвигателей. К сожалению, терминология, связанная с моторными технологиями, может сбивать с толку, отчасти потому, что несколько терминов иногда могут использоваться взаимозаменяемо для обозначения одной и той же базовой конфигурации двигателя.Среди классических примеров этого явления - асинхронные двигатели и асинхронные двигатели.

Все асинхронные двигатели являются асинхронными двигателями. Асинхронный характер работы асинхронного двигателя происходит из-за скольжения между скоростью вращения поля статора и несколько меньшей скоростью ротора. Более конкретное объяснение того, как возникает это проскальзывание, касается деталей внутреннего устройства двигателя.

Большинство современных асинхронных двигателей содержат вращающийся элемент (ротор), известный как беличья клетка.Цилиндрическая беличья клетка состоит из тяжелых медных, алюминиевых или латунных стержней, вставленных в канавки и соединенных с обоих концов токопроводящими кольцами, которые электрически замыкают стержни вместе. Твердый сердечник ротора состоит из пакетов пластин электротехнической стали. В роторе меньше пазов, чем в статоре. Количество пазов ротора также должно быть нецелым кратным пазам статора, чтобы предотвратить магнитную блокировку зубцов ротора и статора при запуске двигателя.

Также можно найти асинхронные двигатели, содержащие роторы, состоящие из обмоток, а не из короткозамкнутого ротора.Смысл этой конфигурации с фазным ротором состоит в том, чтобы обеспечить средство уменьшения тока ротора, когда двигатель сначала начинает вращаться. Обычно это достигается путем последовательного подключения каждой обмотки ротора к резистору. Обмотки получают ток через некое контактное кольцо. Как только ротор достигает конечной скорости, полюса ротора замыкаются на короткое замыкание, таким образом, электрически становятся такими же, как у ротора с короткозамкнутым ротором.

Неподвижная часть обмоток двигателя называется якорем или статором.Обмотки статора подключаются к источнику переменного тока. Подача напряжения на статор вызывает прохождение тока в обмотках статора. Прохождение тока индуцирует магнитное поле, которое воздействует на ротор, создавая напряжение и ток в элементах ротора.

Северный полюс статора индуцирует южный полюс ротора. Но полюс статора вращается при изменении амплитуды и полярности переменного напряжения. Индуцированный полюс пытается следовать за вращающимся полюсом статора. Однако закон Фарадея гласит, что электродвижущая сила создается, когда петля из проволоки перемещается из области с низкой напряженностью магнитного поля в область с высокой напряженностью магнитного поля, и наоборот.Если бы ротор точно следовал за движущимся полюсом статора, напряженность магнитного поля не изменилась бы. Таким образом, ротор всегда отстает от вращения поля статора. Поле ротора всегда на некоторую величину отстает от поля статора, поэтому он вращается со скоростью, несколько меньшей, чем у статора. Разница между ними называется скольжением.

Размер скольжения может быть разным. Это зависит, главным образом, от нагрузки двигателя, но также зависит от сопротивления цепи ротора и напряженности поля, создаваемого магнитным потоком статора.

Несколько простых уравнений проясняют основные соотношения.

Когда на статор изначально подается переменный ток, ротор неподвижен. Напряжение, индуцированное в роторе, имеет ту же частоту, что и на статоре. Когда ротор начинает вращаться, частота индуцированного в нем напряжения, f r , падает. Если f - частота напряжения статора, то скольжение, с, связывает эти два через f r = с f .Здесь s выражается в виде десятичной дроби.

Когда ротор неподвижен, ротор и статор фактически образуют трансформатор. Таким образом, напряжение E , индуцированное в роторе, определяется уравнением трансформатора

E = 4,44 f N м

, где Н, = количество проводников под одним полюсом статора (обычно небольшое для двигателя с короткозамкнутым ротором) и № м = максимальный магнитный поток по Веберсу.Таким образом, напряжение E r , индуцируемое при вращении ротора, зависит от скольжения:

E r = 4,44 s f N Ñ „ m = s E

Описание синхронных двигателей

Синхронный двигатель имеет особую конструкцию ротора, которая позволяет ему вращаться с одинаковой скоростью, то есть синхронно, с полем статора. Одним из примеров синхронного двигателя является шаговый двигатель, широко используемый в приложениях, связанных с управлением положением.Однако недавние достижения в схемах управления мощностью привели к появлению конструкций синхронных двигателей, оптимизированных для использования в таких ситуациях с более высокой мощностью, как вентиляторы, нагнетатели и ведущие мосты внедорожных транспортных средств.

В основном синхронные двигатели бывают двух типов:

• Самовозбуждение - использует принципы, аналогичные принципам работы асинхронных двигателей, и

• С прямым возбуждением - обычно с постоянными магнитами, но не всегда

Самовозбуждающийся синхронный двигатель, также называемый реактивным электродвигателем с переключаемым сопротивлением, содержит ротор, отлитый из стали, который имеет выемки или зубья, называемые выступающими полюсами.Это выемки, которые позволяют ротору блокироваться и работать с той же скоростью, что и вращающееся магнитное поле.

Чтобы перемещать ротор из одного положения в другое, схема должна последовательно переключать питание на последовательные обмотки / фазы статора аналогично тому, как это происходит в шаговом двигателе. Синхронный двигатель с прямым возбуждением можно называть разными именами. Обычные названия включают ECPM (постоянный магнит с электронной коммутацией), BLDC (бесщеточный двигатель постоянного тока) или просто бесщеточный двигатель с постоянным магнитом.В этой конструкции используется ротор, содержащий постоянные магниты. Магниты могут устанавливаться на поверхности ротора или вставляться в узел ротора (в этом случае двигатель называется внутренним двигателем с постоянными магнитами).

Постоянные магниты являются основными полюсами этой конструкции и предотвращают скольжение. Микропроцессор управляет последовательным переключением питания на обмотки статора в нужное время с помощью твердотельных переключателей, сводя к минимуму пульсации крутящего момента. Принцип действия всех этих типов синхронных двигателей в основном одинаков.Электроэнергия подается на катушки, намотанные на зубья статора, которые заставляют значительный магнитный поток пересекать воздушный зазор между ротором и статором. Поток течет перпендикулярно воздушному зазору. Если выступающий полюс ротора идеально совмещен с зубом статора, крутящий момент не создается. Если зуб ротора находится под некоторым углом к ​​зубу статора, по крайней мере, часть потока пересекает зазор под углом, не перпендикулярным поверхностям зуба. Результатом является крутящий момент на роторе. Таким образом, переключение мощности на обмотки статора в нужное время вызывает структуру магнитного потока, которая приводит к движению либо по часовой стрелке, либо против часовой стрелки.

Еще один тип синхронного двигателя называется реактивным электродвигателем с переключаемым сопротивлением (SR).

Его ротор состоит из многослойных стальных пластин с рядом зубцов. Зубы магнитопроницаемы, а окружающие их области слабо проницаемы из-за прорезанных в них щелей. Таким образом, ротор не требует обмоток, редкоземельных материалов или магнитов.

В отличие от асинхронных двигателей, здесь нет стержней ротора, и, следовательно, в роторе отсутствует ток, создающий крутящий момент. Отсутствие проводов какой-либо формы на роторе SR означает, что общие потери в роторе значительно ниже, чем в других двигателях, в которых ротор содержит проводники.Крутящий момент, создаваемый двигателем SR, регулируется путем регулировки величины тока в электромагнитах статора. Затем скорость регулируется путем регулирования крутящего момента (через ток в обмотке). Этот метод аналогичен тому, как скорость регулируется током якоря в традиционном щеточном двигателе постоянного тока.

Двигатель SR создает крутящий момент, пропорциональный величине тока, подаваемого на его обмотки. На производство крутящего момента не влияет скорость двигателя. Это отличается от асинхронных двигателей переменного тока, в которых при высоких скоростях вращения в области ослабления поля ток ротора все больше отстает от вращающегося поля по мере увеличения скорости вращения двигателя.

Основное различие между синхронным и асинхронным двигателем

В чем разница между синхронным и асинхронным двигателем (асинхронным двигателем)

Электродвигатели - это машины, которые преобразуют электрическую энергию в механическую для выполнения механических операций. Эти двигатели могут быть предназначены для работы на переменном (AC) или постоянном (DC) токе. Двигатели переменного тока подразделяются на два типа; Синхронные двигатели и асинхронные двигатели.Оба они имеют некоторые общие черты, например, в конструкции, но совершенно разные по принципу действия и производительности.

Прежде чем перейти к списку различий между синхронным двигателем и асинхронным двигателем, мы собираемся обсудить их основы и то, как они работают. Для ясного объяснения вы можете знать разницу между однофазным и трехфазным источником питания, относящуюся к работе однофазных и трехфазных двигателей переменного тока.

Как работает двигатель переменного тока?

Как мы знаем из нашей предыдущей статьи «Различия между двигателями переменного и постоянного тока», двигатели постоянного тока работают по принципу магнитного поля, действующего на проводник с током, который испытывает механическую силу.Где статор генерирует статическое магнитное поле, а ротор, состоящий из нескольких обмоток, несет входной постоянный ток.

В двигателях переменного тока используется идея вращательного магнитного поля RMF. Статор состоит из нескольких обмоток, которые создают переменное магнитное поле при подаче входного переменного тока. Это магнитное поле вращается вокруг ротора.

Ротор, сделанный из обмоток или проводников с замкнутым контуром, пропускает ток либо через индукцию, либо через внешний источник тока, генерирующий собственное магнитное поле.Магнитное поле, создаваемое ротором, взаимодействует с вращающимся магнитным полем и начинает вращаться в его направлении.

Относительная разница между полем вращения статора и скоростью ротора называется скольжением. если скольжение двигателя равно нулю или ротор имеет ту же скорость вращения, что и поле вращения статора, двигатель называется синхронным двигателем переменного тока. если двигатель переменного тока имеет скольжение или существует разница между скоростью возбуждения статора и ротором, двигатель называется асинхронным двигателем.Чтобы узнать больше о различных типах двигателей, обратитесь к предыдущим сообщениям о двигателях BLDC (бесщеточный постоянного тока), шаговых двигателях и серводвигателях.

Связанные сообщения:

Синхронный двигатель

Как следует из названия, синхронный двигатель имеет ротор, который предназначен для вращения с той же скоростью, что и его вращающееся магнитное поле статора, называемое синхронной скоростью .

Статор генерирует вращающееся магнитное поле при подаче переменного тока.Ротор может быть спроектирован для создания собственного магнитного поля с использованием внешнего источника постоянного тока через контактные кольца или постоянного магнита .

Ротор предназначен для создания магнитных полюсов, равных полюсам статора или целых кратных полюсов. Когда статор и ротор находятся под напряжением, магнитное поле ротора блокируется с вращающимся магнитным полем статора, и он вращается с точной скоростью поля статора.

Из-за инерции синхронный двигатель не запускается сразу с синхронной скоростью (вращательное магнитное поле).Поэтому для обеспечения пускового момента используется дополнительная обмотка, называемая « демпферная обмотка ». Во время запуска он действует как асинхронный двигатель. Таким образом, предполагается, что синхронные двигатели не самозапускающиеся , им нужен дополнительный пусковой механизм.

Это может быть двигатель с раздельным возбуждением или без возбуждения, т.е. первый требует отдельного источника постоянного тока, возбуждает обмотки ротора и генерирует магнитное поле, в то время как последний описывает синхронный двигатель, ротор которого предназначен для намагничивания вращающимся магнитным полем статора. и вращается вместе с ним.

Ротор синхронного двигателя вращается с синхронной скоростью, которая зависит от частоты питания и полюсов обмоток статора. Следовательно, скорость двигателя не зависит от нагрузки. Чтобы изменять скорость синхронного двигателя, необходимо изменять частоту питания. Это достигается за счет использования частотно-регулируемого привода (VFD).

Связанные сообщения:

Асинхронный двигатель

Название асинхронного двигателя предполагает, что скорость ротора асинхронна со скоростью вращения магнитного поля статора.Точнее, ротор асинхронного двигателя вращается с относительно меньшей скоростью, чем статор RMF. Это связано с наличием проскальзывания между его скоростью статора и ротора.

Ротор асинхронного двигателя представляет собой короткозамкнутый ротор с обмоткой. Ротор с короткозамкнутым ротором построен с использованием тяжелых медных стержней, соединенных на конце с помощью токопроводящего кольца, которое электрически закорачивает их вместе. Ротор с обмоткой состоит из нескольких обмоток поверх многослойного стального сердечника.

Вращающееся магнитное поле статора вызывает индуцированный ток в роторе. Этот индуцированный ток течет внутри ротора, создавая собственное магнитное поле. Согласно закону Ленца, это поле ротора противостоит причине, которая его порождает, и пытается устранить ее, догоняя скорость статора RMF (синхронную скорость). При этом ротор вращается в направлении RMF статора. Асинхронный двигатель также известен как асинхронный двигатель , поскольку он работает по принципу индукции.

Асинхронный двигатель никогда не может работать на синхронной скорости, вместо этого она всегда ниже, чем синхронная скорость, и это зависит от скольжения двигателя. Причина в том, что индуцированный ток в роторе генерируется из-за разницы между полем статора и ротора. если в случае, если он работает с синхронной скоростью, это означает, что ротор магнитно заблокирован, и между полем статора и ротора нет разницы. Следовательно, не будет магнитного потока, индуцирующего ток в роторе.Магнитный поток необходим для асинхронного двигателя, поэтому он должен работать с меньшей скоростью, чем его синхронная скорость.

Ротор с короткозамкнутым ротором имеет более простую конструкцию и позволяет наведенному току проходить через медные шины. В то время как заведенный ротор позволяет пользователю изменять ток ротора во время его запуска, как это используется в «Пускателе двигателя». Дело в том, чтобы безопасно запустить двигатель, уменьшив огромный пусковой ток, потребляемый асинхронным двигателем. Обычно это делается путем последовательного подключения переменного резистора к обмоткам ротора с помощью контактных колец.

Скорость асинхронного двигателя зависит от скольжения двигателя, которое изменяется в зависимости от нагрузки и сопротивления ротора. Другими словами, скорость асинхронного двигателя может изменяться в зависимости от нагрузки или за счет изменения сопротивления ротора.

Связанное сообщение:

Различия между синхронным двигателем и асинхронным двигателем

В следующей таблице показаны основные различия между синхронным двигателем и асинхронным (асинхронным) двигателем.

Синхронный двигатель Асинхронный двигатель
Синхронный двигатель - это тип двигателя переменного тока, который работает с синхронной скоростью. Асинхронный двигатель - это тип двигателя переменного тока, который работает со скоростью, меньшей, чем синхронная скорость.
Он работает по принципу магнитной блокировки между полем ротора и статора. Он работает по принципу электромагнитной индукции между статором и ротором.
Нет скольжения, т.е. скольжение синхронного двигателя равно 0. В асинхронном двигателе есть скольжение, и оно всегда больше 0.
Скорость двигателя зависит от частоты питания и количество полюсов статора.

N s = 120 f / P

Скорость двигателя зависит от нагрузки, сопротивления ротора и скольжения, s. она всегда меньше синхронной скорости.

N = N с (1-с)

N с

Скорость не меняется при изменении нагрузки, подключенной к двигателю. Скорость меняется в зависимости от нагрузки двигателя.
Это не самозапуск и требует дополнительных обмоток для запуска двигателя. Асинхронные двигатели самозапускаются и не требуют дополнительных механизмов.
Ротор требует дополнительного источника тока. Ротор асинхронного двигателя не требует дополнительного питания.
Синхронному двигателю с независимым возбуждением требуется дополнительный источник постоянного тока для питания обмотки ротора. Не требует дополнительных источников.
Также необходимы контактные кольца и щетки для подачи постоянного тока на обмотки ротора. Не требует токосъемных колец, однако намотанный тип может использовать контактные кольца для управления скоростью.
Скорость двигателя регулируется только путем изменения частоты питания с помощью частотно-регулируемого привода. Скорость двигателя можно регулировать с помощью переменного сопротивления ротора, а также устройств VFD.
Источник входного напряжения не изменяет скорость или крутящий момент синхронного двигателя. Источник входного напряжения можно использовать для изменения крутящего момента и скорости двигателя.
Колебания основного напряжения питания не влияют на работу синхронного двигателя. Колебания сетевого напряжения влияют на его скорость и работу.
Начальная стоимость больше, чем у асинхронного двигателя. Асинхронные двигатели дешевле.
Операция сложная. Операция проста и удобна для пользователя.
Предлагает высокую эффективность и точность. Они не так эффективны, как синхронный двигатель.
Может легко работать на очень низкой скорости с помощью ЧРП. Работать на малых оборотах довольно сложно.
Лучше всего работает на более низких оборотах, обычно ниже 300 об / мин. Лучше всего подходит для работы на скорости выше 600 об / мин.
Может работать с отстающим, опережающим или единичным коэффициентом мощности, регулируя его возбуждение. Асинхронный или асинхронный двигатель всегда работает с отстающим коэффициентом мощности.
Его также можно одновременно использовать для коррекции коэффициента мощности, используя его в качестве опережающего коэффициента мощности. Его нельзя использовать для корректировки коэффициента мощности, а только для управления механическими нагрузками.
Поскольку он работает с постоянной скоростью, резкое изменение нагрузки вызовет колебания потребляемого тока. В асинхронном двигателе такого явления нет.

Вывод этой статьи заключается в том, что синхронные двигатели эффективны, но дороже и используются для приложений со сверхнизкими оборотами, предлагая при этом функцию коррекции коэффициента мощности. С другой стороны, асинхронные двигатели используются для высоких оборотов с регулируемой скоростью, будучи недорогими и простыми в эксплуатации.

Связанное сообщение об электрических двигателях.

Асинхронный двигатель и синхронный: в чем разница?

Все вращающиеся электродвигатели переменного и постоянного тока работают за счет взаимодействия двух магнитных полей. Один из них стационарный и (обычно) связан с внешним кожухом двигателя. Другой вращается и связан с вращающимся якорем двигателя (также называемым его ротором). Вращение вызвано взаимодействием двух полей.

В простом двигателе постоянного тока есть вращающееся магнитное поле, полярность которого меняется каждые пол-оборота с помощью комбинации щеточного коммутатора.Щетки - в основном проводящие углеродные стержни, которые касаются проводов на роторе при их вращении - также служат для подачи электрического тока во вращающийся якорь. В бесщеточном двигателе постоянного тока ситуация несколько иная. Вращающееся поле все еще меняется на противоположное, но посредством коммутации, которая происходит в электронном виде.

Асинхронный двигатель обладает уникальным качеством, заключающимся в отсутствии электрического соединения между неподвижной и вращающейся обмотками. Сетевой переменный ток подается на клеммы двигателя и питает неподвижные обмотки.

Все асинхронные двигатели являются асинхронными двигателями. Асинхронное прозвище возникает из-за разницы между скоростью вращения поля статора и несколько меньшей скоростью ротора.

Ротор с короткозамкнутым ротором от асинхронного двигателя. Этот пример взят из небольшого вентилятора.

Большинство современных асинхронных двигателей имеют ротор в виде беличьей клетки. Цилиндрическая беличья клетка состоит из тяжелых медных, алюминиевых или латунных стержней, вставленных в канавки и соединенных с обоих концов токопроводящими кольцами, которые электрически замыкают стержни вместе.Твердый сердечник ротора состоит из листов электротехнической стали.

Также можно найти асинхронные двигатели, содержащие роторы, состоящие из обмоток, а не из короткозамкнутого ротора. Это асинхронные двигатели с фазным ротором. Смысл конструкции состоит в том, чтобы обеспечить средство уменьшения тока ротора, когда двигатель впервые начинает вращаться. Обычно это достигается путем последовательного подключения каждой обмотки ротора к резистору. Обмотки получают ток через некое контактное кольцо.Как только ротор достигает конечной скорости, полюса ротора замыкаются на короткое замыкание, таким образом, электрически становятся такими же, как у ротора с короткозамкнутым ротором.

Стационарная часть обмоток асинхронного двигателя (статор) подключается к источнику переменного тока. Подача напряжения на статор вызывает прохождение переменного тока в обмотках статора. Прохождение тока индуцирует магнитное поле, которое воздействует на ротор, создавая напряжение и ток в элементах ротора.

Северный полюс статора индуцирует южный полюс ротора.Но положение полюса статора меняется при изменении амплитуды и полярности переменного напряжения. Индуцированный полюс в роторе пытается следовать за вращающимся полюсом статора. Однако закон Фарадея гласит, что электродвижущая сила создается, когда петля из проволоки перемещается из области с низкой напряженностью магнитного поля в область с высокой напряженностью магнитного поля, и наоборот. Если бы ротор точно следовал за движущимся полюсом статора, напряженность магнитного поля не изменилась бы. Таким образом, ротор всегда отстает от вращения поля статора, потому что поле ротора всегда на некоторую величину отстает от поля статора.Это отставание заставляет ротор вращаться со скоростью, несколько меньшей, чем скорость поля статора. Разница между ними называется скольжением.

Размер скольжения может быть разным. Это зависит, главным образом, от нагрузки двигателя, но также зависит от сопротивления цепи ротора и напряженности поля, создаваемого магнитным потоком статора. Скольжение в двигателе конструкции B составляет от 0,5% до 5%.

Когда двигатель остановлен, обмотки ротора и статора фактически являются первичной и вторичной обмотками трансформатора.Когда к статору изначально подается переменный ток, ротор не движется. Таким образом, индуцированное в роторе напряжение имеет ту же частоту, что и на статоре. Когда ротор начинает вращаться, частота индуцированного в нем напряжения f r падает. Если f - частота напряжения статора, то скольжение s связывает эти два параметра через f r = sf. Здесь s выражается в виде десятичной дроби.

Поскольку асинхронный двигатель не имеет щеток, коллектора или подобных движущихся частей, его производство и обслуживание дешевле, чем другие типы двигателей.

Для сравнения, рассмотрим синхронный двигатель. Здесь ротор вращается с той же скоростью, то есть синхронно, с магнитным полем статора. Как и асинхронный двигатель, синхронный двигатель переменного тока также содержит статор и ротор. Обмотки статора также подключаются к сети переменного тока, как в асинхронном двигателе. Магнитное поле статора вращается синхронно с частотой сети.

Обмотка ротора синхронного двигателя может получать ток разными способами, но обычно не за счет индукции (за исключением некоторых конструкций, только для обеспечения пускового момента).Тот факт, что ротор вращается синхронно с частотой сети переменного тока, делает синхронный двигатель полезным для управления высокоточными часами.

Следует подчеркнуть, что ротор синхронного двигателя переменного тока вращается синхронно с целым числом циклов переменного тока. Это не то же самое, что сказать, что он вращается со скоростью, равной частоте сети. Частота вращения ротора двигателя, то есть синхронная скорость N, составляет:

.

N = 120 футов / P = 60 кадров

Где f - частота сети переменного тока в Гц, P - количество полюсов (на фазу), а p - количество пар полюсов на фазу.

Соответственно, чем больше полюсов, тем медленнее вращается синхронный двигатель. При равной мощности дороже построить более медленный двигатель. При 60 Гц:

  • Двухполюсный / фазный синхронный двигатель переменного тока вращается со скоростью 3600 об / мин.
  • Четырехполюсный / фазный синхронный двигатель переменного тока вращается со скоростью 1800 об / мин.
  • Шестиполюсный / фазный синхронный двигатель переменного тока вращается со скоростью 1200 об / мин.
  • Восьмиполюсный / фазный синхронный двигатель переменного тока вращается со скоростью 900 об / мин
  • Десятиполюсный / фазный синхронный двигатель переменного тока вращается со скоростью 720 об / мин.
  • Двенадцатиполюсный / фазный синхронный двигатель переменного тока вращается со скоростью 600 об / мин.
Промышленный синхронный двигатель. Синхронные двигатели переменного тока

малой мощности полезны там, где требуется точное время. Синхронные двигатели переменного тока высокой мощности, хотя и более дорогие, чем трехфазные асинхронные двигатели, обладают двумя дополнительными качествами. Несмотря на более высокую начальную стоимость, они могут окупиться в долгосрочной перспективе, поскольку они более энергоэффективны, чем другие типы двигателей. Во-вторых, иногда одновременно, они могут работать с опережающим или единичным коэффициентом мощности, поэтому один или несколько синхронных двигателей переменного тока могут обеспечивать коррекцию коэффициента мощности, а также выполнять полезную работу.

Существует несколько различных типов синхронных двигателей переменного тока. Обычно их классифицируют по способам создания магнитного поля. Двигатели с независимым возбуждением имеют магнитные полюса, питаемые от внешнего источника. Напротив, магнитные полюса возбуждаются самим двигателем в самовозбуждаемой (также иногда называемой невозбужденной и непосредственно возбужденной) машине. Типы без возбуждения включают реактивные двигатели, двигатели с гистерезисом и двигатели с постоянными магнитами. Кроме того, существуют двигатели с возбуждением постоянным током.

Синхронные двигатели без возбуждения имеют стальные роторы. В процессе работы ротор намагничивается необходимыми магнитными полюсами аналогично тому, как это происходит в асинхронном двигателе. Но ротор вращается с той же скоростью и синхронно с вращающимся магнитным полем статора. Причина в том, что в роторе есть прорези. Двигатели запускаются как асинхронные. Когда они приближаются к синхронной скорости, прорези позволяют синхронному магнитному полю фиксироваться на роторе. Затем двигатель вращается с синхронной скоростью до тех пор, пока требуемый крутящий момент низкий.

В реактивном электродвигателе ротор имеет выступающие полюса, напоминающие отдельные зубцы. Ротора меньше, чем полюсов статора, что препятствует совмещению полюсов статора и ротора, и в этом случае вращения не будет. Реактивные двигатели не запускаются автоматически. По этой причине в ротор часто встраивают специальные обмотки (так называемые обмотки с короткозамкнутым ротором), поэтому реактивный двигатель запускается как асинхронный.

Гистерезисный двигатель использует широкую петлю гистерезиса в высококоэрцитивном роторе из кобальтовой стали.Из-за гистерезиса фаза намагничивания в роторе отстает от фазы вращающегося магнитного поля статора. Эта задержка создает крутящий момент. При синхронной скорости поля ротора и статора блокируются, обеспечивая непрерывное вращение. Одним из преимуществ гистерезисного двигателя является то, что он самозапускается.

Синхронный двигатель переменного тока с постоянными магнитами имеет постоянные магниты, встроенные в ротор. Последние лифты приводятся в действие этими двигателями, и коробка передач не требуется.

Пример двигателя с постоянными магнитами с электронной коммутацией, в данном случае от небольшого воздушного вентилятора.Этот стиль называется аутраннером, потому что ротор находится вне статора и встроен в лопасти вентилятора. Это четырехполюсный двигатель, о чем свидетельствуют четыре обмотки статора (внизу). Также виден датчик Холла, который обеспечивает часть электронной коммутации.

Синхронный двигатель с прямым возбуждением может называться различными именами, включая ECPM (постоянный магнит с электронной коммутацией), BLDC (бесщеточный двигатель постоянного тока) или просто бесщеточный двигатель с постоянным магнитом. Ротор содержит постоянные магниты.Магниты могут устанавливаться на поверхности ротора или вставляться в узел ротора (в этом случае двигатель называется внутренним двигателем с постоянными магнитами).

Пример того, как на катушки двигателя постоянного тока подается питание в последовательности, которая приводит в движение ротор.

Компьютер управляет последовательным включением питания обмоток статора в нужное время с помощью твердотельных переключателей. Питание подается на катушки, намотанные на зубья статора, и если выступающий полюс ротора идеально совмещен с зубом статора, крутящий момент не создается.Если зуб ротора находится под некоторым углом к ​​зубу статора, по крайней мере некоторый магнитный поток пересекает зазор под углом, не перпендикулярным поверхностям зуба. В результате возникает крутящий момент на роторе. Таким образом, переключение мощности на обмотки статора в нужное время вызывает структуру магнитного потока, которая приводит к движению либо по часовой стрелке, либо против часовой стрелки.

Еще один тип синхронного двигателя - это реактивный двигатель с регулируемым сопротивлением (SR).
Его ротор состоит из уложенных друг на друга стальных пластин с рядом зубцов.Зубы магнитопроницаемы, а окружающие их области слабо проницаемы из-за прорезанных в них пазов.

В отличие от асинхронных двигателей, здесь нет стержней ротора, и, следовательно, в роторе отсутствует ток, создающий крутящий момент. Отсутствие проводов какой-либо формы на роторе SR означает, что общие потери в роторе значительно ниже, чем в других двигателях, в которых ротор содержит проводники.

Крутящий момент, создаваемый двигателем SR, регулируется путем регулировки величины тока в электромагнитах статора.Затем скорость регулируется путем регулирования крутящего момента (через ток в обмотке). Этот метод аналогичен способу регулирования скорости с помощью тока якоря в традиционном щеточном двигателе постоянного тока.

Двигатель SR создает крутящий момент, пропорциональный величине тока, подаваемого на его обмотки. На производство крутящего момента не влияет скорость двигателя. Это отличается от асинхронных двигателей переменного тока, в которых при высоких скоростях вращения в области ослабления поля ток ротора все больше отстает от вращающегося поля по мере увеличения числа оборотов двигателя.

И, наконец, синхронный двигатель переменного тока с возбуждением постоянным током. Для создания магнитного поля требуется выпрямленный источник питания. Эти двигатели обычно имеют мощность, превышающую одну лошадиную силу.

Разница между синхронным двигателем и асинхронным двигателем

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.
Конструктивная разница
  • Синхронный двигатель : Статор имеет осевые пазы, которые состоят из обмотки статора, намотанной на определенное количество полюсов. Обычно используется ротор с явнополюсным ротором, на котором установлена ​​обмотка ротора. Обмотка ротора запитана постоянным током с помощью контактных колец. Также можно использовать ротор с постоянными магнитами.
    Синхронный двигатель
  • Асинхронный двигатель : Обмотка статора аналогична обмотке синхронного двигателя.Он накручивается на определенное количество полюсов. Можно использовать ротор с короткозамкнутым ротором или ротор с обмоткой. В роторе с короткозамкнутым ротором стержни ротора постоянно замкнуты накоротко с концевыми кольцами. В роторе с намоткой обмотки также постоянно закорочены, поэтому контактные кольца не требуются.
    Асинхронный двигатель
Разница в рабочем
  • Синхронный двигатель : Полюса статора вращаются с синхронной скоростью (Нс) при питании от трехфазного источника питания.Ротор питается от источника постоянного тока. Во время пуска ротор необходимо вращать со скоростью, близкой к синхронной. В этом случае полюса ротора магнитно соединяются с вращающимися полюсами 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
    • Подробнее о работе синхронного двигателя здесь.
  • Асинхронный двигатель : Когда на статор подается двух- или трехфазный источник переменного тока, создается вращающееся магнитное поле (RMF). Относительная скорость между вращающимся магнитным полем статора и ротором вызовет индуцированный ток в проводниках ротора. Ток ротора порождает поток ротора. Согласно закону Ленца, направление этого индуцированного тока таково, что он будет иметь тенденцию противодействовать причине его образования, то есть относительной скорости между RMF статора и ротором.Таким образом, ротор будет пытаться догнать RMF и снизить относительную скорость.
Другие отличия
  • Синхронным двигателям требуется дополнительный источник постоянного тока для питания обмотки ротора. Асинхронные двигатели не требуют дополнительного источника питания.
  • Контактные кольца и щетки необходимы в синхронных двигателях, но не в асинхронных двигателях (за исключением асинхронного двигателя с обмоткой, в котором двигатели с контактным кольцом используются для добавления внешнего сопротивления 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 на отстающий, единичный или опережающий, изменяя возбуждение, тогда как асинхронный двигатель всегда работает с отстающим коэффициентом мощности.
  • Синхронные двигатели обычно более эффективны, чем асинхронные.
  • Синхронные двигатели дороже.

16 Основное различие между синхронным двигателем и асинхронным двигателем

В этом посте мы узнаем разницу между двумя типами двигателей переменного тока (AC). Это два двигателя переменного тока - синхронный двигатель и асинхронный двигатель.

Если вы готовитесь к экзамену, виве или собеседованию, вам будут заданы вопросы, связанные с синхронным и асинхронным двигателем. Это очень важные темы в электротехнике.

Вас часто просят сравнить эти два типа двигателей.

Здесь я сравниваю синхронный двигатель и асинхронный двигатель с их характеристиками, функциями, приложениями и примерами.

Примечание: Асинхронный двигатель называется асинхронным двигателем.

Разница между синхронным и асинхронным двигателями [табличный формат]

Давайте рассмотрим сравнение обоих двигателей переменного тока (синхронного и асинхронного).

Старший№ Содержание Синхронный двигатель Асинхронный двигатель
01 Определение Электромагнитный двигатель, который преобразует электрическую энергию в механическую работу с постоянной скоростью , называется синхронным двигателем. Электромагнитный двигатель, который преобразует электрическую энергию в механическую работу с переменной скоростью , называется асинхронным двигателем.
02 Двигатель Скорость Синхронный двигатель работает с синхронной скоростью . Асинхронный двигатель работает с несинхронной скоростью .
03 Принцип Синхронный двигатель работает по принципу «магнитной блокировки ». Асинхронный двигатель работает по принципу « электромагнитной индукции ».
04 Исходное положение Это несамозапускающийся двигатель . Это самозапускающийся двигатель. (особенно трехфазный асинхронный двигатель)
05 Подключенное питание

(питание переменного и постоянного тока)

Состоит из двух основных частей - статора и ротора.

Статор подключается к трехфазному источнику переменного тока, а ротор подключается к источнику постоянного тока соответственно.

Точно так же он также состоит из двух основных частей - статора и ротора.

Единственный статор подключается к трехфазному источнику переменного тока.

06 Система возбуждения

(источник постоянного тока для ротора)

Синхронному двигателю требуется система возбуждения постоянного тока (или первичный двигатель) для запуска двигателя (т. Е. Для вращения ротора). Асинхронный двигатель не требует системы возбуждения для запуска двигателя.
07 Строительство Конструкция синхронного двигателя очень сложна. Конструкция асинхронного двигателя относительно проста.
08 Относительное движение Для синхронного двигателя относительное движение между статором и ротором не требуется. Для асинхронного двигателя требуется относительное движение между статором и ротором.
09 Клинья

(Разница между скоростью вращения магнитного поля и скоростью ротора)

Проскальзывание нуля (S = 0) происходит в синхронном двигателе. Различное скольжение происходит в асинхронном двигателе.
10

Скорость двигателя

(об / мин)

Он работает со скоростью от 150 до 1800 об / мин. синхронной скорости. Он работает со скоростью менее 1500 об / мин. синхронная скорость.
11 Коэффициент мощности Он имеет единиц или с запаздыванием или с опережающим коэффициентом мощности .

В основном работает с единичным коэффициентом мощности.

Он имеет только , отстающий коэффициент мощности .
12 Эффективность

(отношение выходной мощности к входной)

Синхронный двигатель имеет более высокий КПД по мощности за счет единичного или опережающего коэффициента мощности. Асинхронный двигатель менее эффективен, чем синхронный двигатель.
13 Использует Он используется для коррекции коэффициента мощности, обслуживания нагрузки с постоянной скоростью, регулирования напряжения линии передачи и т. Д. В основном используется в промышленности.
14 Стоимость Этот двигатель на дороже на , чем асинхронный двигатель. Этот двигатель на дешевле синхронного двигателя на .
15 Техническое обслуживание Требуется максимум обслуживания. Требуется минимум обслуживания.
16 Пример Вентилятор, нагнетательный вентилятор, сушилка - пример синхронного двигателя. Конвейерная лента, прокатный стан, смеситель, измельчитель - это пример асинхронного двигателя.

В трубчатой ​​форме я рассмотрел большинство тем, связанных с разницей между синхронным и асинхронным двигателем. Надеюсь, это поможет вам при подготовке к экзамену или собеседованию.

Связанные сравнения:

Если у вас есть какие-либо вопросы, напишите мне в разделе комментариев ниже.

Спасибо за чтение!

Если вы цените то, что я делаю здесь, в DipsLab, вам следует принять во внимание:

DipsLab - это самый быстрорастущий и пользующийся наибольшим доверием сайт сообщества инженеров по электротехнике и электронике.Все опубликованные статьи доступны БЕСПЛАТНО всем.

Если вам нравится то, что вы читаете, пожалуйста, купите мне кофе (или 2) в знак признательности.

Это поможет мне продолжать оказывать услуги и оплачивать счета.

Я благодарен за вашу бесконечную поддержку.

Я получил степень магистра в области электроэнергетики. Я работаю и пишу технические руководства по ПЛК, программированию MATLAB и электричеству на DipsLab.com портал.

Я счастлив, поделившись своими знаниями в этом блоге. А иногда вникаю в программирование на Python.

Синхронные двигатели

и асинхронные двигатели

Электродвигатели бывают сотен размеров, форм и разновидностей, и огромное количество вариантов может парализовать при поиске лучшего варианта.

Первый шаг в поиске любого двигателя - это определение его источника питания; он питается от постоянного или переменного тока? Это разделит варианты на две большие категории: двигатели переменного тока и двигатели постоянного тока, и исключит любые двигатели, которые не будут работать с вашим источником питания.Однако обе эти категории по-прежнему содержат много типов машин, поэтому эта статья поможет еще больше дифференцировать класс двигателей переменного тока (в нашей статье о бесщеточных и щеточных двигателях постоянного тока рассматриваются основные типы двигателей постоянного тока). Двигатели переменного тока можно разделить на синхронные и асинхронные двигатели, и в этой статье дается краткое объяснение обоих, а также сравниваются их рабочие характеристики и области применения.

Асинхронные двигатели

Асинхронные двигатели

считаются одними из самых распространенных двигателей переменного тока, используемых сегодня в промышленности.Они были одними из первых изобретенных электродвигателей, поэтому у них было достаточно времени, чтобы их оптимизировать для работы во многих приложениях. Они имеют относительно простую конструкцию, состоящую из внешнего статора и внутреннего ротора, которые взаимодействуют посредством эффекта электромагнитной индукции для создания механического вращения. Определенные типы асинхронных двигателей достигают этого вращения по-разному, и, пожалуйста, прочтите наши статьи о двигателях с короткозамкнутым ротором, двигателях с фазным ротором и однофазных промышленных двигателях, чтобы узнать больше.Вообще говоря, цель асинхронных двигателей - пропустить переменный ток через катушки в статоре, которые будут создавать магнитное поле, а частота колебаний источника переменного тока заставит это магнитное поле вращаться. Это вращающееся магнитное поле (RMF) затем будет индуцировать противоположные магнитные поля в роторе (свободно движущийся якорь, прикрепленный к выходному валу) и вызывать полезное вращение.

Эти двигатели также известны как асинхронные двигатели, поскольку частота их переменного тока напрямую не соответствует количеству оборотов выходного вала.Это явление известно как «проскальзывание» и происходит потому, что ротор всегда играет в магнитную игру «догонять» с RMF. Наличие проскальзывания означает, что точное время для асинхронных двигателей затруднено. Как было сказано ранее, эти двигатели можно найти в бытовых приборах, электромобилях и даже в крупном механизированном промышленном оборудовании, поскольку они бывают сотнями скоростей, крутящих моментов, напряжений, размеров и форм. Для получения дополнительной информации об этих машинах, узнайте больше в нашей статье об асинхронных двигателях.

Двигатели синхронные

Синхронные двигатели охватывают основы, недоступные для асинхронных двигателей, а именно их «асинхронный» характер. Синхронные двигатели согласовывают выходную частоту вращения с входной частотой переменного тока, что позволяет разработчикам использовать эти двигатели в точно синхронизированных приложениях, таких как часы, прокатные станы, проигрыватели и т. Д. Они достигают этого, соединяя магнитные полюса (пары север-юг в каждом магнитном поле) статора и ротора, так что RMF статора вращает ротор с точной синхронной скоростью.Есть много способов заблокировать эти полюса, и в наших статьях о реактивных двигателях и бесщеточных двигателях постоянного тока приводятся конкретные примеры этих механизмов. Обратите внимание, что бесщеточный двигатель постоянного тока не является двигателем переменного тока; это связано с тем, что синхронные конструкции не обязательно должны получать питание от сети переменного тока, тогда как асинхронные двигатели обычно всегда питаются от сети переменного тока.

Синхронные двигатели не являются самозапускающимися по своей природе, то есть этим двигателям часто требуется пускатель двигателей для разгона их роторов на полную скорость.Эти пускатели не часто используются с асинхронными двигателями, поскольку они могут запускаться из состояния покоя без первоначального «толчка». Чтобы узнать больше, смело читайте нашу статью о типах пускателей двигателей. Кроме того, даже несмотря на то, что их скорость является синхронной, скорость синхронных двигателей трудно изменить, и для этого требуется контроллер двигателя переменного тока, чтобы позволить разработчикам регулировать скорость двигателя (дополнительную информацию можно найти в нашей статье о контроллерах двигателей переменного тока). Синхронные двигатели, хотя обычно более дорогие, чем асинхронные, обладают более высоким КПД (> 90%) и являются отличным выбором для дробилок, мельниц, измельчителей и других низкоскоростных и высокомощных приложений.

Сравнение асинхронных и синхронных двигателей

Поскольку эти два типа двигателей переменного тока по-прежнему довольно широки, в этой статье дается общее сравнение рабочих характеристик каждого типа, чтобы разработчики могли использовать эту информацию для дальнейшего определения машины, наиболее подходящей для их спецификаций. Ниже, в таблице 1, показано качественное сравнение некоторых характеристик, общих для асинхронных двигателей и синхронных двигателей, и показаны преимущества и недостатки каждой конструкции двигателя переменного тока.

Таблица 1: Сравнение асинхронных двигателей и синхронных двигателей.

Характеристики

Асинхронные двигатели

Синхронные двигатели

Сложность

Простой дизайн

Комплекс

Самозапускающийся

В целом да

Обычно нет

Плотность мощности

Среднее значение

Высокая

КПД

Среднее значение

Высокая

Регулятор коэффициента мощности

Нет (всегда с запаздыванием)

Да (может опережать и отставать)

Стоимость

Низкая

Высокая

Сложность (или ее отсутствие) асинхронных двигателей - лучшее преимущество, которое они имеют перед синхронными конструкциями.Их очень просто производить, эксплуатировать и обслуживать, поэтому асинхронные двигатели в целом дешевле синхронных. И наоборот, реализация синхронной машины требует более сложного ротора, который труднее изготавливать / ремонтировать, и требует дополнительных схем, которые необходимо покупать и устанавливать, чтобы эти двигатели могли работать эффективно.

Как указывалось ранее, асинхронные двигатели обычно самозапускаются, а синхронные - нет. Это означает, что асинхронным двигателям для эффективной работы требуется меньше внешних периферийных устройств, что снижает их стоимость и сложность.

Плотность мощности - это количество мощности (обычно измеряется в лошадиных силах HP или киловаттах кВт), генерируемых на единицу объема двигателя. Синхронные двигатели обычно имеют более высокую удельную мощность, чем асинхронные двигатели сопоставимого размера, что позволяет им обеспечивать большую мощность при меньшем объеме. Это отлично подходит для приложений с ограниченными размерами и является причиной выбора синхронного двигателя над асинхронным.

Синхронные двигатели в некоторых случаях могут достигать КПД> 90% и, как правило, более энергоэффективны, чем асинхронные двигатели.Эффективность зависит от конкретного типа и размера двигателя, но отсутствие скольжения в синхронных двигателях означает, что при преобразовании электрической энергии в механическую энергию теряется меньше энергии.

Коэффициент мощности - это отношение рабочей мощности к полной мощности и выражается в процентах, чтобы показать эффективность распределения мощности и связанные с этим потери. Например: завод должен работать на 1000 кВт (рабочая мощность), а электросчетчик, подключенный к источнику питания, показывает 1250 кВА (полная мощность, которая измеряется в киловольт-амперах или кВА, и составляет используется для выражения энергии индуктивным нагрузкам, таким как катушки двигателей, провода и т. д.). Таким образом, коэффициент мощности для этого завода составляет 1000/1250 = 0,8 или 80%, что означает, что только 80% тока, подаваемого на завод, используется для полезной работы, а 20% теряется на тепло и другие виды неэффективности. Инженеры могут помочь восстановить эти потери, используя синхронные двигатели, чтобы «опередить» коэффициент мощности или вырабатывать энергию обратно в систему (помните, что двигатели также могут работать как электрические генераторы, если им дано вращение на входе). Часто синхронные двигатели соединяются в тандеме с асинхронными двигателями для коррекции индуктивных потерь мощности асинхронного двигателя, что представляет собой еще одно огромное преимущество синхронных двигателей.

Наконец, общей чертой синхронных и асинхронных двигателей является их ценовое разделение. По причинам, описанным ранее, синхронные двигатели дороже в производстве, внедрении, обслуживании и ремонте, чем асинхронные двигатели. Однако можно утверждать, что их способность к экономии энергии и коррекции коэффициента мощности может компенсировать более высокие начальные затраты. Верно ли это, будет в конечном итоге зависеть от конкретных приложений, но это следует учитывать, поскольку общие затраты жизненного цикла всегда должны быть минимизированы в любом проекте.

Сводка

В этой статье представлено краткое сравнение асинхронных двигателей переменного тока и синхронных двигателей. Для получения информации о других продуктах обратитесь к нашим дополнительным руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.

Источники:
  1. https://geosci.uchicago.edu
  2. http://nit-edu.org/wp-content/uploads/2019/06/ch-38-Synchronous-motor.pdf
  3. http: // www.egr.unlv.edu/~eebag/Synchronous%20Generator%20I.pdf
  4. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/mintage/indmot.html
  5. http://electricalacademia.com/induction-motor/torque-speed-characteristics-induction-motor/

Прочие изделия для двигателей

Больше от Machinery, Tools & Supplies

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *