Чем отличается синхронный двигатель от асинхронного

На сегодняшний день асинхронные электродвигатели более распространены, однако они не универсальны. В некоторых ситуациях их использование нельзя считать эффективным решением производственных задач. В таких ситуациях промышленное применение синхронных двигателей считается более оправданным. В чем же разница между синхронными и асинхронными двигателями? 

Под электродвигателем в целом понимается электрическая машина, преобразующая электрическую энергию в механическую при помощи ротора. Такое устройство применяется в различных промышленных механизмах.

Ключевое отличие синхронного и асинхронного двигателей заключается в принципе работы. Синхронный двигатель состоит из ротора и стартера. На роторе имеется обмотка возбуждения, на которую подается постоянный ток. Таким образом, формируется магнитное поле ротора. На стартере, в свою очередь, также имеется обмотка,  формирующая свое магнитное поле только уже посредством подачи переменного тока. Частота вращения ротора синхронна частоте подаче тока, отсюда и название двигателя. Характерной особенностью синхронного электродвигателя является способность поддерживать номинальные обороты вне зависимости от мощности нагрузки.

Асинхронный электродвигатель работает по иному принципу. На роторе такого механизма обмотка отсутствует. Вместо нее находятся соединенные стержни. Ротор такого плана называется «беличья клетка». Он не питается током, а полюса на нем индуцируются магнитным полем статора.  Под влиянием механической нагрузки частота вращения рамки меньше частоты вращения магнита, то есть частоты не синхронны.  

Следует учитывать, что отличить синхронный двигатель от асинхронного по внешним признакам невозможно. Статоры этих механизмов устроены одинаково. Кроме того, функция этих типов электродвигателей одна и та же — создание вращающегося магнитного поля статора. Единственное весомое отличие асинхронного и синхронного двигателей – устройство ротора.

Выбирая между синхронным и асинхронным электродвигателем необходимо отталкиваться от производственных задач. В случаях, когда для работы требуется поддержание постоянных оборотов при различных нагрузках предпочтительнее использовать синхронные двигатели. К примеру, в строительных кранах или гильотинных ножницах. Надо сказать, что асинхронные двигатели в промышленности распространены гораздо больше. Ими оснащены всевозможные станки, транспортеры, вентиляторы, насосы, словом, любое оборудование со стабильной нагрузкой. В их работе снижение оборотов при повышенной нагрузке не является критичным отклонением.  

Важное отличие синхронных двигателей – дороговизна. Производство таких механизмов имеет более высокую стоимость, поэтому приобретение и дальнейшее обслуживание также потребует больших вложений.

Выводы:

1. Асинхронный и синхронный двигатели отличаются принципом работы.
2. В синхронном двигателе частота вращения ротора соответствует частоте подаче тока.
3. Синхронный двигатель может поддерживать номинальные обороты при любой нагрузке, асинхронный – нет.
4. Асинхронные двигатели в промышленности распространены гораздо больше, чем синхронные.
5. Синхронные двигатели дороже, чем асинхронные.

Типы электродвигателей

Типы электродвигателей

Электрический двигатель – так называют электрическую машину (электромеханический преобразователь энергии), в которой энергия электричества преобразуется в механическую. При этом выделяется тепло.

Принцип действия

 Рабочая схема электродвигателя очень проста. В основе функционирования электрической машины существует принцип электромагнитной индукции. Электрический механизм состоит из статора (неподвижного), который устанавливается в синхронных или асинхронных машинах переменного тока или индуктора (электродвигатели постоянного тока) и ротора (подвижной части, устанавливаемого в синхронных или асинхронных машинах переменного тока) или якоря (в машине тока постоянного). В качестве индуктора на маломощном двигателе постоянного тока используются магниты.

 Роторы бывают:

 — Короткозамкнутые

 — Фазные (имеющие обмотку). Применяются в случае уменьшения пускового тока и для регуляции частоты вращения асинхронного электродвигателя.

 В основном, представлены крановым электродвигателем серии МТКН (который по большей части применяется в крановых установках).

 Якорем называют подвижную часть машины постоянного тока (генератора или двигателя) или же функционирующего по данному принципу универсального двигателя (который часто встречается в электрических инструментах). Универсальным двигателем называют ДПТ (двигатель постоянного тока), который имеет последовательное возбуждение (когда обмотки индуктора и якоря

включены последовательно). Различие только в расчете обмоток. На постоянном токе нет реактивного (емкостного или индуктивного) сопротивления. Именно поэтому любая болгарка, если вынуть электронный блок, будет в рабочем состоянии, особенно на постоянном токе и при меньшем сетевом напряжении.

 Принцип функционирования асинхронного трехфазного электродвигателя

 При включении питания в статоре возникает вращающееся круговое магнитное поле. Оно пронизывает короткозамкнутую обмотку ротора и появляется ток индукции. Согласно закону Ампера (на проводник, находящийся под током, помещенный при этом в магнитное поле, действует ЭДС сила), ротор начинает вращаться.

 Частота его вращения зависит от частоты напряжения, а также от числа пар полюсов магнитов. Разность между частотой вращения ротора и частотой вращения поля магнитного статора характеризуется скольжением. Электродвигатель асинхронный называется асинхронным, потому что частота вращения поля магнитного статора не совпадает с частотой ротора.

 Синхронный двигатель отличается от него конструкцией ротора. Ротор в подобном двигателе выполнен либо электромагнитом, либо постоянным магнитом. Также может иметь в себе частичку беличьей клетки (для запуска). В роторе непременно содержатся электромагниты или постоянные магниты. Частота вращения поля магнитного статора в синхронном двигателе совпадает с частотой ротора. Для запуска в данной конструкции применяют ротор с обмоткой короткозамкнутой или асинхронные вспомогательные электродвигатели.

 Асинхронные двигатели широко применяются во многих отраслях техники. Это особенно характерно для обычных по конструкции и трехфазных прочных асинхронных двигателей, которые имеют коротко-замкнутые роторы. Такие двигатели дешевле и надежнее обычных электрических двигателей и не нуждаются в особом уходе. Название «асинхронный» указывает на то, что в подобном двигателе ротор вращается с вращающимся полем статора не синхронно. В отсутствие трехфазной сети асинхронный двигатель включают в сеть однофазного тока.

 Устройство статора асинхронного электродвигателя очень простое. Он состоит из пакета лакированных листов стали электротехнической толщиной 0,5 мм. В пазах пакета, такого же, как в синхронной машине, уложена обмотка. Статор трехфазного асинхронного двигателя имеет три фазы обмотки. Обмотка смещена на 120°. Между собой фазы соединены треугольником или звездой.

Схема двухполюсной машины

 Схема двухполюсной машины выглядит очень просто. В машине содержатся четыре паза из расчета на каждую фазу. При поступлении питания на обмотки статора от трехфазной сети получается особое вращающееся поле. Это получается потому, что токи в фазах обмотки смещены в пространстве на 120° относительно друг друга и сдвинуты по фазе на 120°. При синхронной частоте вращения nc поля электродвигателя с р парами полюсов верно при частоте токов в f: nc=f/p. Так, при частоте 50 Гц получается для р = 1, 2, 3 (двух-, четырех или шести машин полюсных) получаются синхронные частоты вращения в nc = 3000, 1500 и 1000 об/мин.

 Ротор асинхронного электродвигателя  состоит из листов электротехнической стали. Он может выполняться в виде ротора с контактными кольцами (фазный ротор) или короткозамкнутого ротора (с беличьей клеткой). В короткозамкнутом роторе обмотка выглядит в виде стержней из металла (бронзы, меди или алюминия). Стержни располагаются в пазах и соединяются между собой на концах особыми закорачивающими кольцами. Соединение стержней осуществляет при помощи пайки сваркой или твердым припоем. При использовании сплавов из алюминия или алюминия стержни ротора, а также закорачивающие кольца и лопасти вентилятора, располагающиеся на них, производят при помощи литья под давлением. 

 Прямо у ротора электрического двигателя с контактными кольцами в пазах располагается трехфазная обмотка. По внешнему виду она походит на обмотку статора, включенную звездой. Начала фаз данной обмотки соединены с тремя контактными кольцами, которые закреплены на валу. В процессе запуска двигателя можно выполнить регулировку частоты вращения. Для этого подсоединяют к фазам обмотки ротора реостаты (делается это через щетки и контактные кольца). После успешного разбега кольца контактов замыкаются накоротко. Это значит, что обмотка двигателя ротора выполняет те же самые функции, что и обмотка короткозамкнутого ротора.

Классификация электрических двигателей

 По природе возникновения вращающего момента электрические двигатели делятся на магнитоэлектрические и гистерезисные. У гистерезисных двигателей вращающийся момент создается за счет гистерезиса при перемагничивании ротора. Подобные устройства считаются нетрадиционными и мало распространены в промышленности.

 Самым распространенным товаром считаются магнитоэлектрические двигатели. По типу потребляемой энергии они подразделяются на две группы – двигатели тока постоянного и двигатели тока переменного. Также существуют так называемые двигатели универсальные, которые питаются обоими видами токов.

 Двигатель постоянного тока

 Двигателем постоянного тока называют электродвигатель, чье питание происходит за счет постоянного тока. Данный тип двигателей также принято подразделять по наличию щёточно-коллекторного узла на две группы:

 — бесколлекторные

 — коллекторные

 Щёточно-коллекторный узел отвечает за качественное электрическое соединение цепей неподвижной и вращающейся части машины. Он является самым сложнейшим в обслуживании и ненадежным конструктивным элементом.

 Коллекторные двигатели по типу возбуждения подразделяются на:

 — двигатель с самовозбуждением

 — двигатель с независимым возбуждением (от постоянных магнитов и электрических магнитов).

 Двигатель с самовозбуждением подразделяется на:

 — двигатель, имеющий параллельное возбуждение (обмотка якоря в этом случае включается строго параллельно обмотке возбуждения)

 — двигатель, имеющий последовательное возбуждение (обмотка якоря в данном случае якоря включается строго последовательно обмотке возбуждения)

 — двигатель, имеющий смешанное возбуждение (обмотка возбуждения в данном случае включается последовательно частично и параллельно частично обмотке якоря).

 Вентильные двигатели (бесколлекторные) – это электрические двигатели, которые выполняются в виде замкнутой системы с применением датчика, определяющего положение ротора, преобразователя координат (системы управления), а также инвертора (силового полупроводникового преобразователя). Принцип функционирования подобных двигателей схож с принципом работы системы синхронных двигателей.

Двигатель переменного тока

Трехфазный асинхронный двигатель

 Электродвигатели переменного тока — это электрические двигатели, питание которых осуществляется при помощи переменного тока. По принципу функционирования подобные двигатели подразделяются на асинхронные и синхронные двигатели. Принципиальное отличие заключается в том, что в синхронном двигателе первая гармоника силы магнитодвижущей статора перемещается со скоростью вращения ротора. Сам ротор перемещается со скоростью перемещения магнитного поля в статоре. У асихронного двигателя всегда присутствует разница между скоростью перемещения ротора и скоростью магнитных полей в статоре (ротор вращается медленнее поля). 

 Синхронный электродвигатель — это электрический двигатель тока переменного. Ротор синхронно вращается с полем магнитным питающего напряжения. Подобные устройства применяются для обеспечения больших мощностей (более сотни киловатт). Синхронные двигатели бывают с угловым дискретным перемещением ротора (так называемые шаговые двигатели). У подобных устройств положение ротора прочно фиксируется подачей питания на обмотки. Переход в иное положение осуществляется при помощи снятия напряжения питания с первых обмоток и передачи на вторые (и так далее). Помимо этого существует и еще один вид синхронного двигателя — реактивный вентильный двигатель электрический. Питание обмоток данного двигателя формируется за счет элементов полупроводниковых.

 Асинхронный электродвигатель — это электрический двигатель переменного тока. Частота вращения ротора в данном двигателе существенно отличается от вращения полей магнита, которые создаются от питающего напряжения. Подобные устройства наиболее распространены. 

 По количеству фаз двигатель тока переменного принято подразделять на:

 — Однофазные электродвигатели. Запуск подобных устройств производится вручную. Они могут иметь пусковую обмотку или фазосдвигающую цепь.

 — Двухфазный (сюда входят и конденсаторные)

 — Электродвигатель трехфазный

 — Многофазный

Коллекторный универсальный электродвигатель

 Коллекторный универсальный электродвигатель – это электрический коллекторный двигатель, который может функционировать как на переменном, так и на постоянном токе. Производится с последовательной обмоткой возбуждения строго на мощности электродвигателя около 200 Вт. Статор двигателя выполнен шихтованным из особой электрической технической стали. Обмотка возбуждения полностью включается при постоянном токе и частично включается при переменном токе. Номинальные напряжения для переменного тока — 127,220, для тока постоянного номинальные напряжения- 110.220. Двигатели такого плана используются в электроинструментах и бытовых аппаратах.

 Двигатель переменного тока, питающийся от промышленной сети 50 ГЦ, не может обеспечить частоту вращения более 3000 об/мин. Именно поэтому для получения высочайших частот следует использовать коллекторный электродвигатель. Такой двигатель получается меньше и легче, в сравнении с двигателем тока переменного такой же мощности. Также применяются особые передаточные механизмы, которые позволяют изменять кинематические параметры механизмов до нужных вам (так называемые мультипликаторы). При использовании преобразователей частоты или сети частоты повышенной (в 100, 200 или 400 Гц) двигатель переменного тока оказывается меньше и легче, в сравнении с коллекторным двигателем (поскольку иногда коллекторный узел занимает ½ объема). Ресурс асинхронного двигателя переменного тока выше в сравнении с коллекторным. Он определяется состоянием изоляции обмоток и подшипников.

 Синхронный двигатель, имеющий датчик положения ротора и инвертор, считается электронным аналогом обычного коллекторного постоянного тока. Коллекторный универсальный двигатель считается электродвигателем коллекторным постоянного тока, имеющим последовательно включенные обмотки статора (возбуждения). Подключение электродвигателя такого типа не вызывает сложностей. Он также оптимизирован для функционирования на переменном токе электрической бытовой сети. Подобный тип двигателя вне зависимости от полярности поданного напряжения вращается строго в одну сторону. Это происходит потому, что обмотки ротора и статора соединены последовательно и смена полюсов полей магнитных данных устройств происходит одновременно, а значит, результирующий момент направлен в одну сторону. Если необходима работа на переменном токе, применяют статор из мягкого магнитного материала, имеющий малый гистерезис (малое сопротивление перемагничиванию).

 Если необходимо уменьшение потерь на вихревые токи, берут наборный статор, изготовленный из изолированных пластин. Достоинством функционирования подобного двигателя считается то, что в режиме пуска и перегрузки индуктивное сопротивление обмоток ограничивает ток и максимальный момент двигателя до 5 – 3 от номинального.

Электрический синхронный двигатель возвратно-поступательного движения

 Принцип его функционирования прост. Подвижная часть выполняется в виде магнитов, которые крепятся на штоке. Переменный ток электродвигателя проходит через неподвижные обмотки. Под действием этого процесса постоянные магниты перемещают шток.  

Лось Анастасия
Специально для Двигатель.инфо

45903 просмотра

Асинхронный и синхронный электродвигатели в автомобиле

 

Электродвигатели, работающие на том же законе, что и электромеханический преобразователь Якоби, тем не менее существенно от него отличаются. Электродвигатели разных типов обладают отличительными свойствами, которые обуславливают их область применения, в которой они наиболее полезны. Электрические двигатели становятся мощнее и компактнее, к тому же, их КПД значительно вырос. Так коэффициент полезного действия современного тягового электродвигателя может составлять 85-95 % в то время как максимальный КПД двигателя внутреннего сгорания без вспомогательных систем едва дотягивает 45 %. Вот о том, какими бывают асинхронный и синхронный электродвигатели в автомобиле, мы и поговорим в этой статье.

 

Содержание

 

Асинхронный электродвигатель

 

Асинхронный электродвигатель — основной привод, используемый в промышленности. К примеру, в автомобилестроении он исполь­зуется в электроусилителях рулевого управ­ления и в гибридных автомобилях. В следую­щем разделе представлена концепция работы асинхронного двигателя как индукционной машины. Приведен также энергетический анализ асинхронного двигателя в силу его явного преобладания среди приводов.

 

Устройство асинхронного электродвигателя

 

Различают двигатели с внешним ротором и внутренним ротором. У двигателей с внеш­ним ротором статор находится внутри ро­тора, у двигателей с внутренним ротором наоборот — ротор находится внутри статора. На принципиальной схеме (рис. «Принцип работы асинхронного двигателя» ) показана принципиальная схема асинхронного двига­теля с внутренним ротором.

 

 

Ротор состоит из короткозамкнутого кар­каса с пакетом пластин (рис. «Короткозамкнутая клетка асинхронного электродвигателя» ), в качестве примера с четырьмя короткозамкнутыми стержнями). Пакет пластин полностью за­полняет пространство короткозамкнутого каркаса (на рис. не показано). Он состоит из отдельных стальных листов, изолированных друг от друга, чтобы свести к минимуму по­тери вихревых токов.

 

Рабочие характеристики асинхронного электродвигателя

 

Обмотка статора создает вращающееся поле с трехфазным переменным током. Между скоростью вращающегося поля и скоростью ротора возникает разница, создающая индук­цию магнитно-эффективного тока в роторе, которая в свою очередь способствует созда­нию крутящего момента.

Физический принцип работы основан на законе магнитной индукции. На рис. «Двухполосный короткозамкнутый ротор» изо­бражен ротор в виде упрощенного проводя­щего контура на вращающихся креплениях. Относительное перемещение между стато­ром и ротором описывает угловая частота (o_s. Магнитное поле В_Е с угловой частотой, окру­жающее контур ротора, наводит напряжение в короткозамкнутом роторе в соответствии со вторым уравнением Максвелла:

ΦEds = -d/dt∫∫B_EdA   (уравнение 12)

На основании этого уравнения и конструк­тивных переменных двигателя (см. рис. 13) получаем:

2E (l+2r) п = 2lr·В_Е·ω sin(ωt) (уравнение 13)

где:

Е = I · А_nom/к  (к — удельная электро­проводность), напряжение создает магнитно­эффективную мощность

i = (к·А_nomlr·ω_s/(l+r))·sin(ω_st)   (уравнение 14)

в проводящем контуре, магнитное поле ко­торого

H_ind = i·N/l_Fe

и плотность потока (магнитная индукция)

B_ind = μ·H_ind

ослабляет исходное вращающееся поле В_Е (индуктивное сопротивление). Нижеследую­щее уравнение применимо для получения результирующей магнитной индукции:

B_R= B_E-B_ind

В уравнении Максвелла (уравнение 13) вме­сто В_Е остается результирующая магнитная индукция B_R. На проводящий контур воздей­ствует тангенциальная сила F_t:

F_t = i l B_R sin(ω_st)   (уравнение 15)

(сила Лоренца). Она используется для вычис­ления крутящего момента. Для уравнений 14 и 15 справедливо следующее:

M=2 F_t r = (2 k·A_nom ω_s/(l+r))·(lr·B_R sin(ω_st))²

На рис. «Распределение крутящего момента асинхронного двигателя» показаны две характеристические кривые. Одна из них отображает крутящий момент под влиянием индуктивного сопротивления. На него может повлиять геометрия вала ротора и выбор материалов. Другая кривая отображает крутящий момент без влияния индуктивного сопротивления. Это ограниченный случай для технической реа­лизации.

При увеличении угловой частоты индук­тивное сопротивление сначала приводит к увеличению крутящего момента вплоть до достижения переломного момента. Это максимально возможный крутящий момент двигателя. Впоследствии он падает из-за увеличивающегося влияния индуктивного сопротивления. Рассеяние мощности Р_v, воз­никающее в проводящем контуре, вычисля­ется на основе сопротивления проводящего контура R_s и тока, наведенного в контуре i_s:

P_v = R_s— i_s²

Таким образом, рассеяние мощности растет пропорционально квадрату наведенного тока.

 

Классы эффективности двигателей

 

СЕМЕР Европейский Комитет изготовителей электродвигателей и силовой электроники) ввел классификацию эффективности на базе трех классов (EFF1, EFF2 и EFF3). Классы эф­фективности применяются к трехфазным асинхронным двигателям с двумя и четырьмя полюсами, а также с выходной мощностью от 1,1 до 90 кВт (рис. «Эффективность и выходная мощность» ).

 

 

Синхронный электродвигатель

 

Синхронные электродвигатели используются, в основном, в качестве генераторов пере­менного тока с клювообразными полюсами. В качестве электродвигателей они использу­ются, например, в электроусилителях руля, в электроприводах гибридных автомобилей и в электроприводах турбонагнетателей.

 

Устройство синхронного электродвигателя

 

В отличие от асинхронного двигателя, в син­хронном ротор вращается синхронно с по­лем возбуждения с угловой скоростью ω_ΦS. Магнитный поток Ф_R, создаваемый обмот­кой ротора, и магнитный поток статора Ф_S накладываются друг на друга относительно результирующего магнитного потока Ф_RS (рис. «Базовая конструкция синхронного двигателя» ):

Ф_RS = Ф_R + Ф_S

Поскольку ротор и статор работают на­много ниже уровня магнитного насыщения (μ_r—> ∞), воздушный зазор δ между ротором и статором, а также угол а определяют сопро­тивление магнитной цепи R_m.

R_m = 2δ/μ₀ A_r = 2d/μ₀ A_r cosa  (уравнение 16).

Коэффициент 2 используется потому, что между ротором и статором имеются два за­зора. Если электродвигатель выдает крутя­щий момент, то ротор вращается с углом а из положения холостого хода (рис. «Силы на роторе» ).

Результирующий магнитный поток Ф_RS рассчитывается по формуле:

Ф_RS = Θ_er/R_m + Ф_S

При R_m из уравнения 16 имеем:

Ф_RS = (Θ_er μ₀ A_r cosa + 2d·Ф_S) /2d

При Θ_er = NI_er получаем:

 Ф_RS = N I_er μ₀ A_r cosa+2d Ф_S /2d   (Уравнение 17).

Θ_er — это магнитное «захлебывание» ротора, а I_еr— ток возбуждения, подаваемый на ро­тор через контактные кольца. Влияющая на крутящий момент тангенциальная сила F_t вычисляется по формуле полюсной силы Максвелла:

F_t = (Ф_RS²/μ₀ A_r) sin а      (уравнение 18)

Тангенциальная сила используется для вычисления крутящего момента двига­теля М_M:

M_M = 2F_t r            (уравнение 19).

Уравнение 17 вставляется в уравнение 18 и результат в уравнении 19 дает следующую зависимость:

М_м=-(r sin а/μ₀ A_r d²)·[(N I_er μ₀ A_r cosa)²+4 N I_er μ₀ A_r d Ф_S cosa + 4 d² Ф_S²]

Первый член зависит только от тока воз­буждения I_er и соответствует моменту от зубцовых гармонических помех поля. Второй член создает момент двигателя в решающей степени. Здесь можно увидеть линейную за­висимость «захлебывания» ротора Θ = I_erN и магнитного потока статора Ф_s. Третий член также создает крутящий момент и зависит лишь от магнитного потока статора.

Рост внешнего нагружающего момента приводит к увеличению угла нагрузки а и, стало быть, к изменению момента двига­теля М_м (рис. «Кривая момента и угла отклонения» ). Максимальный создавае­мый двигателем момент обозначается как М_к в положении а_к. При превышении а_к электро­двигатель «буксует».

 

 

Рабочие характеристики синхронного электродвигателя

 

Схема синхронного двигателя может быть выполнена в виде однофазной эквивалент­ной электрической схемы, где источником напряжения считается напряжение, инду­цируемое ротором в статоре (напряжение на полюсном колесе U_p, а остаточные ин­дуктивные сопротивления складываются, образуя синхронное сопротивление Х_S (рис. «Однофазная эквивалентная электрическая схема синхронного электродвигателя» ). Напряжение сверх синхронного сопро­тивления обозначается как U_s, а напряжение на клеммах — U₀. Направление тока указыва­ется в соответствии с системой стрелок для устройств-потребителей. В то время как при работе двигателя ток течет к потребителям, при работе генератора он течет от генератора. Составив сеточное уравнение, получаем ток I

I = U₀ — U_p / Х_S  (уравнение 20).

На напряжение на полюсном колесе влияет ток возбуждения. Формулы выводятся ниже. Имеем:

U_p = d Ф_R / dt

При косинусоидальном магнитном потоке Ф_R и

Ф_R = B A_S

включая его временное дифференцирова­ние, получаем:

U_p =Ф_R ω_ФS sin(ω_ФS t)

=B_R A_S ω_ФS sin(ω_ФS t)

=μ H_R A_S ω_ФS sin(ω_ФS t)

Интенсивность создаваемого в роторе маг­нитного поля описывается законом Ампера. Напряжение на полюсном колесе:

U_P = μ(ΘR/2δ) A_S ω_ФS sin(ω_ФS t)

=I_er(μ N/2δ)A_S ω_ФS sin(ω_ФS t)

= u_p sin(ω_ФS t)

в этом случае будет линейно зависимым от тока возбуждения I_{er .} Временно изменяемое напряжение на полюсном колесе преобразуется в эффективное по формуле:

U_P = u_p/√2

На базе сеточного уравнения (уравнение 20) можно вывести три рабочих со ия син­хронного двигателя в зависимости от напря­жения на полюсном колесе (рис. «Рабочее состояние синхронного двигателя» ):

случай 1: U_Р< U₀, недостаточное возбужде­ние, индуктивное поведение;

случай 2: Up = U₀, работа вхолостую;

случай 3: Up > U₀, избыточное возбуждение, как конденсатор.

Первый случай имеет место, пока U_P<U₀. Если I_еr = 0, то в качестве наведенного напря­жения принимается лишь самонаводящееся напряжение. Если на ротор подается ток, то действует вызываемая ротором взаимная индукция. Первый случай называется не­достаточным возбуждением. Ток отстает от напряжения на 90° (φ(I,U)< 0). Синхронный двигатель демонстрирует индуктивные ха­рактеристики.

Дальнейшее повышение тока возбуждения приводит к U_p = U₀. В результате получаем второй случай (работа вхолостую). Ток I₁ ста­новится равен нулю, если через синхронное сопротивление больше не подается напря­жение.

Дальнейшее повышение тока возбуждения при U_P> U₀ приводит к третьему случаю (из­быточное возбуждение).

Все три случая относятся к работе двига­теля и генератора. Для однофазной эквива­лентной электрической схемы напряжение и ток обозначаются стрелками. Кроме того, определяется нагрузочный угол β между на­пряжениями U₀ и U_s. Для работы двигателя нагрузочный угол β < 0 (рис. а, «Рабочие характеристики синхронного двигателя, работающего в режиме двигателя» ). Треуголь­ник напряжений замыкается напряжением U_s.

 

 

Синхронное сопротивление означает, что протекает ток I₁ (опережающий на 90° на­пряжение U_s. Он разбивается на следующие компоненты: активный ток I_W и реактивный ток I_в (рис. а, «Рабочие характеристики синхронного двигателя, работающего в режиме двигателя» ).

Если напряжение на полюсном колесе уменьшить так, чтобы стрелка реактивного напряжения U_s находилась вертикально на стрелке напряжения на клеммах, то дви­гатель будет лишь потреблять активный ток (рис. Ь,»Рабочие характеристики синхронного двигателя, работающего в режиме двигателя» ).

Дальнейшее снижение напряжения на по­люсном колесе приводит к недостаточному возбуждению. Ток I₁ отстает от напряжения U_s на 90°, что равноценно индуктивным ха­рактеристикам двигателя (рис. с, «Рабочие характеристики синхронного двигателя, работающего в режиме двигателя» ).

При приложении к двигателю крутящего момента, он переходит в режим генератора. Работа в режиме генератора отличается по­ложительным нагрузочным углом β (рис. «Рабочие характеристики синхронного двигателя в режиме генератора» ). Знак тока становится отрицательным. Ток опекает от электродвигателя. В случае перевозбуждения электродвигатель ведет себя как конденсатор. Он выдает реактивную мощность (рис. а,»Рабочие характеристики синхронного двигателя в режиме генератора» ).

 

 

Если напряжение на полюсном колесе уменьшить так, чтобы стрелка реактивного напряжения Us находилась вертикально на стрелке напряжения на клеммах, то двига­тель будет лишь выдавать активный ток (рис. Ь, «Рабочие характеристики синхронного двигателя в режиме генератора» ).

Дальнейшее снижение напряжения на по­люсном колесе приводит к недостаточному возбуждению. Электродвигатель ведет себя индуктивно. Он потребляет реактивную мощ­ность (рис. с, «Рабочие характеристики синхронного двигателя в режиме генератора» ).

 

Электронно-коммутируемые двигатели

 

В случае с электронно-коммутируемыми дви­гателями (электронные двигатели), возбуж­дающая обмотка ротора, в том числе электри­ческий контакт с токоприемными кольцами, не требуются. Электронно-коммутируемые двигатели представляют собой бесщеточные синхронные двигатели, где роторы снабжа­ются постоянными магнитами. Постоянные магниты могут располагаться, к примеру, на поверхности ротора или внутри него (рис. «Виды роторов для электронных двигателей» ). Коммутация тока происходит в фикси­рованной обмотке статора с помощью элек­тронного блока (рис. «Активационная электроника электронно-коммутируемого двигателя» ).

 

 

Частота вращения электронно­коммутируемого двигателя задается часто­той окружающего поля статора. Для опреде­ления положения ротора требуются датчики. Широко распространены датчики Холла, устанавливаемые в рабочем зазоре для обе­спечения цикличного переключения между ветвями обмотки с помощью активационной электроники.

 

Система трехфазного тока

 

Техническое значение имеет применение системы трехфазного переменного тока в качестве системы трехфазного тока, основ­ной особенностью которой является то, что сумма всех напряжений и токов всегда равна нулю.

 

 

Электрические цепи называются фазами т. Совокупность электрических цепей, в кото­рых напряжения одной частоты оказывают воздействие и имеют фазовый, сдвиг назы­ваются многофазными системами. Много­фазная система состоит из ветвей обмотки. В многофазной системе может быть п = 3 симметричных систем (рис. «Симметричные системы» ). Во всех сим­метричных системах — за исключением ну­левой системы — сумма всех векторов равна нулю. При количестве фаз т получаем п симметричных систем в зависимости от угла сдвига фаз а:

а = 2π n/m

Задача обмоток — создание вращающегося поля. Асинхронные двигатели имеют такую же конструкцию статора. В воздушном за­зоре должно создаваться магнитное поле с постоянной амплитудой, вращающееся с по­стоянной угловой скоростью. Чтобы создать это поле, временные положения фаз токов должны совпадать с пространственными по­ложениями соответствующих ветвей. У про­стой симметричной системы (п = 1) с т = 3 три ветви (обозначаемые как U, V и W) и, следовательно, обмотки должны быть равно­мерно распределены по окружности. На рис. «Обмотка двухполюсного двигателя с одной парой полюсов на каждую ветвь»  показано расположение обмотки с тремя ветвями, с одной катушкой на каждую пару полюсов и ветвь. Схемы соединений фаз регламентируются стандартом DIN EN 60034, часть 8.

 

Создание вращающегося поля

 

Чтобы создать вращающееся поле в случае с простой симметричной системой (п = 1) с ко­личеством ветвей т = 3, ветви должны быть геометрически смещены на электрически эф­фективный угол:

а_еI = 360°·1/3  = 120°.

При одной катушке на каждую пару полюсов и ветвь создаваемое магнитное поле враща­ется против часовой стрелки, при этом «ин­дикаторная полоска», смещающаяся вправо на рисунке а, «Создание вращающегося поля с одной катушкой на ветвь» (при а = 90°), показывает ток фазы в каждой из ветвей на рис. Ь, «Создание вращающегося поля с одной катушкой на ветвь» в на­правлении магнитного потока. Расположение образует пару полюсов. Соответствующие магнитные потоки проходят вертикально к плоскости ветвей обмотки (рис. Ь, «Создание вращающегося поля с одной катушкой на ветвь»).

Поток Ф_Res (рис. с, «Создание вращающегося поля с одной катушкой на ветвь»), получаемый из трех ветвей, а также его направление достигаются геометрическим сложением трех отдельных потоков Ф_U, Ф_V И Ф_W.

Продвижение индикаторной полоски на угол а = 180° приводит к реверсированию на­правления тока в ветви W и, следовательно, к дальнейшему повороту созданного поля Ф_Res вправо (рис. «Создание вращающегося поля с одной катушкой на ветвь 2»).

 

 

При использовании двух катушек на одну ветвь расположение проводников «удваива­ется». Если обмотка должна образовывать две пары полюсов (р = 2), то обмотки необ­ходимо делить на группы (рис. «Обмотка с двумя парами полюсов на каждую ветвь» ). При этом устанавливается механически эффективный угол:

a_m = 360° · (1/mp) = 60°.

Электрически эффективный угол остается без изменения. В случае как двухполюсного, так и четырехполюсного расположения поле вращается против часовой стрелки (рис. «Создание вращающегося поля с двумя катушками на ветвь» ). Чаcтоту вращения поля:

n_d = f_n/p

можно вычислить на основании частоты в линии f_n и количества пар полюсов р. При р = 1 частота вращения поля равна частоте в линии (табл. «Частота вращающихся полей» ).

Вместе с количеством пар полюсов можно вычислить межполюсное расстояние:

τ_p = d_si /2π

как долю окружности статора, где d_si — вну­тренний диаметр статора. Он соответствует длине синусоидальной полуволны, которая соответствует распределению индукции поля ротора. В случае с двухполюсным двигате­лем (р = 1), межполюсное расстояние всегда равно a_ei = 180° (электрический угол) и со­впадает с механическим углом a_m. Взаимо­зависимость этих двух углов показывает угол a_ei=p—a_m. Чтобы в обмотках наводилось одинаковое напряжение, ветви обмотки должны быть смещены относительно друг друга на угол a_ei = 120° или 2τ_p / 3, а структура и количество катушек должны быть одина­ковыми. На каждую ветвь приходится одна треть межполюсного расстояния.

 

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ:

РАЗНИЦА МЕЖДУ СИНХРОННЫМ И АСИНХРОННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ | СРАВНИТЕ РАЗНИЦУ МЕЖДУ ПОХОЖИМИ ТЕРМИНАМИ — ТЕХНОЛОГИЯ

Синхронный и асинхронный двигатель Синхронная скорость двигателя переменного тока — это скорость вращения вращающегося магнитного поля, создаваемого статором. Синхронная скорость всегда является целы

Синхронный и асинхронный двигатель

Синхронная скорость двигателя переменного тока — это скорость вращения вращающегося магнитного поля, создаваемого статором. Синхронная скорость всегда является целым числом от частоты источника питания. Синхронная скорость (n_s) асинхронного двигателя в оборотах в минуту (об / мин) определяется выражением, где f — частота источника переменного тока, а p — количество магнитных полюсов на фазу.

Например, обычный трехфазный двигатель имеет 6 магнитных полюсов, организованных в виде трех противоположных пар, расположенных на расстоянии 120 ° друг от друга по периметру статора, каждый из которых питается от одной фазы источника. В этом случае p = 2, и для частоты сети 50 Гц (частота электросети) синхронная скорость составляет 3000 об / мин.

Скольжение (с) — это изменение скорости вращения магнитного поля относительно ротора, деленное на абсолютную скорость вращения магнитного поля статора, и определяется выражением, где n_р скорость вращения ротора в об / мин.

Подробнее о синхронных двигателях

Синхронный двигатель — это двигатель переменного тока, в котором ротор обычно вращается с той же частотой вращения, что и поле вращения (поле статора) в машине. Другими словами, двигатель не имеет «пробуксовки» в обычных условиях эксплуатации, то есть s = 0, и, как результат, вырабатывает крутящий момент на синхронной скорости. Скорость синхронного двигателя напрямую зависит от количества магнитных полюсов и частоты источника.

Основными конструктивными элементами синхронного двигателя являются обмотка статора, подключенная к источнику переменного тока, который создает вращающееся магнитное поле, и ротор, помещенный в поле статора, питаемое постоянным током от контактных колец, для формирования электромагнита.

Ротор представляет собой прочную стальную отливку цилиндрической формы в случае машины без возбуждения. В двигателях с постоянными магнитами постоянные магниты находятся в роторе. Синхронные двигатели следует разогнать с помощью пускового механизма, чтобы получить синхронизирующую скорость. При достижении синхронной скорости двигатель работает без изменения оборотов.

Есть три типа синхронных двигателей; это электродвигатели с сопротивлением, электродвигатели с гистерезисом и электродвигатели с постоянными магнитами.

Скорость вращения синхронизирующего двигателя не зависит от нагрузки, если приложен достаточный ток возбуждения. Это позволяет точно контролировать скорость и положение с помощью элементов управления без обратной связи; они не меняют своего положения при подаче постоянного тока как на статор, так и на обмотки ротора. Конструкция синхронизирующего двигателя позволяет повысить электрический КПД на низкой скорости, и требуется больший крутящий момент.

Подробнее об асинхронном двигателе

Если скольжение двигателя не равно нулю (), тогда двигатель называется асинхронным. Скорость вращения ротора отличается от скорости вращения поля статора. В асинхронных двигателях скольжение определяет создаваемый крутящий момент. Асинхронный двигатель является хорошим примером асинхронного двигателя, основными компонентами которого являются ротор с короткозамкнутым ротором и статор. В отличие от синхронных двигателей, ротор не питается электричеством.

Синхронный двигатель против асинхронного двигателя

• Ротор асинхронных и синхронных линейных двигателей различаются, в которых ток подается на ротор в синхронных двигателях, но ротор асинхронного двигателя не питается током.
• Скольжение асинхронного двигателя не равно нулю, а крутящий момент зависит от скольжения, тогда как у синхронных двигателей нет, то есть скольжение (с) = 0
• Синхронные двигатели имеют постоянную частоту вращения при различных нагрузках, но частота вращения асинхронного двигателя изменяется в зависимости от нагрузки.

Чем отличаются синхронный двигатель от асинхронного

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

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

ПРИВОДНАЯ ТЕХНИКА В АВТОМАТИЗАЦИИ

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ

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

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

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

СИНХРОННЫЕ МОТОРЫ

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

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

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

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

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

Существуют различные виды электродвигателей, и очень часто возникает вопрос, в чем же отличия между синхронным и асинхронным двигателем. В асинхронном обмотки, расположенные в статоре, создают вращающееся магнитное поле, взаимодействующее с токами, образующимися в роторе, благодаря чему он приходит во вращающееся состояние. Поэтому, в настоящее время, наиболее популярным считается простой и надежный асинхронный электродвигатель, имеющий короткозамкнутый ротор.

Асинхронный двигатель

В его пазах расположены токопроводящие стержни из алюминия или меди, соединенные своими концами с кольцами из такого же материала, которые производят короткое замыкание этих стержней. Поэтому, ротор и называется короткозамкнутым. Вихревые токи, взаимодействующие с полем, вызывают вращение ротора со скоростью, меньшей, чем скорость вращения самого поля. Таким образом, весь двигатель получил название асинхронного. Это движение получило название относительного скольжения, поскольку скорости ротора и магнитного поля неравны и магнитное поле не пересекается с токопроводящими стержнями ротора. Поэтому, они не создают вращающийся момент.

Принципиальным отличием обоих видов двигателей является исполнение ротора. В синхронном он представляет собой постоянный магнит относительно небольшой мощности или такой же электромагнит. Вращающийся магнит, создающий магнитное поле статора, приводит в движение магнитный ротор. Скорость движения статора и ротора, в этом случае, одинаковая. Поэтому, данный двигатель получил название синхронного.

Особенности синхронного двигателя

Синхронный двигатель отличается возможностью значительного опережения током напряжения по фазе. Повышая коэффициент мощности по типу конденсаторных батарей.

Асинхронные электродвигатели отличаются простотой конструкции и надежностью в эксплуатации. Единственный недостаток этих агрегатов заключается в достаточной трудности регулировки частоты их вращения. Трехфазные асинхронные двигатели могут быть легко реверсированы, то есть вращение двигателя может измениться на противоположное направление. Для этого, достаточно изменить место расположения двух линейных проводов или фаз, которые замыкаются на обмотку статора. В отличие от синхронного, это простой и дешевый двигатель, применяющийся повсеместно.

Синхронный и асинхронный двигатель имеет еще и такое важное отличие, как постоянная частота вращения у первого при различных нагрузках. Поэтому их применяют в приводах машин, требующих постоянных скоростей, например, в компрессорах, насосах или вентиляторах, поскольку они очень легки в управлении.

Классификация электродвигателей

В данной статье рассмотрим принципиальные отличия синхронных электродвигателей от асинхронных, чтобы каждый читающий эти строки мог бы эти различия четко понимать.

Асинхронные электродвигатели более широко распространены сегодня, однако в некоторых ситуациях синхронные двигатели оказываются более подходящими, более эффективными для решения конкретных промышленных и производственных задач, об этом будет рассказано далее.

Прежде всего давайте вспомним, что же вообще такое электродвигатель. Электродвигателем называется электрическая машина, предназначенная для преобразования электрической энергии в механическую энергию вращения ротора, и служащая в качестве привода для какого-нибудь механизма, например для приведения в действие подъемного крана или насоса.

Еще в школе всем рассказывали и показывали, как два магнита отталкиваются одноименными полюсами, а разноименными — притягиваются. Это постоянные магниты. Но существуют и переменные магниты. Каждый помнит рисунок с проводящей рамкой, расположенной между полюсами подковообразного постоянного магнита.

Горизонтально расположенная рамка, если по ней пустить постоянный ток, станет поворачиваться в магнитном поле постоянного магнита под действием пары сил (Сила Ампера), пока не будет достигнуто равновесие в вертикальном положении.

Если затем по рамке пустить постоянный ток противоположного направления, то рамка повернется дальше. В результате такого попеременного питания рамки постоянным током то одного, то другого направления, достигается непрерывное вращение рамки. Рамка здесь представляет собой аналог переменного магнита.

Приведенный пример с вращающейся рамкой в простейшей форме демонстрирует принцип работы синхронного электродвигателя. У любого синхронного электродвигателя на роторе есть обмотки возбуждения, на которые подается постоянный ток, формирующий магнитное поле ротора. Статор же синхронного электродвигателя содержит обмотку статора, для формирования магнитного поля статора.

При подаче на обмотку статора переменного тока, ротор придет во вращение с частотой, соответствующей частоте тока в обмотке статора. Частота вращения ротора будет синхронна частоте тока обмотки статора, поэтому такой электродвигатель называется синхронным. Магнитное поле ротора создается током, а не индуцируется полем статора, поэтому синхронный двигатель способен держать синхронные номинальные обороты независимо от мощности нагрузки, разумеется, в разумных пределах.

Асинхронный электродвигатель в свою очередь отличается от синхронного. Если вспомнить рисунок в рамкой, и рамку просто накоротко замкнуть, то при вращении магнита вокруг рамки, индуцируемый в рамке ток создаст магнитное поле рамки, и рамка будет стремиться догнать магнит.

Частота вращения рамки под механической нагрузкой будет всегда меньше частоты вращения магнита, и частота не будет поэтому синхронной. Этот простой пример демонстрирует принцип действия асинхронного электродвигателя.

В асинхронном электродвигателе вращающееся магнитное поле формируется переменным током обмотки статора, расположенной в его пазах. Ротор типичного асинхронного двигателя обмоток как таковых не имеет, вместо этого на нем расположены накоротко соединенные стержни (ротор типа «беличья клетка»), такой ротор называется короткозамкнутым ротором. Бывают еще асинхронные двигатели с фазным ротором, там ротор содержит обмотки, сопротивление и ток в которых можно регулировать реостатом.

Итак, в чем же принципиальное отличие асинхронного электродвигателя от синхронного? С виду внешне они похожи, порой даже специалист не отличит по внешним признакам синхронный электродвигатель от асинхронного. Главное же отличие заключается в устройстве роторов. Ротор асинхронного электродвигателя не питается током, а полюса на нем индуцирутся магнитным полем статора.

Ротор синхронного двигателя имеет обмотку возбуждения с независимым питанием. Статоры синхронного и асинхронного двигателя устроены одинаково, функция в каждом случае одна и та же — создание вращающегося магнитного поля статора.

Обороты асинхронного двигателя под нагрузкой всегда на величину скольжения отстают от вращения магнитного поля статора, в то время как обороты синхронного двигателя равны по частоте «оборотам» магнитного поля статора, поэтому если обороты должны быть постоянными при различных нагрузках, предпочтительней выбирать синхронный двигатель, например в приводе гильотинных ножниц лучше всего справится со своей задачей мощный синхронный двигатель.

Область применения асинхронных двигателей сегодня очень широка. Это всевозможные станки, транспортеры, вентиляторы, насосы, — все то оборудование, где нагрузка сравнительно стабильна, или снижение оборотов под нагрузкой не критично для рабочего процесса.

Некоторые компрессоры и насосы требуют постоянной частоты вращения при любой нагрузке, на такое оборудование ставят синхронные электродвигатели.

Синхронные двигатели дороже в производстве, чем асинхронные, поэтому если есть возможность выбора и небольшое снижение оборотов под нагрузкой не критично, приобретают асинхронный двигатель.

Синхронные электродвигатели широко применяются в электроприводах, не требующих регулирования частоты вращения. По сравнению с асинхронными двигателями они имеют ряд преимуществ:

более высокий коэффициент полезного действия;

возможность изготовления двигателей с низкой частотой вращения, что позволяет отказаться от промежуточных передач между двигателем и рабочей машиной;

частота вращения двигателя не зависит от нагрузки па его валу;

возможность использования в качестве компенсирующих устройств реактивной мощности.

Синхронные электродвигатели могут являться потребителями и генераторами реактивной мощности. Характер и значение реактивной мощности синхронного двигателя зависят от величины тока в обмотке возбуждения. Зависимость тока в обмотке, выдающей напряжение в электрическую сеть, от тока возбуждения носит название U-образной характеристики синхронного двигателя. При 100%-ной нагрузке на валу двигателя его косинус фи равен 1. При этом электродвигатель не потребляет реактивной мощности из электрической сети. Ток в обмотке статора при этом имеет минимальное значение.

Часто задаваемые вопросы (FAQ) | ЛУКОЙЛ ЭПУ Сервис

FAQ: вентильные электродвигатели

1. В чем преимущество вентильных электродвигателей?
2. Какая система управления вентильным электродвигателем используется в станциях «Ритэкс»?
3. Чем отличается двигатель с 8-ми полюсной системой от 6-ти и 4-х.? Что лучше?
4. Какой диапазон частот вращения у погружных вентильных электродвигателей?
5. Какие существуют методы управления вентильными двигателями?
6. Будет ли вращаться вентильный электродвигатель, если его напрямую подключить к трехфазной питающей сети?

---

FAQ: вентильные и синхронные электродвигатели

1. В чем различие синхронной машины и вентильного электродвигателя?
2. В чем различие вентильного и шагового электродвигателей (области применения)?
3. Почему не используются в нефтяной области универсальные коллекторные электродвигатели постоянного тока, ведь они не требуют сложной системы управления как вентильные электродвигатели?
4. Какова зависимость момента от угла сдвига Фр относительно Фс.?

FAQ: вентильные и асинхронные электродвигатели

1. Каковы габаритные размеры вентильных и асинхронных электродвигателей одинаковой мощности?
2. Как зависит момент на валу вентильных и асинхронных погружных электродвигателей от тока.
3. Пусковые токи вентильных и асинхронных электродвигателей.
4. Борьба за снижения пусковых токов в асинхронных двигателях.
5. В чем отличие структуры цены вентильных и асинхронных электродвигателей?
6. Можно ли вращать вентильный электродвигатель станцией управления от асинхронного двигателя?
7. Можно ли вращать асинхронный двигатель от станции управления вентильным электродвигателем?
8. Чем определяется различие КПД вентильных и асинхронных электродвигателей?
9. Разница КПД 6-8% в пользу погружного вентильного электродвигателя — это много или мало?

FAQ: вентильные двигатели в составе погружной установки

1. Что является пагубным для погружного оборудования?
2. Всегда ли есть смысл устанавливать оборудование с вентильным двигателям?

---

FAQ: вентильные электродвигатели

В чем преимущество вентильных электродвигателей?

См. статью Сравнение вентильного и асинхронного двигателей

Какая система управления вентильным электродвигателем используется в станциях «Ритэкс»?

Шестипульсная коммутация (см. статью Элементы теории вентильного привода).

Чем отличается двигатель с 8-ми полюсной системой от 6-ти и 4-х.? Что лучше?

С увеличением полюсности увеличивается частота частота питающего напряжения при неизменной частоте вращения (для 8-ми полюсного двигателя 3000 об/мин — 200 Гц, для 4-х полюсного 6000 об/мин – 200 Гц). Таким образом, низкооборотные двигатели проектируются с повышенным числом полюсов. Высокооборотные — с пониженным.

Какой диапазон частот вращения у погружных вентильных электродвигателей?

От 250 (для привода винтовых насосов) до 6 000 (10 000) об/мин.

Какие существуют методы управления вентильными двигателями?

Существуют два основных метода: первый — управление коммутацией (6-ти пульсное управление) и второй — векторное управление (см. статью Элементы теории вентильного привода).

Будет ли вращаться вентильный электродвигатель, если его напрямую подключить к трехфазной питающей сети?6>

Стартовать с места не будет, однако, если раскрутить каким либо способом до частоты питающего напряжения (8-ми полюсный двигатель 750 об/мин) и подключить к сети, то он будет работать как синхронная машина переменного тока.

FAQ: вентильные и синхронные электродвигатели

В чем различие синхронной машины и вентильного электродвигателя?

Конструктивно вентильный двигатель и синхронная машина с постоянными магнитами неотличимы. Отличие только в системе управления. В синхронной машине ротор движется за полем, в вентильным двигателе поле подстраивается под движение ротора.

В чем различие вентильного и шагового электродвигателей (области применения)?

Шаговый электродвигатель сконструирован для дискретного поворота вала с жестким позиционированием. Вентильный — для непрерывного вращения.

Почему не используются в нефтяной области универсальные коллекторные электродвигатели постоянного тока, ведь они не требуют сложной системы управления как вентильные электродвигатели?

Надежность щеточного узла и его энергетические характеристики при работе в масле не позволяет использовать его в качестве погружного электродвигателя. Кроме того удельные энергетические характеристики (мощность на единицу массы или объема) коллекторного двигателя значительно (в разы) хуже чем у вентильного.

Какова зависимость момента от угла сдвига Фр относительно Фс.?

Практически синусоидальная.

---

FAQ: вентильные и асинхронные электродвигатели

Каковы габаритные размеры вентильных и асинхронных электродвигателей одинаковой мощности?

Длина активной части вентильного электродвигателя как минимум в два раза меньше чем у аналогичного асинхронного.

Как зависит момент на валу вентильных и асинхронных погружных электродвигателей от тока.

У вентильных — практически линейно, у асинхронных двигателей присутствует значительный ток холостого хода как минимум половина от номинального, что ухудшает его энергетические характеристики при частичной нагрузке.

Пусковые токи вентильных и асинхронных электродвигателей.

Для вентильного двигателя (как и для асинхронного с частотником) пусковой ток не превышает рабочий. Для асинхронного двигателя с прямым пуском пусковой ток в 5-7 раз больше рабочего.

Борьба за снижения пусковых токов в асинхронных двигателях.

Изменение конструкции асинхронного двигателя снижающее пусковые токи одновременно ухудшают энергетические характеристики в номинальном режиме. В связи с этим наиболее предпочтительным является применение частотных преобразователей, которые позволяют применять конструкции двигателя с оптимальными энергетическими характеристиками без оглядки на пусковые токи (при прямом включении двигателя, спроектированного для работы с частотником пусковой ток может превышать рабочий более чем в 10 раз!).

В чем отличие структуры цены вентильных и асинхронных электродвигателей?

Цена вентильного электродвигателя = цена асинхронного электродвигателя — стоимость обмотки ротора + стоимость постоянных магнитов. (Магниты в разы стоят дороже меди, но с единицы длины вентильного электродвигателя снимается мощность примерно в два раза большая чем у асинхронного).

Можно ли вращать вентильный электродвигатель станцией управления от асинхронного двигателя?

Можно, если эта станция с частотным преобразователем, но при этом не удастся в полной мере реализовать преимущества вентильного двигателя при работе с трансформатором и длинной линией (высока вероятность опрокидывания при резком изменении нагрузки).

Можно ли вращать асинхронный двигатель от станции управления вентильным электродвигателем?

Возможно создание алгоритма для такой работы, но энергетическая эффективность будет понижена.

Чем определяется различие КПД вентильных и асинхронных электродвигателей?

За поле ротора в асинхронном двигателе мы платим по счетчику, а в вентильном — один раз при изготовлении.

Разница КПД 6-8% в пользу погружного вентильного электродвигателя — это много или мало?

6-8% разницы КПД — это 50-80% разницы в потерях и соответственное снижение перегрева двигателя и как следствие — повышение надежности (при снижении температуры обмотки на 10 градусов наработка на отказ увеличивается в 2-4 раза!). Однако, получение экономического эффекта возможно только при правильном подборе и выводе на режим погружного оборудования, поскольку КПД насоса работающего не в режиме может уменьшаться в 2 и более раз, что сводит на нет эффект от повышенных энергетических характеристик вентильного электродвигателя. Таким образом применение вентильных электродвигателей повышает требования к квалификации технологов и исследователей.

---

FAQ: вентильные двигатели в составе погружной установки

Что является пагубным для погружного оборудования?

Наиболее вредным для установки является работа в режиме срыва подачи и первоначального выхода на режим, поскольку отсутствует течение жидкости вокруг двигателя и через насос. Вентильный электродвигатель значительно более терпимый к этим режимам. Известны случаи, когда они несколько суток работали в режиме срыва подачи на оборотах близких к максимальным. Для асинхронного двигателя такие условия — неминуемая гибель. Это связано со значительно меньшим уровнем потерь и соответственно меньшим тепловыделением у вентильных электродвигателей. При выводе на режим вентильные двигатели в отличие от асинхронных не требуют останова для охлаждения. У технологов, длительно эксплуатируемых вентильные электродвигатели сложилось мнение что, сжечь вентильный электродвигатель при исправной грозозащите практически невозможно, поэтому его применяют на наиболее сложных скважинах, где зачастую сожжен не один асинхронник.

Всегда ли есть смысл устанавливать оборудование с вентильным двигателям?

Если характеристики скважины известны и можно гарантировать выход насоса на оптимальный режим при применении асинхронного двигателя прямого пуска, то его применение может оказаться экономически более выгодным из-за более низкой стоимости установки. Асинхронный двигатель с частотником практически всегда менее эффективен чем вентильный привод.

Синхронные электродвигатели. Работа и применение. Особенности

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

Как устроен синхронный двигатель?

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

Синхронный двигатель и его разновидности

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

Синхронный двигатель и принцип его работы

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

Синхронный двигатель и его особенности

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

Чем синхронный двигатель от асинхронного отличается такой вопрос часто задают на различных форумах.

Чем синхронный от асинхронного двигателя отличается

Основное отличие в том, что у асинхронного двигателя скорость вращения ротора всегда меньше, скорости вращения магнитного поля в то время как у синхронного же двигателя скорость ротора или равна или в особенных случаях конструкции кратна скорости ротора.
А так много отличий на самомм деле, но это самые основные из-за них они собственно говоря так и называются.

Асинхронные двигатели имеют простую конструкцию и надежны в эксплуатации. Недостатком асинхронных двигателей является трудность регулирования их частоты вращения.
Чтобы реверсировать трехфазный асинхронный двигатель (изменить направление вращения двигателя на противоположное), необходимо поменять местами две фазы, то есть поменять местами два любых линейных провода, подходящих к обмотке статора двигателя.
Т.е это достаточно дешевый двигатель/, который применяется везде, синхронную машину найти крайне тяжело.

В отличие от асинхронного двигателя частота вращения синхронного двигателя постоянная при различных нагрузках. Синхронные двигатели находят применение для привода машин постоянной скорости (насосы, компресоры, вентиляторы) ими легко управлять.
Отличить можно по количеству оборотав на табличке (если там явно неуказан тип машины), у ассинхронников не круглое число оборотов, 950 об/мин у синхронной машины 1000 об/мин.

В данной статье рассмотрим принципиальные отличия синхронных электродвигателей от асинхронных, чтобы каждый читающий эти строки мог бы эти различия четко понимать.

Асинхронные электродвигатели более широко распространены сегодня, однако в некоторых ситуациях синхронные двигатели оказываются более подходящими, более эффективными для решения конкретных промышленных и производственных задач, об этом будет рассказано далее.

Прежде всего давайте вспомним, что же вообще такое электродвигатель. называется электрическая машина, предназначенная для преобразования электрической энергии в механическую энергию вращения ротора, и служащая в качестве привода для какого-нибудь механизма, например для приведения в действие подъемного крана или насоса.

Еще в школе всем рассказывали и показывали, как два магнита отталкиваются одноименными полюсами, а разноименными — притягиваются. Это . Но существуют и переменные магниты. Каждый помнит рисунок с проводящей рамкой, расположенной между полюсами подковообразного постоянного магнита.

Горизонтально расположенная рамка, если по ней пустить постоянный ток, станет поворачиваться в магнитном поле постоянного магнита под действием пары сил (Сила Ампера), пока не будет достигнуто равновесие в вертикальном положении.

Если затем по рамке пустить постоянный ток противоположного направления, то рамка повернется дальше. В результате такого попеременного питания рамки постоянным током то одного, то другого направления, достигается непрерывное вращение рамки. Рамка здесь представляет собой аналог переменного магнита.

Приведенный пример с вращающейся рамкой в простейшей форме демонстрирует принцип работы синхронного электродвигателя. У любого синхронного электродвигателя на роторе есть обмотки возбуждения, на которые подается постоянный ток, формирующий магнитное поле ротора. Статор же синхронного электродвигателя содержит обмотку статора, для формирования магнитного поля статора.

При подаче на обмотку статора переменного тока, ротор придет во вращение с частотой, соответствующей частоте тока в обмотке статора. Частота вращения ротора будет синхронна частоте тока обмотки статора, поэтому такой электродвигатель называется синхронным. Магнитное поле ротора создается током, а не индуцируется полем статора, поэтому синхронный двигатель способен держать синхронные номинальные обороты независимо от мощности нагрузки, разумеется, в разумных пределах.

Асинхронный электродвигатель в свою очередь отличается от синхронного. Если вспомнить рисунок в рамкой, и рамку просто накоротко замкнуть, то при вращении магнита вокруг рамки, индуцируемый в рамке ток создаст магнитное поле рамки, и рамка будет стремиться догнать магнит.

Частота вращения рамки под механической нагрузкой будет всегда меньше частоты вращения магнита, и частота не будет поэтому синхронной. Этот простой пример демонстрирует принцип действия асинхронного электродвигателя.

В асинхронном электродвигателе вращающееся магнитное поле формируется переменным током обмотки статора, расположенной в его пазах. Ротор типичного асинхронного двигателя обмоток как таковых не имеет, вместо этого на нем расположены накоротко соединенные стержни (ротор типа «беличья клетка»), такой ротор называется короткозамкнутым ротором. Бывают еще асинхронные двигатели с фазным ротором, там ротор содержит обмотки, сопротивление и ток в которых можно регулировать реостатом.

Итак, в чем же принципиальное отличие асинхронного электродвигателя от синхронного? С виду внешне они похожи, порой даже специалист не отличит по внешним признакам синхронный электродвигатель от асинхронного. Главное же отличие заключается в устройстве роторов. Ротор асинхронного электродвигателя не питается током, а полюса на нем индуцирутся магнитным полем статора.

Ротор синхронного двигателя имеет обмотку возбуждения с независимым питанием. Статоры синхронного и асинхронного двигателя устроены одинаково, функция в каждом случае одна и та же — создание вращающегося магнитного поля статора.

Обороты асинхронного двигателя под нагрузкой всегда на величину скольжения отстают от вращения магнитного поля статора, в то время как обороты синхронного двигателя равны по частоте «оборотам» магнитного поля статора, поэтому если обороты должны быть постоянными при различных нагрузках, предпочтительней выбирать синхронный двигатель, например в приводе гильотинных ножниц лучше всего справится со своей задачей мощный синхронный двигатель.

Область применения асинхронных двигателей сегодня очень широка. Это всевозможные станки, транспортеры, вентиляторы, насосы, — все то оборудование, где нагрузка сравнительно стабильна, или снижение оборотов под нагрузкой не критично для рабочего процесса.

Некоторые компрессоры и насосы требуют постоянной частоты вращения при любой нагрузке, на такое оборудование ставят синхронные электродвигатели.

Синхронные двигатели дороже в производстве, чем асинхронные, поэтому если есть возможность выбора и небольшое снижение оборотов под нагрузкой не критично, приобретают асинхронный двигатель.

Прежде чем разобраться, в чём их отличие, необходимо выяснить, что такое электродвигатель? Электродвигатель – это электрическая машина, которая приводится в действие от электроэнергии и служит приводом для других механизмов.

Объяснение принципа работы синхронного электродвигателя для «чайников»

С детства мы помним, что два магнита, если их приблизить друг к другу, в одном случае притягиваются, а в другом отталкиваются. Происходит это, в зависимости от того, что какими сторонами магнитов мы их соединяем, разноимённые полюса притягиваются, а одноимённые отталкиваются. Это – постоянные магниты, у которых магнитное поле присутствует постоянно. Существуют и переменные магниты.

В школьном учебнике по физике есть рисунок, где изображён электромагнит в виде подковы и рамка с полукольцами на концах, которая расположена между его полюсами.

При расположении рамки в горизонтальном положении в пространстве между полюсами магнитов, из-за того, что магнит притягивает разноимённые полюса и отталкивает одноимённые, на рамку подаётся ток, одинакового знака. Вокруг рамки появляется электромагнитное поле (вот пример переменного магнита!), полюса магнитов притягивают рамку, и она поворачивается в вертикальное положение. При достижении вертикали, на рамку подаётся ток противоположного знака, электромагнитное поле рамки меняет полюсность, и полюса постоянного магнита начинают отталкивать рамку, вращая её до горизонтального положения, после чего цикл вращения повторяется.

В этом заключается принцип работы электродвигателя. Причём, примитивного синхронного электродвигателя!

Итак, примитивный синхронный электродвигатель работает, когда на рамку подаётся ток. У настоящего синхронного электродвигателя, роль рамки выполняет ротор с катушками проводов, называемых обмотками, на которые подаётся ток (они служат источниками электромагнитного поля). А роль подковообразного магнита выполняет статор, изготовленный либо из набора постоянных магнитов, либо тоже из катушек проводов (обмоток), которые, при подаче тока являются также источниками электромагнитного поля.

Ротор синхронного электродвигателя будет вращаться с такой же частотой, с какой меняется ток, подаваемый на клеммы обмотки, т.е. синхронно. Отсюда название этого электродвигателя.

Объяснение принципа работы асинхронного электродвигателя для «чайников»

Вспоминаем описание рисунка в предыдущем примере. Та же рамка, расположенная между полюсами подковообразного магнита, только её концы не имеют полуколец, они соединены между собой.

Теперь начинаем вращать вокруг рамки подковообразный магнит. Вращаем его медленно и наблюдаем за поведением рамки. До некоторых пор рамка остаётся неподвижной, а потом, при повороте магнита на определённый угол, рамка начинает вращение вслед за магнитом. Вращение рамки запаздывает по сравнению со скоростью вращения магнита, т.е. она вращается не синхронно с ним – асинхронно. Вот и получается, что это примитивный асинхронный электродвигатель.

Вообще-то роль магнитов в настоящем асинхронном двигателе служат обмотки, расположенные в пазах статора, на которые подаётся ток. А роль рамки, выполняет ротор, в пазы которого вставлены металлические пластины, соединённые между собой на коротко. Поэтому такой ротор называется короткозамкнутым.

В чём же отличия синхронного и асинхронного электродвигателей?

Если поставить рядом два современных электродвигателя одного и другого типа, то по внешним признакам их отличить трудно даже специалисту.

По существу, их главное отличие рассмотрено в приведённых примерах принципов работы этих электродвигателей. Они отличаются по конструкции роторов . Ротор синхронного электродвигателя состоит из обмоток, а ротор асинхронного представляет собой набор пластин.

Статоры одного и другого электродвигателей почти неотличимы и представляют собой набор обмоток, однако, статор синхронного электродвигателя может быть набран из постоянных магнитов.

Обороты синхронного двигателя соответствуют частоте подаваемого на него тока, а обороты асинхронного несколько отстают от частоты тока.

Отличаются они и по сферам применения . Например, синхронные электродвигатели ставят для привода оборудования, которое работает с постоянной скоростью вращения (насосы, компрессоры и т.д.) не снижая её с увеличением нагрузки. А вот асинхронные электродвигатели снижают частоту вращения при увеличении нагрузки.

Синхронные электродвигатели конструктивно сложней, а значит, и дороже асинхронных электродвигателей.

Существуют различные виды электродвигателей, и очень часто возникает вопрос, в чем же отличия между синхронным и асинхронным двигателем. В асинхронном обмотки, расположенные в статоре, создают вращающееся магнитное поле, взаимодействующее с токами, образующимися в роторе, благодаря чему он приходит во вращающееся состояние. Поэтому, в настоящее время, наиболее популярным считается простой и надежный асинхронный электродвигатель, имеющий короткозамкнутый ротор.

Асинхронный двигатель

В его пазах расположены токопроводящие стержни из алюминия или меди, соединенные своими концами с кольцами из такого же материала, которые производят короткое замыкание этих стержней. Поэтому, ротор и называется короткозамкнутым. Вихревые токи, взаимодействующие с полем, вызывают вращение ротора со скоростью, меньшей, чем скорость вращения самого поля. Таким образом, весь двигатель получил название асинхронного. Это движение получило название относительного скольжения, поскольку скорости ротора и магнитного поля неравны и магнитное поле не пересекается с токопроводящими стержнями ротора. Поэтому, они не создают вращающийся момент.

Принципиальным отличием обоих видов двигателей является исполнение ротора. В синхронном он представляет собой постоянный магнит относительно небольшой мощности или такой же электромагнит. Вращающийся магнит, создающий статора, приводит в движение магнитный ротор. Скорость движения статора и ротора, в этом случае, одинаковая. Поэтому, данный двигатель получил название синхронного.

Особенности синхронного двигателя

Синхронный двигатель отличается возможностью значительного опережения током напряжения по фазе. Повышая коэффициент мощности по типу конденсаторных батарей.

Асинхронные электродвигатели отличаются простотой конструкции и надежностью в эксплуатации. Единственный недостаток этих агрегатов заключается в достаточной трудности регулировки частоты их вращения. асинхронные двигатели могут быть легко реверсированы, то есть вращение двигателя может измениться на противоположное направление. Для этого, достаточно изменить место расположения двух линейных проводов или фаз, которые замыкаются на обмотку статора. В отличие от синхронного, это простой и дешевый двигатель, применяющийся повсеместно.

Синхронный и асинхронный двигатель имеет еще и такое важное отличие, как постоянная частота вращения у первого при различных нагрузках. Поэтому их применяют в приводах машин, требующих постоянных скоростей, например, в компрессорах, насосах или вентиляторах, поскольку они очень легки в управлении.

Классификация электродвигателей

Разница между синхронным двигателем и асинхронным двигателем

Разница между синхронным двигателем и асинхронным двигателем:

В этом мы увидим основное различие между синхронным двигателем и асинхронным двигателем. Синхронные двигатели вращают скорость вращающегося магнитного поля, скорость постоянна, у них только одна скорость, что означает, что скорость двигателя всегда синхронизирована с частотой питания.

Асинхронный двигатель

работает по принципу вращающегося трансформатора; магнитный поток ротора всегда пытается поймать магнитное поле статора.Поскольку скорость асинхронного двигателя меньше синхронной скорости двигателя. Синхронная скорость двигателя Ns = 120f / P

.

1. 1. Для данной частоты синхронный двигатель работает с постоянной скоростью (синхронная скорость), скорость двигателя не зависит от нагрузки двигателя. Везде, где работает асинхронный двигатель, скорость уменьшается по мере увеличения нагрузки двигателя. Принцип асинхронного двигателя состоит в том, чтобы уловить синхронную скорость двигателя; Вращающееся магнитное поле пытается достичь своей первоначальной синхронной скорости.
   2. Коэффициент мощности двигателя: Синхронный двигатель может работать как с опережающим, так и с запаздывающим коэффициентом мощности в зависимости от его возбуждения, но асинхронный двигатель не может работать с опережающим коэффициентом мощности, индукция работает с отстающим коэффициентом мощности.
   3. Синхронные двигатели — это двигатели с двойным возбуждением, что означает, что им нужны две обмотки и два отдельных возбуждения, в то время как асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором имеют только одну обмотку. Но асинхронные двигатели с контактным кольцом имеют двойную обмотку, которая имеет намотанный ротор для увеличения сопротивления обмотки ротора, однако этим двигателям не требуется отдельная система возбуждения, как у асинхронного двигателя.Приложенного к статору напряжения достаточно для запуска двигателя.
   4. Синхронный двигатель может использоваться как генератор для подачи электричества, но асинхронный двигатель никогда не производит электричество, он потребляет электричество.
   5. Синхронные двигатели не являются самозапускающимися двигателями, тогда как асинхронные двигатели являются самозапускающимися двигателями, для них не требуется отдельное пусковое оборудование.
   6. Синхронные двигатели имеют более высокий КПД, чем асинхронные двигатели
   7. Синхронные двигатели дороже, почти 25% стоимости двигателей приходится на обмотки ротора, но асинхронные двигатели дешевле
   8. Используется в приложениях с постоянной скоростью; скорость асинхронного двигателя может изменяться.

Предыдущая статьяРазница между силовым трансформатором и распределительным трансформаторомСледующая статьяКаков рейтинг Icu Ics Icw Icm автоматического выключателя

Разница между асинхронным двигателем и синхронным двигателем

В этой статье рассматриваются ключевые различия между асинхронным двигателем и синхронным двигателем на основе нескольких важных факторов такие как конструкция, пусковой механизм, возбуждение, регулирование скорости, коэффициент мощности, изменение нагрузки, стоимость, скольжение, эффективность и приложения.

Асинхронный двигатель является наиболее распространенным типом двигателей переменного тока. Он относительно недорог в изготовлении, очень прочен и не требует значительного обслуживания. Однофазные асинхронные двигатели используются в жилых и коммерческих помещениях, но промышленность полагается на трехфазные асинхронные двигатели для их плавной работы и более высокого КПД.

Синхронный двигатель преобразует электрическую энергию в механическую. Синхронный двигатель обеспечивает крутящий момент и мощность, когда он работает с синхронной скоростью.Это настоящий двигатель с постоянной скоростью, при условии, что электрическая частота постоянна. Недостатком синхронной скорости является то, что для нее требуется система возбуждения, которая увеличивает первоначальные и текущие затраты на двигатель.

Характеристики	Синхронный двигатель	Асинхронный двигатель
Конструкция	Конструкция, конструкция и конструкция сложны	Конструкция проще, особенно в случае конструкции ротора с сепаратором .
Пусковой механизм	Пусковой механизм необходим для первоначального вращения ротора близко к синхронной скорости.	Пусковой механизм не требуется.
Возбуждение	Для возбуждения ротора требуется отдельный источник постоянного тока.	Ротор возбуждается наведенной ЭДС, поэтому отдельный источник не требуется.
Контроль скорости	Контроль скорости невозможен.	Регулировка скорости возможна разными способами.
Скорость против нагрузки	По мере увеличения нагрузки угол нагрузки увеличивается, сохраняя постоянную скорость. (независимо от изменения нагрузки)	По мере увеличения нагрузки скорость продолжает снижаться. (зависит от изменения нагрузки)
Коэффициент мощности	Изменяя возбуждение, можно регулировать коэффициент мощности двигателя. (запаздывающий / опережающий)	Всегда работает с запаздывающим коэффициентом мощности.
Повышение коэффициента мощности	Может использоваться в качестве синхронного конденсатора для повышения коэффициента мощности.	Не может использоваться в качестве синхронного конденсатора.
Изменение нагрузки	Двигатель чувствителен к резким изменениям нагрузки и результатам колебаний.	Явление охоты отсутствует.
Стоимость	Двигатель дорог и требует частого обслуживания	Двигатель дешев, особенно ротор с сепаратором, и требует меньшего обслуживания.
Скольжение	Ноль	0
Эффективность	Они более эффективны.	Они менее эффективны.
Приложения	Они используются в синхронных часах, прецизионных сервомеханизмах и магнитофонах.	Трехфазные асинхронные двигатели широко используются в различных промышленных приложениях, тогда как однофазные асинхронные двигатели используются в различных бытовых приборах.

Разница между асинхронным двигателем и синхронным двигателем

Двигатель, используемый для преобразования электрической энергии в механическую. По источнику питания двигатели классифицируются как двигатели переменного тока и двигатели постоянного тока.

Асинхронный двигатель и синхронный двигатель являются двигателями переменного тока. Асинхронный двигатель широко используется в промышленности. Синхронный двигатель всегда работает на синхронной скорости. В этой статье мы объясним разницу между асинхронным двигателем и синхронным двигателем.

Прежде чем читать эту статью, кратко ознакомьтесь с асинхронным двигателем и синхронным двигателем.

Разница между асинхронным двигателем и синхронным двигателем

Различия между асинхронным двигателем и синхронным двигателем перечислены ниже.

Фактор, влияющий на двигатель	Асинхронный двигатель	Синхронный двигатель
Система питания	На обмотку статора двигателя подается трехфазный переменный ток.	Трехфазный переменный ток подается на обмотку статора, а постоянный ток подается на обмотку ротора.
Тип возбуждения	Это двигатель с однокамерным возбуждением. Не требует подачи постоянного тока для возбуждения.	Это двигатель с двойным возбуждением, и для его возбуждения требуется дополнительный источник постоянного тока.
Принцип работы	Асинхронный двигатель работает по принципу электромагнитной индукции.	Он работает по принципу возбуждения ротора от источника постоянного тока и заставляет его вести себя как электромагнит.Это сделано для синхронизации с синхронной скоростью магнитного поля.
Скорость ротора	Он вращается со скоростью меньше синхронной скорости.	Он всегда вращается со скоростью синхронной скорости.
Стоимость	Асинхронный двигатель того же номинала стоит дешевле синхронного двигателя.	При таком же номинале стоимость синхронного двигателя больше, чем асинхронного двигателя.
КПД	КПД двигателя немного меньше КПД синхронного двигателя.	Этот тип двигателя имеет более высокий КПД.
Техническое обслуживание	Требуется меньше обслуживания.	Требуется больше обслуживания.
Эксплуатация	Легко работать.	Работа этого двигателя сложна.
Влияние нагрузки	Если нагрузка увеличивается, скорость двигателя уменьшается.	Скорость останется постоянной даже при изменении нагрузки.
Охота	При резком изменении нагрузки не будет охоты.	Будет охота при резком изменении нагрузки.
Строительство	Конструкция этого двигателя очень проста и надежна.	Конструкция этого двигателя сложна по сравнению с асинхронным двигателем.
Начиная с	Это самозапускающийся двигатель.	Это не самозапускающийся двигатель. Он должен набрать синхронную скорость, прежде чем он будет синхронизирован с источником переменного тока.
Коэффициент мощности	Работает только с отстающим коэффициентом мощности.Коэффициент мощности очень низкий при небольшой нагрузке.	Может работать с опережающим или запаздывающим коэффициентом мощности. Его можно изменить, изменив возбуждение.
Приложение	Используется там, где не требуется высокий пусковой момент, например; Станок токарный, Кран, Подъемник, Насос, Компрессор, Пресс-машина и др.	Этот тип двигателя используется там, где требуется постоянная и точная скорость, например, Часы, Магнитофон, Шаровые мельницы, Привод робота и т. Д.

994 просмотров всего, сегодня 1 просмотров

Разница между асинхронными и синхронными двигателями

Как асинхронные, так и синхронные двигатели широко используются в электротехнической промышленности. В этой статье представлены 10 основных различий между асинхронными и синхронными двигателями.

	Асинхронный двигатель	Синхронный двигатель
Скорость	Скорость ниже синхронной.	Работает с синхронной скоростью.
Поле постоянного тока	Постоянный ток возбуждения не требуется	Требуется постоянный ток возбуждения
Строительство	Беличья клетка не содержит контактное кольцо и щетки Ротор с обмоткой имеет контактное кольцо и щетки.	Контактные кольца и щетки
Тип ротора	Беличья клетка или рана	Явнополюсный ротор
П.F	Отставка	Опережающий, запаздывающий или единичный
Стоимость	дешевые	Дорого
Конструкция	Простой	Сложное
Техническое обслуживание	Требует небольшого обслуживания	Требуется дополнительное обслуживание
Накладка	0 <Скольжение <1	Требуется дополнительное обслуживание
Конструкция ротора	Замыкание стержней ротора на концевые кольца	Обмотки ротора

Строительство

Ротор

• Синхронные двигатели: Обычно они содержат ротор с явнополюсным типом.
• Асинхронные двигатели: Ротор может быть как с короткозамкнутым ротором, так и с фазным ротором. Его ротор состоит из медных или алюминиевых стержней, установленных рядом с поверхностью ротора. Прутки закорачивают на концах с помощью колец.

Статор

Типичный трехфазный статор имеет три фазные обмотки, которые установлены в пазах многослойного стального сердечника. Вся конструкция состоит из трех однофазных обмоток, которые электрически разнесены под углом 120 градусов.Синхронные и асинхронные двигатели аналогичны с точки зрения конструкции статора.

рабочий

• Синхронный двигатель: С помощью тока возбуждения в роторе двигателя создается устойчивое магнитное поле. Трехфазный ток создается в двигателе путем приложения напряжения к статору, в результате чего создается вращающееся магнитное поле. Поле ротора преследует магнитное поле статора, но никогда не достигает его.
• Асинхронный двигатель: Не требует отдельного постоянного тока возбуждения.Вместо этого напряжение ротора индуцируется, а не физически.

Синхронная скорость

Синхронная скорость двигателя связана с числом полюсов и рабочей частотой следующим соотношением:

Скорость = (120 * f) / P

• Синхронный двигатель: Всегда работает с синхронной скоростью.
• Асинхронный двигатель: Всегда работает на скорости ниже синхронной.

Накладка

Скольжение представляет собой отношение скорости двигателя как разность скорости магнитных полей и скорости вала.

Математически,

с = {(η (синхронизация) — η (м)) / η (синхронизация)} * 100

где

η (синхронизация) = Скорость магнитных полей

η (м) = Механическая частота вращения вала

с = скольжение

• Синхронный двигатель: Всегда вращается с синхронной скоростью и его скольжение = 0
• Асинхронный двигатель: Его скольжение всегда больше нуля, но меньше 1

Прочие отличия

1. На основе конструкции синхронный двигатель сложен, он требует большего обслуживания и обращения, чем асинхронный двигатель.
2. Асинхронный двигатель на меньше по размеру для того же номинала и является прочным и простым в обращении двигателем.

Вот и вся разница между синхронными и асинхронными двигателями.

Разница между синхронным двигателем и асинхронным двигателем

Он всегда работает с синхронной скоростью. Следовательно, он называется синхронным. мотор.	Он всегда работает со скоростью, немного меньшей, чем синхронная скорость. Таким образом, он называется асинхронным двигателем.
Синхронный двигатель — это машина двойного возбуждения, т. Е. Его якорь. обмотка подключена к источнику переменного тока, а ее обмотка возбуждения возбуждается от источника постоянного тока.	Асинхронный двигатель — это машина с однократным возбуждением, то есть ее статор. обмотка запитана от источника переменного тока.
Его скорость не зависит от нагрузки.	Его скорость уменьшается с увеличением нагрузки.
Он не запускается автоматически. Для запуска требуются внешние средства.	Асинхронный двигатель имеет самозапускающийся момент.
Синхронный двигатель более эффективен, чем асинхронный двигатель тот же рейтинг	КПД асинхронного двигателя ниже, чем у синхронного двигателя того же номинала.
Синхронный двигатель может работать в широком диапазоне коэффициентов мощности, как с запаздыванием, так и с опережением.	Асинхронный двигатель работает только с отстающим коэффициентом мощности.
Коэффициент мощности синхронного двигателя можно изменить, изменив его возбуждение.	Коэффициент мощности асинхронного двигателя не регулируется. Он становится очень плохим (запаздывающим) при высоких нагрузках.
Нет относительного движения между вращающимся магнитным полем статора (RMF) а ротор необходим для работы синхронного двигателя.	Для работы асинхронного двигателя должен быть относительный движение между статором RMF и ротором.
Синхронный двигатель того же номинала дороже, чем индукционный. мотор.	Асинхронный двигатель дешевле синхронного.
Синхронный двигатель имеет сложную конструкцию.	Асинхронный двигатель имеет более простую конструкцию, чем синхронный двигатель.
Синхронный двигатель имеет высокий пусковой момент по сравнению с асинхронным двигателем.	Асинхронный двигатель имеет меньший пусковой момент.
Синхронные двигатели экономичны при скоростях ниже 300 об / мин.	Асинхронные двигатели экономичны при скоростях выше 600 об / мин.
Синхронные двигатели требуют возбуждения постоянного тока на роторе.	Асинхронные двигатели не требуют возбуждения ротора.
Приложения — Привод механических нагрузок с постоянной скоростью, коррекция коэффициента мощности электрических систем и т. Д.	Приложения — Асинхронные двигатели используются только для привода механических нагрузок.

Разница между асинхронным двигателем и синхронным двигателем

С.нет.	Синхронный двигатель	Асинхронный двигатель
1.	Это не запускается автоматически.	Это самозапускается.
2.	Строительство сложное.	Конструкция проста, особенно в случае двигателя с сепаратором.
3.	Он работает с постоянной скоростью, т.е. синхронной скоростью, независимо от нагрузки.	Он не может работать с синхронной скоростью. Скорость уменьшается с увеличением нагрузки.
4.	Контроль скорости невозможен.	Возможна регулировка скорости.
5.	Это машина с двойным возбуждением и требует возбуждения постоянным током.	Это машина с однократным возбуждением и не требует возбуждения постоянным током.
6.	Он может работать с широким диапазоном коэффициентов мощности как с запаздыванием, так и с опережением.	Он всегда работает с запаздывающим коэффициентом мощности.
7.	Он используется как для подачи механических нагрузок, так и для п.т. улучшение.	Он используется только для подачи механических нагрузок.
8.	Его крутящий момент менее чувствителен к изменению напряжения питания.	Его крутящий момент более чувствителен к изменению напряжения питания.
9.	Охота начинается при внезапном изменении нагрузки.	Феномен охоты отсутствует.
10.	Это очень экономично и требует ухода.	Это дешевле и почти не требует обслуживания, особенно в случае двигателей с сепаратором.

Вопрос: В чем разница между синхронным двигателем и асинхронным двигателем?

Посмотреть все

Какой асинхронный двигатель лучше или синхронный двигатель?

Синхронный двигатель может использоваться для коррекции коэффициента мощности в дополнение к подаче крутящего момента для привода механических нагрузок, тогда как асинхронный двигатель используется только для привода механических нагрузок.Синхронный двигатель более эффективен, чем асинхронный двигатель с той же мощностью и номинальным напряжением.

В чем разница между синхронным двигателем и асинхронным двигателем?

Синхронный двигатель — это машина, скорость ротора которой равна скорости магнитного поля статора. Асинхронный двигатель — это машина, ротор которой вращается со скоростью меньше синхронной. Асинхронный двигатель переменного тока известен как асинхронный двигатель. Синхронный двигатель не имеет пробуксовки.

Что такое синхронный двигатель?

Синхронный электродвигатель — это электродвигатель переменного тока, в котором в установившемся режиме вращение вала синхронизируется с частотой питающего тока; период вращения в точности равен целому числу циклов переменного тока.Синхронный двигатель и асинхронный двигатель являются наиболее широко используемыми типами двигателей переменного тока.

Что такое синхронный асинхронный двигатель?

Синхронный асинхронный двигатель. В приложениях, где требуются высокий пусковой момент и постоянная скорость, можно использовать синхронные асинхронные двигатели. Он имеет преимущества как синхронных, так и асинхронных двигателей. Двигатель подключен к возбудителю, который выдает постоянный ток. питание двигателя через контактные кольца.

Почему он называется синхронным двигателем?

Следовательно, ротор вращается с той же скоростью, что и вращающееся магнитное поле.Это связано с тем, что двигатель называется синхронным двигателем. Это двигатель с постоянной скоростью, потому что, несмотря на увеличение нагрузки, двигатель работает с той же синхронной скоростью.

Каковы преимущества синхронного двигателя?

Одним из основных преимуществ использования синхронного двигателя является возможность управления коэффициентом мощности. Синхронный двигатель с избыточным возбуждением может иметь опережающий коэффициент мощности и может работать параллельно с асинхронными двигателями и другими нагрузками с отстающим коэффициентом мощности, тем самым улучшая коэффициент мощности системы.

Какие типы двигателей?

К наиболее распространенным электродвигателям, используемым сегодня, относятся:

• Бесщеточные двигатели переменного тока. Бесщеточные двигатели переменного тока — одни из самых популярных в управлении движением.
• Электродвигатели постоянного тока с щеточным покрытием. В щеточном двигателе постоянного тока ориентация щетки на статоре определяет ток.
• Бесщеточные двигатели постоянного тока.
• Прямой привод.
• Линейные двигатели.
• Серводвигатели.
• Шаговые двигатели.

Для чего нужен двигатель?

Электродвигатель — это электрическая машина, преобразующая электрическую энергию в механическую. Большинство электродвигателей работают за счет взаимодействия магнитного поля электродвигателя и электрического тока в проволочной обмотке, создавая силу в виде вращения вала.

У всех двигателей переменного тока есть щетки?

Да! Меня удивляют некоторые из этих ответов. Практически любые двигатели переменного тока с регулируемой скоростью имеют «щетки» или втягивающуюся форму.Двигатели с якорем, некоторые асинхронные двигатели и синхронные двигатели.

Почему возбуждение всегда постоянное?

Для успешной работы генератора он должен выдавать синусоидальное переменное напряжение определенной частоты.