Разница асинхронного и синхронного двигателя

Синхронный и асинхронный двигатель отличия по конструкции и принципу работы

Всем известно, что основное предназначение электродвигателей – это преобразование электрической энергии в энергию механическую. Это обнаружил аж в 1821 году Майкл Фарадей, который проводил опыты с магнитами и магнитным полем. С тех пор прошло много времени, а электрические моторы заняли свое основное место в промышленности и быту. Без них сегодня никуда. В настоящее время производители электродвигателей предлагают большое количество моделей, различающихся по конструкции и принципу действия. Это двигатели постоянного и переменного тока, синхронные и асинхронные. Нас сегодня интересует именно синхронный и асинхронный двигатель – отличия.

Чтобы разобраться в отличиях, необходимо рассмотреть конструктивные особенности каждого типа моторов и понять принцип их работы.

Асинхронный электродвигатель

Итак, надо начать с рассмотрения конструкции асинхронной модели. Основное отличие от синхронной – это наличие трех обмоток в статоре, концы которых выводятся для подключения в клеммную коробку. Вторая основная часть мотора – ротор цельного типа, торцы которого замыкаются между собой, отсюда, в принципе, и название – короткозамкнутый.

Дополнением конструкции является крыльчатка, с помощью которой охлаждается двигатель. Устанавливается крыльчатка на вал (ротор) электрического мотора. Сам ротор держится и вращается в подшипниках, установленных в двух крышках корпуса. Обратите внимание, что именно подшипники и являются самым уязвимым местом агрегата. Именно они чаще всего выходят из строя. Правда, заменить их не очень сложно.

Принцип работы

По какому принципу работает асинхронный двигатель? Внутри корпуса мотора, где расположены обмотки статора, возникает магнитное поле, которое действует на ротор, заставляя его вращаться под действием возникшей электродвижущей силы. Но вращение ротора может быть только в том случае, если скорость вращения магнитного поля будет быстрее вращения самого вала двигателя. Если скорости будут одинаковыми, то электродвижущая сила не появится.

Но в любом случае этого произойти не может, потому что здесь несколько причин, сдерживающих скорость вращения ротора.

  • Трение в подшипниках.
  • Нагрузка на сам вал.

Но самое главное, что магнитные полюса в асинхронном двигателе постоянно меняются, что влияет на смену направлений тока в статоре электродвигателя. То есть, в определенное время ток начинает вращаться «на нас», а в следующий промежуток «от нас». Именно поэтому такие двигатели называются асинхронными, у них просто нет стабильного направления тока.

Что касается скорости вращения ротора, то тут необходимо сделать одно замечание. Этот показатель будет зависеть от того, сколько полюсов одномоментно подключено к питанию. К примеру, максимальная скорость вращения вала будет при двух подключенных полюсах. Чтобы снизить данный показатель, необходимо добавить еще два полюса, то есть, увеличить их вдвое.

И еще один недостаток. Асинхронные двигатели при работе обладают разной скоростью вращения вала. К примеру, на холостом ходу это может быть одна величина, при нагрузке она резко снижается. По сути, получается так, что изменение частоты тока влияет на скорость вала. Другого способа изменить скорость вращения не существует.

Синхронный электродвигатель

Итак, синхронный электродвигатель – это мотор с постоянной скоростью вращения ротора, плюс возможность регулировать эту скорость. Устройство синхронного мотора достаточно сложное. Чтобы в нем разобраться, необходимо рассмотреть фотографию ниже.

Здесь четко показано, что обмотки двигателя располагаются на якоре или роторе агрегата. Концы обмоток выведены и закреплены на токосъемное кольцо, а, точнее, к его секторам. Сам же ток подается на это же кольцо только через графитовые щетки, которые подключены к питающей сети.

Внимание! Концы обмоток подключаются таким образом, что при работе мотора через щетки электрический ток попадал всегда только на одну пару.

У двигателя этой модели больше уязвимых мест, чем у асинхронной.

  • Снашиваются графитные щетки.
  • Плохой контакт между токосъемным кольцом и щетками за счет ослабления пружины, которая прижимает последние к кольцу (коллектору).
  • Изнашиваются подшипники.
  • Образование грязевого налета на поверхности токосъемного кольца.
Читайте также:  Замена задних тормозных барабанов на автомобилях ВАЗ 2108, 2109, 2110, 2111, 2112, 2113, 2114, 2115

Теперь переходим к другой позиции – принцип работы синхронного электродвигателя. Вращающийся момент внутри мотора образуется за счет взаимодействия магнитного поля, которое образуется в обмотках возбуждения, и тока, проходящего по якорю агрегата. Но тут есть один момент – изменяющееся направление тока (переменного) будет менять и направление вращения магнитного поля двигателя. Правда, смена вращения будет меняться и в корпусе аппарата, и на якоре одновременно. Вот почему вращение ротора мотора всегда происходит с одинаковой скоростью.

Именно поэтому изменить эту величину можно лишь тем, если изменить напряжение подаваемой на щетки электроэнергии. Вспомните пылесосы, где всасываемую мощность изменяют переключателем, который просто соединен с реостатом. А мощность пылесоса зависит от скорости вращения вала крыльчатки, то есть вала электродвигателя. Чем больше скорость, тем больше мощность всасывания.

Но синхронные электродвигатели в промышленности своего основного места не нашли. Здесь в основном используются асинхронные модели.

Какой лучше

Итак, в статье были разобраны устройство и принцип действия двух видов электродвигателей. Говорить о том, что какой-то из них лучше, нельзя. Но отметим, что асинхронные модели проще в конструктивном аспекте. Они надежнее в эксплуатации. Если их не перегружать, то срок службы может быть очень длительным. К сожалению, синхронные виды этим похвастаться не могут. Графитовые щетки быстро изнашиваются, им требуется замена. Но если не уследить, и графит сотрется полностью, то металлические держатели щеток начнут истирать токосъемное кольцо. А его выход из строя – это не только полный выход из строя двигателя, это большое количество искр (трение металла о металл) и возможность появления более серьезных неприятностей.

Разница между синхронным и асинхронным двигателем

Ключевая разница: Синхронные двигатели и асинхронные двигатели являются наиболее широко используемыми типами двигателей переменного тока. В синхронном электродвигателе вращение вала синхронизировано с

Содержание:

Синхронные и асинхронные двигатели — это два разных типа электродвигателей переменного тока. Электродвигатели переменного тока — это электродвигатели, приводимые в действие переменным током (AC). Двигатель переменного тока обычно состоит из двух основных частей: внешнего стационарного статора и внутреннего ротора. Синхронные двигатели и асинхронные двигатели являются наиболее широко используемыми типами двигателей переменного тока.

Внешний стационарный статор имеет катушки, которые питаются переменным током. Это тогда производит вращающееся магнитное поле. Внутренний ротор прикреплен к выходному валу, который создает второе вращающееся магнитное поле. Магнитное поле ротора может создаваться постоянными магнитами, магнитной индуктивностью или электрическими обмотками постоянного или переменного тока.

В синхронном электродвигателе вращение вала синхронизировано с частотой питающего тока. Период вращения точно равен целому числу циклов переменного тока. Синхронные двигатели содержат многофазные электромагниты переменного тока на статоре двигателя. Эти электромагниты создают магнитное поле, которое вращается во времени вместе с колебаниями тока в линии. С другой стороны, ротор с постоянными магнитами или электромагнитами вращается в соответствии с полем статора с той же скоростью. Это обеспечивает второе синхронизированное вращающееся магнитное поле.

Читайте также:  Сертификация горюче-смазочных материалов

Асинхронный двигатель — это электродвигатель переменного тока, в котором электрический ток в роторе создается электромагнитной индукцией от магнитного поля обмотки статора. Асинхронный двигатель также известен как асинхронный двигатель. Ротор в асинхронном двигателе может быть намотанного или короткозамкнутого типа.

В отличие от больших синхронных двигателей, асинхронный двигатель не требует механической коммутации, раздельного возбуждения или самовозбуждения для энергии, передаваемой от статора к ротору.

Основное различие между синхронными и асинхронными двигателями состоит в том, что синхронный двигатель вращается в точной синхронизации с частотой линии. Кроме того, синхронный двигатель не зависит от индукции тока для создания магнитного поля ротора. Асинхронный двигатель, с другой стороны, требует «проскальзывания», чтобы вызвать ток в обмотке ротора, что означает, что ротор должен вращаться немного медленнее, чем чередование переменного тока.

Сравнение между синхронным и асинхронным двигателем:

Синхронный двигатель

Индукционный двигатель

Синхронный электродвигатель представляет собой электродвигатель переменного тока, в котором в установившемся режиме вращение вала синхронизировано с частотой тока питания.

Асинхронный или асинхронный двигатель представляет собой электродвигатель переменного тока, в котором электрический ток в роторе, необходимый для создания крутящего момента, получается посредством электромагнитной индукции от магнитного поля обмотки статора.

Многофазные электромагниты переменного тока на статоре двигателя

Работать на оборотах = 120f / p

Работать на скорости менее синхронной (об / мин = 120f / p — скольжение)

Синхронные двигатели требуют подачи постоянного тока на обмотки ротора

Асинхронные двигатели не требуют подачи постоянного тока на обмотки ротора.

Источник постоянного тока

Синхронные двигатели требуют источника питания постоянного тока для возбуждения ротора.

Асинхронные двигатели не требуют источника питания постоянного тока для возбуждения ротора.

Синхронные двигатели требуют контактных колец и щеток для подачи возбуждения ротора.

Асинхронные двигатели не требуют контактных колец, но некоторые асинхронные двигатели имеют их для плавного пуска или управления скоростью.

Синхронные двигатели требуют обмотки ротора

Асинхронные двигатели чаще всего изготавливаются с токопроводящими стержнями в роторе, которые замыкаются вместе на концах, образуя «беличную клетку».

Синхронные двигатели требуют запуска механизма в дополнение к режиму работы, который действует, когда они достигают синхронной скорости.

Трехфазные асинхронные двигатели могут запускаться простым подачей питания, но однофазные двигатели требуют дополнительной цепи запуска.

Коэффициент мощности синхронного двигателя можно отрегулировать так, чтобы он отставал от единицы или опережал

Асинхронные двигатели всегда должны работать с запаздывающим коэффициентом мощности.

Синхронные двигатели обычно более эффективны, чем асинхронные двигатели.

Асинхронные двигатели, как правило, менее эффективны, чем синхронные двигатели.

Синхронные двигатели могут быть сконструированы с постоянными магнитами в роторе, исключая контактные кольца, обмотки ротора, систему возбуждения постоянного тока и возможность регулировки коэффициента мощности.

Асинхронные двигатели содержат скольжение.

Синхронные двигатели обычно изготавливаются только с размерами, превышающими 1000 л.с. (750 кВт), из-за их стоимости и сложности. Однако синхронные двигатели с постоянными магнитами и постоянные синхронные двигатели с электронным управлением, называемые бесщеточными двигателями постоянного тока, доступны в меньших размерах.

Меньшие асинхронные двигатели построены и обычно в домашних условиях.

Применения синхронизации, такие как синхронные часы, таймеры в приборах, магнитофоны и точные сервомеханизмы

Трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором широко используются в промышленных приводах, потому что они прочные, надежные и экономичные. Однофазные асинхронные двигатели широко используются для небольших нагрузок, таких как бытовая техника, например, вентиляторы.

Сравнение синхронных и асинхронных двигателей

На рис.7.7 приведены характеристики синхронных двигателей СДВ 17-39-12 и СДВ-17-59-12 (С – синхронный, Д – двигатель, В – для привода вентиляторов, 17 – габарит, 39 и 59 – длина сердечника статора, см, 12 – число полюсов) и ВДС 325/49-16. Характеристики синхронных двигателей (рис.7.7) имеют ряд преимуществ по сравнению с характеристиками АД с короткозамкнутым ротором [9], [10]:
• возможность работы с опережающим коэффициентом мощности;
• более низкие потери;
• синхронная частота вращения в независимости от нагрузки;
• возможность плавного регулирования реактивной мощности и более высокое качество напряжения в узлах нагрузки;
• способность сохранять устойчивую работу при колебаниях напряжения в питающей сети.
Последняя особенность связана с тем, что у синхронного двигателя максимальный момент пропорционален напряжению, а у АД – квадрату напряжения – рис.7.4.

Читайте также:  Как прописать брелок Старлайн А91 на сигнализацию, программирование пульта

Синхронные двигатели, наряду с наличием на роторе обмотки возбуждения, имеют и мощную демпферную систему, обеспечивающую пуск и разгон ротора до подсинхронной частоты вращения в асинхронном режиме, с замкнутой на гасительное сопротивление обмоткой возбуждения. По достижении подсинхронной частоты вращения осуществляется синхронизация двигателя путем включения АГП и доведение его частоты вращения до синхронной. Синхронизация усложняется при высоких коэффициентах загрузки двигателя, а в системе собственных нужд электростанций возможности разгрузки на период синхронизации отсутствуют – рис.7.7.
Недостатком синхронных электродвигателей является необходимость отключения АГП и перевод их в асинхронный режим даже при кратковременных глубоких понижениях питающего напряжения, связанных с неудаленными КЗ и ошибочным отключением рабочих вводов питания. При использовании синхронных двигателей на электростанциях они будут участвовать в самозапуске наряду с другими асинхронными двигателями в условиях более низких питающих напряжений по сравнению с пуском отдельного синхронного двигателя. При этом условия синхронизации усложняются.

Исходя из высокой чувствительности синхронных электродвигателей к глубоким понижениям напряжения, трудности синхронизации в условиях самозапуска, отсутствие необходимости компенсации реактивной мощности в системе СН ввиду небольшой удаленности синхронных генераторов, синхронные электродвигатели нашли ограниченное применение в системе СН электростанций. Синхронные электродвигатели используются для питания потребителей, не влияющих на немедленное прекращение технологического процесса: часть циркуляционных насосов, приводы компрессоров и вентиляторов, мельниц, дробилок. Перечисленные механизмы обычно имеют промежуточные бункеры топлива и запасы перекачиваемого рабочего тела в ресиверах.
В виде примера в табл.7.2 изображена мельница-вентилятор с приводным синхронным двигателем марки СДМЗ2-22-61-40УХЛ4, предназначенным для привода шаровых и стержневых мельниц. В обозначении типа:
С – синхронный, Д – двигатель, М – для привода мельниц, З – закрытого исполнения, 2 – вторая серия, 22 – габарит, 61 – длина сердечника статора, см, 40 – число полюсов, УХЛ4 – климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ. Пуск двигателя асинхронный прямой при номинальном напряжении сети с включением в цепь обмотки возбуждения разрядного сопротивления. В процессе пуска среднее напряжение на зажимах двигателя должно быть не менее 0,85Uном, минимальное напряжение в начале пуска – не менее 0,8Uном. Двигатель допускает два пуска подряд из холодного состояния или один пуск из горячего состояния при условии, что средний статический момент сопротивления механизма на валу за время пуска не превышает 0,8М ном при моменте инерции приводимого механизма не более указанного в табл.7.2. Возбуждение двигателя осуществляется от тиристорных возбудителей. Обращаем внимание на низкую частоту вращения электродвигателей серии СДМЗ2 в пределах 100 – 150 об/мин, на которые асинхронные двигатели не выпускаются.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector