Разница между синхронными и асинхронными двигателями

Электродвигатели – это устройства, используемые для преобразования электрической энергии в механическую. Следующие компоненты составляют основу конструкции двигателя (как синхронного, так и асинхронного):

Электродвигатели – это устройства, используемые для преобразования электрической энергии в механическую. Основа двигателя (как синхронного, так и асинхронного) состоит из следующих элементов:

стационарный (статор);
вращающийся (ротор).

Статоры обеих категорий электродвигателей имеют схожий принцип построения. Токоведущие проводники из меди или алюминия помещаются в специальные пазы (осевые пазы). Назначение статора – создавать вращающееся магнитное поле. Ротор (с обмотками возбуждения) крепится к валу двигателя и вращается под действием возникающей электродвижущей силы.

Содержание

В чем основное различие между синхронным и асинхронным двигателем?

Основное различие между синхронным и асинхронным двигателем заключается в расположении ротора.

Роторы синхронных двигателей представляют собой постоянные или электрические магниты. Создаваемое ими постоянное магнитное поле взаимодействует с вращающимся магнитным полем статора.

В случае асинхронного двигателя (также известного как асинхронный двигатель) в пазы ротора вставляются компактные металлические пластины. Помимо короткозамкнутого исполнения, используются также фазные роторы, оснащенные контактными кольцами, которые после работы замыкаются накоротко.

Корреляция между скоростью двигателя под нагрузкой и скоростью, характерной для магнитного поля статора, для различных типов двигателей выглядит следующим образом:

одинаковы для агрегатов синхронного типа;
неравномерно для асинхронных двигателей (происходит постоянное замедление скорости магнитного поля статора, равное величине скольжения).

Исходя из понимания различий между асинхронным и синхронным двигателем, можно сформулировать основные преимущества и недостатки этих двигателей.

Сравнение различных типов двигателей

Синхронные двигатели сложнее в использовании, потому что

В отличие от асинхронных моделей, они требуют дополнительного источника питания постоянного тока;
они подвержены более быстрому износу деталей (из-за контактных колец щеток)
требуют использования вспомогательных механизмов для запуска (асинхронный двигатель имеет собственный пусковой момент).

Асинхронные модели характеризуются:

простая конструкция;
надежная работа.

Синхронные двигатели имеют более высокий коэффициент мощности и менее чувствительны к колебаниям напряжения, но они также более дорогие, что делает их менее рентабельными.

Для достижения максимальной энергоэффективности производственных процессов важно правильно выбрать двигатель для привода.

Как в тяжелой, так и в легкой промышленности двигатели переменного тока обычно используются для привода различных машин или оборудования. Электродвигатели постоянного тока менее распространены и в основном используются в качестве тяговых агрегатов в городском электротранспорте, поездах, погрузчиках и тележках.

Для достижения максимальной энергоэффективности производственных процессов необходимо правильно подобрать двигатель для привода.

Синхронные и асинхронные двигатели – различия для начинающих

Конструкция асинхронных и синхронных электрических машин практически идентична. Оба электродвигателя имеют неподвижный статор, состоящий из обмоток (катушек), которые размещены в пазах сердечника, изготовленного из пластин электротехнической стали, и подвижный ротор. Катушки статора смещены относительно друг друга на угол 120°, поэтому ток, проходящий через них, создает вращающееся магнитное поле, которое приводит в движение ротор. Именно здесь и проявляется главное различие между этими электрическими машинами – конструкция ротора, которая определяет его скорость.

Асинхронный двигатель

Ротор этого типа двигателя может быть либо с короткозамкнутым ротором, либо с фазным ротором.

Независимо от конструкции ротора, скорость вращения ротора в этих двигателях всегда будет ниже скорости вращения магнитного поля статора. Эта разница обусловлена законами физики:

Силовые линии магнитного поля статора, пересекая замкнутый контур ротора, вызывают электродвижущую силу в роторе и, следовательно, его собственное магнитное поле;
В результате взаимодействия этих полей, имеющих одинаковую полярность, индуцируется вращающий момент, заставляющий ротор вращаться;
Как только скорости вращения магнитных полей уравниваются, ЭДС в роторе прекращается, в результате чего вращающий момент становится равным нулю;
Как только ротор начинает отставать от скорости вращения поля статора, снова возникает ЭДС.

Синхронный двигатель

Эти двигатели оснащены постоянными магнитами или обмотками возбуждения. Обмотки могут быть однозначно полярными или ступенчатыми (уложенными в пазы ротора). Кроме того, ротор синхронной машины также может быть короткозамкнутым.

Когда ротор разгоняется до скорости, близкой к скорости магнитного поля статора, на полюсные обмотки через набор щеточных контактов подается постоянное напряжение, которое индуцирует постоянное магнитное поле в полюсах. Противоположные магнитные полюса притягиваются друг к другу, и скорость вращения ротора становится синхронной.

Ротор может ускоряться с помощью вспомогательного двигателя или в асинхронном режиме благодаря закороченной обмотке.

Преимущества и недостатки двигателей

Синхронные двигатели довольно сложны из-за наличия щеточного элемента. Кроме того, для работы требуется дополнительный источник питания постоянного тока. Еще одним недостатком является то, что их нельзя эксплуатировать при частых пусках и остановках. Это компенсируется высокой выходной мощностью, высоким КПД, устойчивостью к колебаниям напряжения сети и стабильной скоростью вращения вала, независимо от нагрузки.

Асинхронный двигатель, в отличие от синхронных машин, более чувствителен к колебаниям напряжения и не способен поддерживать номинальную скорость при увеличении нагрузки. Однако простая конструкция, длительный срок службы, универсальное применение и возможность частого запуска и остановки делают их самыми распространенными машинами в промышленности и домашнем хозяйстве.

Синхронные машины жизнеспособны при мощности свыше 100 кВт и в основном используются для привода мощных вентиляторов, на различных металлургических предприятиях, для привода насосов, которые не только эффективны, но и работают долгое время и т.д.

Преимущества и недостатки двигателей

Синхронные двигатели

Синхронные двигатели довольно сложны из-за щеточного узла. Кроме того, для их работы требуется дополнительный источник питания постоянного тока. Еще одним недостатком является то, что их нельзя эксплуатировать при частых пусках и остановках. Однако это компенсируется их высокой мощностью, высоким КПД, устойчивостью к колебаниям сетевого напряжения и стабильностью частоты вращения, независимо от нагрузки на вал.

Синхронные машины жизнеспособны при мощности свыше 100 кВт и используются в основном для вращения больших вентиляторов, на различных металлургических предприятиях, для привода насосов, которые имеют не только значительную мощность, но и длительное время работы и т.д.

Асинхронный двигатель

Асинхронные двигатели, в отличие от синхронных, более чувствительны к колебаниям напряжения и не способны поддерживать номинальную скорость при повышенной нагрузке. В большинстве случаев эти недостатки компенсируются за счет использования преобразователей частоты и других пусковых устройств. Однако простота конструкции, длительный срок службы, гибкость в использовании и возможность частого включения и выключения двигателя делают эти машины наиболее популярным выбором для промышленного и бытового применения.

Асинхронные двигатели, в отличие от синхронных машин, более чувствительны к колебаниям напряжения и не могут поддерживать номинальную скорость при увеличении нагрузки. В большинстве случаев эти недостатки компенсируются за счет использования преобразователей частоты и других пусковых устройств. Однако простота конструкции, длительный срок службы, универсальность применения и возможность частого запуска и остановки делают эти машины наиболее распространенными в промышленном и бытовом секторах.

Преимущества и недостатки двигателей

Синхронные двигатели

Синхронные двигатели относительно сложны из-за наличия щеточной клеммы. Кроме того, для их работы требуется дополнительный источник постоянного напряжения. Еще одним недостатком является то, что их нельзя эксплуатировать при частых пусках и остановках. Однако это компенсируется их высокой мощностью, высоким КПД, устойчивостью к колебаниям напряжения сети и стабильной скоростью вращения вала, независимо от нагрузки на вал.

Синхронные машины пригодны для мощности свыше 100 кВт и используются в основном для привода мощных вентиляторов, на различных металлургических предприятиях, для привода насосов, которые имеют не только высокую мощность, но и длительное время работы и т.д.

Асинхронный двигатель

Асинхронные двигатели более чувствительны к изменениям напряжения, чем синхронные, и поэтому могут не поддерживать номинальную скорость при повышенной нагрузке. В большинстве случаев этот недостаток компенсируется применением преобразователей частоты и других пусковых устройств. Однако простота конструкции, длительный срок службы, универсальность применения и способность работать при частых запусках и остановках делают их наиболее часто используемыми машинами в промышленности и быту.

Синхронная машина может работать в двух режимах:

Что такое асинхронный электродвигатель?

К Асинхронный это электродвигатели, в которых частота вращения одного из ключевых компонентов – ротора – не совпадает с частотой вращения магнитного поля, создаваемого током, который генерируется в обмотке статора. Индукционные приборы иногда называют индукционными установками. Это происходит потому, что под воздействием магнитного поля статора в обмотке ротора индуцируется ток.

Асинхронный двигатель состоит из статора и ротора, которые разделены воздушным зазором. Основными активными компонентами устройства являются:

обмотка;
проводник.

Дополнительные структурные компоненты играют важную роль в работе асинхронного двигателя, обеспечивая прочность, охлаждение и стабильность устройства.

Поэтому ключевое различие между синхронными и асинхронными двигателями заключается в роторе. В синхронном типе он состоит из постоянного или электрического магнита, а асинхронные двигатели компактны.

Особенности и применение различных типов электродвигателей

Каждый тип двигателя имеет свои преимущества и недостатки по сравнению с другими. Это определяет область их применения. Применение различных типов электродвигателей зависит от их конструктивных особенностей и принципа работы.

Преимущества и применение асинхронных двигателей

Такие машины имеют преимущества перед синхронными машинами

простота конструкции и низкая цена; машины с фазнозамкнутым ротором позволяют регулировать скорость и осуществлять плавный пуск без необходимости использования частотных преобразователей;
широкий спектр мощностей – от нескольких ватт до десятков киловатт.

Наряду с преимуществами есть и недостатки:

Снижение скорости при увеличении нагрузки;
Более низкий КПД и большие размеры по сравнению с синхронными машинами той же мощности;
В дополнение к активной мощности они также потребляют реактивную (индуктивную) мощность, что приводит к необходимости установки компенсаторов или оплаты дополнительной платы за реактивную мощность.

Эти машины используются практически везде, где необходимо приводить в движение машины и есть трехфазное напряжение 380 В.

Читайте далее: