Порівняння синхронних та асинхронних високовольтних електродвигунів. Асинхронний та синхронний електродвигуни

31.03.2019

Двигун

Принципова відмінність синхронного двигуна від асинхронного полягає у виконанні ротора. Останній у синхронного двигуна є магніт, виконаний (при відносно невеликих потужностях) на базі постійного магніту або на основі електромагніту. Оскільки різноїменні полюси магнітів притягуються, то магнітне поле статора, що обертається, яке можна інтерпретувати як магніт, що обертається, захоплює за собою магнітний ротор, причому їх швидкості рівні. Це пояснює назву двигуна – синхронний.

На закінчення відзначимо, що на відміну від асинхронного двигуна, у якого зазвичай не перевищує 0,8 ... 0,85, у синхронного двигуна можна досягти більшого значення і зробити навіть так, що струм випереджатиме напругу по фазі. У цьому випадку, подібно до конденсаторних батарей, синхронна машина використовується для підвищення коефіцієнта потужності.

Асинхронні двигуни мають просту конструкціюта надійні в експлуатації. Недоліком асинхронних двигунів є труднощі регулювання їхньої частоти обертання.

Щоб реверсувати трифазний а синхронний двигун(Змінити напрямок обертання двигуна на протилежне), необхідно поміняти місцями дві фази, тобто поміняти місцями два будь-які лінійні дроти, що підходять до обмотки статора двигуна.

Тобто це досить дешевий двигун, який застосовується скрізь, синхронну машину знайти дуже важко.

На відміну від асинхронного двигуна частота обертання синхронного двигуна стала при різних навантаженнях. Синхронні двигуни знаходять застосування для приводу машин постійної швидкості(Насоси, компресори, вентилятори) ними легко керувати.

Відрізнити можна за кількістю оборотів на табличці (якщо там явно не зазначений тип машини), у асинхронного не кругле число оборотів, 950 об/хв у синхронної машини 1000 об/хв.

Синхронні двигуни управляються так само складно як і асинхронні, т.к. вимагають управління частотою напруги, що підводиться. Вони мають абсолютно жорстку механічну характеристикуЦе означає, що як би не змінювалося навантаження на валу двигуна, він буде мати ту саму частоту обертання. Природно, навантаження має змінюватися в розумних межах, є значення критичного моменту навантаження, при якому двигун "випадає" із синхронного режиму, що загрожує його поломкою. До основних недоліків відноситься те, що обмотку збудження необхідно мати. постійним струмом, також наявність ковзного контакту " щітка-контактне кільце", Складність пуску.

Найчастіше синхронні машини використовують як генератори, взагалі переважна більшість генераторів - синхронні, починаючи з тих, які встановлюються на автомобілях, і закінчуючи тими, які стоять на АЕС. З-поміж інших вони найбільш надійні, мають найбільший ККД, простіше за інших в обслуговуванні.

ККД машинине залежить від косинуса фі електричної машини. ККД залежить в основному тільки від втрат в обмотці (втрати в міді), в магнітопроводі (втрати в сталі), механічних втрат і додаткових втрат. Також ККД машини залежить від її навантаження, при цьому максимум (ККД) спостерігається в точці, коли втрати в сталі та в міді рівні, як правило, це спостерігається, коли навантаження становить 75-80% від номінальної потужності машини.

Враховуючи особливості виробництва електричних машин маємо що із зростанням потужності випущеної машини, втрати зростають не пропорційно, тому потужні електричні машини можуть мати ККД, що досягає 99%.

Ротор рухається «сам собою». У ньому спочатку немає ні магнітного поля, на нього не подається жодної електричної напруги. Він навіть повинен бути виготовленим із заліза - магнітного металу. Ну а ось, мабуть ти, варто підключити до двигуна трифазну напругу, і ротор закрутився. Без жодного підштовхування. Але по-своєму.

Два види електродвигунів змінного струму

Асинхронні двигуни – наївна простота

Ротор то наздоганяє хвилю, то трохи відстає, бо синхронно з нею бігти просто не може. Таке явище назвали «ковзанням», наздогнавши магнітне поле, що біжить, ротор з біличною клітиною втрачає магнітну індукцію і далі деякий час просто ковзає по інерції. А коли тертя або навантаження змушують його відстати від поля, що біжить, він знову «відчує» в собі зміни силових ліній поля, що обганяє його, і знову набуде індукції, а разом з цим і сили рухатися.

Тобто, ротор злегка прослизає: то наздоганяє магнітне поле, що біжить рівномірно по колу, то «забуває, навіщо біг» і злегка відстає, то знову «схоплюється» і знову прагне наздогнати. Поступово ці відхилення стабілізуються - залежно від тертя у підшипниках та величини навантаження на вал - і асинхронний двигун починає працювати просто зі швидкістю обертання, трохи меншої частоти напруги на статорі. Ця різниця частот називається частотою ковзання.

Двигуни синхронні: складне у простому

Для того, щоб ротор був пов'язаний з хвилею магнітного поля, що біжить, котушок статора жорстким чином, придумали електродвигун синхронний. А проблема вирішується просто. У роторі замість змінного магнітного поля від короткозамкнутих струмів біличної клітини потрібно використовувати постійні магніти та їх магнітне поле.

Варіантів два. Або це поле від постійного магніту, закріпленого в роторі, або це поле від електромагнітів, встановлених у роторі замість такого магніту.

Звичайний магніт, звісно, простіше. Але тоді для стандартного функціонування таких електромоторів потрібно, щоб на них на всіх - а використовуються тисячі електромоторів - магніти були однакові. Інакше параметри руху будуть різними, а магніти ще мають властивість розмагнічуватись.

Електромагніт, встановлений у роторі двигуна, легше змусити виробляти поле потрібної якості, але потрібен електричний струм для його роботи. Такий струм, який називається струмом збудження, своєю чергою треба десь брати і якось на ротор подавати.

1 – ротор,
2 – колектор збудження

Звідси й походить деяка різноманітність конструкцій синхронних двигунів. Але найважливіше те, що синхронні двигуни крутять свій вал строго синхронно частоті бігаючого по колу поля котушок статора, тобто швидкість їх обертання точно дорівнює - або кратна (якщо обмоток статора більше трьох) - частоті змінного струмув мережі живлення.

Однак крім іншого, синхронний двигун має властивість повної оборотності. Тому що синхронний електродвигун - це той самий генератор електричного струму, але працюючий «у зворотний бік». У генераторі деяка механічна сила обертає вал із ротором, і від цього в обмотках статора виникає наведене електрична напругавід обертового магнітного поля ротора. А відмінність синхронного двигуна від генератора в тому, що напруга в котушках статора породжує магнітне поле, що бігає по колу, яке, взаємодіючи з постійним магнітним полем ротора, штовхає його, щоб ротор теж обертався.

Тільки якщо в генераторі обертанню ротора можна механічно надати будь-яку швидкість, і від цього буде змінюватися частота змінного струму, що ним генерується, то в синхронному двигуні такої розкоші немає. Синхронний двигун обертається зі швидкістю зміни напруги в мережі, а вона у нас витримується строго 50 герц.

Відмінності та недоліки цих двигунів

Відмінності синхронного та асинхронного двигунів зрозумілі з їх назв. Власне, достоїнства мають і той, і інший варіант конструкції. Нижче перераховані плюси, якими відрізняються обидва двигуни - синхронний та асинхронний.

Асинхронний двигун відрізняється від синхронного наступними параметрами:

простота конструкції та невисока вартість;
немає ковзних контактів; надійність в експлуатації;
напруга прикладається до нерухомих котушок статора;
ротор дуже простий за конструкцією;
при запуску та розгоні поступово нарощує потужність;
можливість реверсувати напрямок обертання, просто помінявши місцями дві живлячі фази;
при зупинці руху (надто велике механічне навантаження на вал ротора) ніякої аварії не відбувається, може відбутися перегрів біличної клітини.

Відмінності синхронного двигуна від асинхронного полягають у наступному:

стабільна швидкість обертання незалежно від навантаження на вал;
невисока чутливість до перепадів напруги у мережі;
при зменшенні механічного навантаження здатний інерції працювати як генератор, не забираючи енергію, а віддаючи її в мережу;
високий ККД;
здатний компенсувати реактивну потужність мережі

Але у кожного є й притаманні лише йому недоліки.

Асинхронний має такі негативні риси:

складність регулювання частоти обертання;
невисока частота обертання;
залежність відставання частоти обертання від навантаження на вісь;
при роботі ротор нагрівається за рахунок короткозамкнутих струмів - потрібне додаткове охолодження.

Недоліки синхронного двигуна:

складніше за конструкцією;
в деяких конструкціях для проведення струму збудження в обмотки ротора використовується колектор, як двигун постійного струму;
найважче запускається.

Незважаючи на відмінності, обидва електричних двигуназнайшли собі застосування в техніці і використовуються в різних виконаннях і розмірах.

В основу роботи будь-яких електродвигунів покладено принцип електромагнітної індукції. Електродвигун складається з нерухомої частини - статора (для асинхронних і синхронних двигунів змінного струму) або індуктора (для двигунів постійного струму) та рухомої частини - ротора (для асинхронних та синхронних двигунів змінного струму) або якоря (для двигунів постійного струму). У ролі індуктора на малопотужні двигунипостійного струму нерідко використовуються постійні магніти.

Всі двигуни, грубо кажучи, можна поділити на два види:
двигуни постійного струму
двигуни змінного струму (асинхронні та синхронні)

Двигуни постійного струму

На деякі думки даний двигунможна ще назвати синхронною машиною постійного струму з самосинхронізацією. Простий двигун, що є машиною постійного струму, складається з постійного магніту на індукторі (статорі), 1-го електромагніта з явно вираженими полюсами на якорі (двозубцевого якоря з явно вираженими полюсами і з однією обмоткою), щітковоколекторного вузла з 2-ма ) і двома щітками.
Простий двигун має 2 положення ротора (2 "мертві точки"), з яких неможливий самозапуск, і нерівномірний момент, що крутить. У першому наближенні магнітне поле статора полюсів рівномірне (однорідне).

Дані двигуни з наявністю щітково-колекторного вузла бувають:

Колекторні - електричний пристрій, В якому датчиком положення ротора і перемикачем струму в обмотках є один і той самий пристрій - щітково-колекторний вузол.

Безколекторні- замкнута електромеханічна система, що складається з синхронного пристрою з синусоїдальним розподілом магнітного поля в зазорі, датчика положення ротора, перетворювача координат та підсилювача потужності. Більш дорогий варіант порівняно з колекторними двигунами.

Двигуни змінного струму

За типом роботи дані двигуни поділяються на синхронні та асинхронні двигуни. Важливе відмінність у тому, що у синхронних машинах перша гармоніка магнитодвижущей сили статора переміщається зі швидкістю обертання ротора (тому сам ротор крутиться зі швидкістю обертання магнітного поля в статорі), а асинхронних — є і залишається різниця між швидкістю обертання ротора і швидкістю обертання магнітного поля в статорі (поле крутиться швидше за ротор).

Синхронний- двигун змінного струму, ротор якого крутиться синхронно з магнітним полем напруги живлення. Ці двигуни зазвичай використовуються при великих потужностях (від сотень кіловат і вище).
Є синхронні двигуни з дискретним кутовим рухом ротора. крокові двигуни. У них це положення ротора фіксується подачею живлення на відповідні обмотки. Перехід в інше положення виконується шляхом зняття напруги живлення з одних обмоток та передачі його на інші обмотки двигуна.
Ще один вид синхронних двигунів - вентильний реактивний електродвигун, живлення обмоток якого складається за допомогою напівпровідникових елементів.

Асинхронний- Двигун змінного струму, в якому частота обертання ротора відрізняється від частоти крутного магнітного поля, що створюється напругою живлення, друга назва асинхронних машин - індукційні обумовлено тим, що струм в обмотці ротора індукується обертовим полем статора. Асинхронні машини сьогодні оформлюють більшу частину електричних машин. В основному вони використовуються у вигляді електродвигунів і вважаються ключовими перетворювачами електричної енергії в механічну, причому в основному використовуються асинхронні двигуни з короткозамкненим ротором

За кількістю фаз двигуни бувають:

однофазні
двофазні
трифазні

Найпопулярніші та широко затребувані двигуни які застосовуються у виробництві та побутовому господарстві:

Однофазний асинхронний двигун із короткозамкненим ротором

Однофазовий асинхронний двигун має на статорі лише 1 робочу обмотку, на яку в ході роботи двигуна подається змінний струм. Хоча для запуску двигуна на його статорі є і допоміжна обмотка, яка короткостроково підключається до мережі через конденсатор або індуктивність, або замикається коротко пусковими контактами рубильника. Це необхідно для створення вихідного зсуву фаз, щоб ротор почав крутитися, інакше пульсуюче магнітне поле статора не зрушило б ротор з місця.

Ротор такого двигуна, як і будь-якого іншого асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором, являє собою циліндричний сердечник з залитими алюмінієм пазами, з одночасно відлитими вентиляційними лопатями.
Такий ротор називається короткозамкнутим ротором. Однофазові двигуни застосовуються в малопотужних пристроях, у тому числі кімнатні вентилятори або дрібні насоси.

Двофазний асинхронний двигун із короткозамкненим ротором

Двофазні асинхронні двигуни найефективніші під час роботи від однофазової мережі змінного струму. Вони містять на статорі дві робочі обмотки, що знаходяться перпендикулярно, при цьому одна з обмоток підключається до мережі змінного струму безпосередньо, а друга - через фазозсувний конденсатор, так виходить магнітне поле, що крутиться, а ось без конденсатора ротор би не рушив з місця.

Ці двигуни також мають короткозамкнутий ротор, а їх використання набагато ширше, ніж у однофазних. Тут уже й пральні машинки, та різні верстати. Двофазні двигуни для живлення від однофазних мереж називають конденсаторними двигунами, тому що фазозсувний конденсатор вважається часто обов'язковою їхньою частиною.

Трифазний асинхронний двигун із короткозамкненим ротором

Трифазний асинхронний двигун має на статорі три робочі обмотки, зсунуті порівняно один одного так, що при підключенні в трифазну мережу їх магнітні поля виходять зміщеними в просторі порівняно один одного на 120 градусів. При включенні трифазного моторадо трифазної мережі змінного струму, з'являється магнітне поле, що обертається, що приводить в переміщення короткозамкнутий ротор.

Обмотки статора трифазного двигуна можна з'єднати за схемою «зірка» або «трикутник», причому для живлення двигуна за схемою «зірка» потрібно напруга вище, ніж для схеми «трикутник», і на двигуні, тому, вказуються дві напруги, наприклад: 127/220 чи 220/380. Трифазні двигуни незамінні для приведення в дію різних верстатів, лебідок, циркулярних пилок, підйомних кранів і т.п.

Трифазний асинхронний двигун із фазним ротором

Трифазний асинхронний двигун з фазним ротором має статор подібний до описаних вище типів двигунів, шихтований магнітопровід з трьома укладеними в його пази обмотками, але в фазний ротор не залиті алюмінієві стрижні, а укладена вже реальна трифазна обмотка. Кінці зірки обмотки фазного ротора виведені на три контактних кільця, насаджених на вал ротора, та електрично відокремлених від нього.

За допомогою щіток, на кільця також подається трифазна змінна напруга, і включення може бути здійснене як безпосередньо, так і через реостати. Безумовно, двигуни з фазним ротором коштують дорожче, але їх пусковий момент під навантаженням значно вище, ніж у типів двигунів з короткозамкненим ротором. Саме внаслідок підвищеної сили та величезного пускового моменту, даний виддвигунів знайшов використання в приводах ліфтів і підйомних кранів, тобто там, де прилад запускається під навантаженням а не в неодружену, як у двигунів з короткозамкненим ротором.

Класифікація двигунів ґрунтується на різних параметрах. По одному з них розрізняють синхронний і асинхронний двигун. Відмінності приладів, Загальна характеристиката принцип роботи описані у статті.

Цей тип двигуна здатний працювати одночасно і як генератор, і як, власне, двигун. Його пристрій схожий на синхронний генератор. Характерною особливістюдвигуна є незмінна частота роторного обертання від навантаження.

Ці види двигунів широко застосовують у багатьох сферах, наприклад, для електричних проводів, яким необхідна постійна швидкість.

Принцип роботи синхронного двигуна

В основу його функціонування покладено взаємодію магнітного поля якоря, що обертається, і магнітних полів індукторних полюсів. Зазвичай якір перебуває у статорі, а індуктор знаходиться в роторі. Для потужних двигуніввикористовуються електричні магніти для полюсів, а слабких - постійні.

Принцип роботи синхронного двигуна включає (короткочасно) і асинхронний режим, який зазвичай застосовують для розгону до необхідної (тобто номінальної) швидкості обертання. У цей час індукторні обмотки замикаються коротко або за допомогою реостату. Після досягнення необхідної швидкості індуктори починають живити постійним струмом.

Переваги і недоліки

Основними мінусами цього виду двигуна є:

необхідність живлення обмотки постійним струмом;
складність запуску;
ковзний контакт.

Більшість генераторів, де вони використовувалися, є синхронними. Перевагами таких двигунів загалом є:

Даний вид пристрою представляє механізм, спрямований на трансформацію електричної енергії змінного струму в механічну. Із самої назви «асинхронний» можна дійти невтішного висновку, що йдеться про неодночасному процесі. Такий пристрій складається зі статора циліндричної форми і ротора, залежно від виду якого асинхронні двигуни короткозамкнуті можуть бути і з фазним ротором.

Принцип дії

Робота двигуна здійснюється на основі взаємодії магнітного статорного поля і струмів, що наводяться цим же полем, в роторі. Обертальний момент з'являється тоді, коли є різниця частоти обертання полів.

Резюмуємо тепер, . Чим пояснюється широке застосування одного типу та обмежене – іншого?

Синхронний та асинхронний двигун: відмінності

Відмінність роботи двигунів – у роторі. У синхронного типу він полягає у постійному або електричному магніті. Завдяки притягуванню різноїменних полюсів поле статора, що обертається, тягне і магнітний ротор. Їхня швидкість виходить однаковою. Звідси і назва – синхронна.

У ньому можна домогтися, на відміну асинхронного, навіть випередження напруги по фазам. Тоді пристрій, подібно до батарей конденсатора, може застосовуватися для збільшення потужності.

Асинхронні двигуни, у свою чергу, прості та надійні, але їх недоліком є труднощі регулювання частоти обертання. Для реверсування трифазного асинхронного двигуна (тобто зміни напрямку його обертання в протилежний бік) змінюють розташування двох фаз або двох лінійних проводів, що наближаються до статора обмотки.

Якщо розглядати частоту обертання, то мають тут синхронний і асинхронний двигун відмінності. У синхронному типі цей показник є постійним, на відміну асинхронного. Тому перший використовують там, де необхідна постійна швидкість і повна керованість, наприклад, у насосах, вентиляторах та компресорах.

Виявити на тому чи іншому пристрої наявність типів приладів, що розглядаються, дуже просто. На асинхронному двигуні буде не кругле число обертів (наприклад, дев'ятсот тридцять на хвилину), тоді як на синхронному - кругле (наприклад, тисяча обертів на хвилину).

І ті, й інші двигуни управляються досить складно. Синхронний тип має жорстку характеристику механіки: при будь-якому змінному навантаженні на вал двигуна частота обертання буде однією і тією ж. При цьому навантаження, звичайно, має змінюватися з урахуванням того, щоб двигун здатний її витримати, інакше це призведе до поломки механізму.

Так влаштований синхронний та асинхронний двигун. Відмінності обох видів зумовлюють сферу їх використання, коли один вид справляється із завданням оптимальним чином, для іншого це буде проблематичним. У той же час можна зустріти комбіновані механізми.

fb.ru

Синхронний та асинхронний двигун: відмінності, принцип роботи

В асинхронному двигуні ротор рухається «сам собою». У ньому спочатку немає магнітного поля, на нього не подається ніякої електричної напруги. Він навіть повинен бути виготовленим із заліза - магнітного металу. Ну а ось, мабуть ти, варто підключити до двигуна трифазну напругу, і ротор закрутився. Без жодного підштовхування. Але по-своєму.

Два види електродвигунів змінного струму

Асинхронні двигуни – наївна простота

Двигуни синхронні: складне у простому

1 – ротор, 2 – колектор збудження

Однак крім іншого, синхронний двигун має властивість повної оборотності. Тому що синхронний електродвигун - це той самий генератор електричного струму, але працює «у зворотний бік». У генераторі деяка механічна сила обертає вал з ротором, і від цього в обмотках статора виникає наведена електрична напруга від магнітного поля, що обертається, ротора. А відмінність синхронного двигуна від генератора в тому, що напруга в котушках статора породжує магнітне поле, що бігає по колу, яке, взаємодіючи з постійним магнітним полем ротора, штовхає його, щоб ротор теж обертався.

Відмінності та недоліки цих двигунів

Асинхронний двигун відрізняється від синхронного наступними параметрами:

простота конструкції та невисока вартість;
немає ковзних контактів; надійність в експлуатації;
напруга прикладається до нерухомих котушок статора;
ротор дуже простий за конструкцією;
при запуску та розгоні поступово нарощує потужність;
можливість реверсувати напрямок обертання, просто помінявши місцями дві живлячі фази;
при зупинці руху (надто велике механічне навантаження на вал ротора) ніякої аварії не відбувається, може відбутися перегрів біличної клітини.

Відмінності синхронного двигуна від асинхронного полягають у наступному:

стабільна швидкість обертання незалежно від навантаження на вал;
невисока чутливість до перепадів напруги у мережі;
при зменшенні механічного навантаження здатний інерції працювати як генератор, не забираючи енергію, а віддаючи її в мережу;
високий ККД;
здатний компенсувати реактивну потужність мережі

Але у кожного є й притаманні лише йому недоліки.

Асинхронний має такі негативні риси:

складність регулювання частоти обертання;
невисока частота обертання;
залежність відставання частоти обертання від навантаження на вісь;
при роботі ротор нагрівається за рахунок короткозамкнутих струмів - потрібне додаткове охолодження.

Недоліки синхронного двигуна:

складніше за конструкцією;
в деяких конструкціях для проведення струму збудження в обмотки ротора використовується колектор, як двигун постійного струму;
найважче запускається.

Незважаючи на відмінності, обидва електричні двигуни знайшли собі застосування в техніці і використовуються в різних виконаннях і розмірах.

Схожі статті:

domelectrik.ru

Чим відрізняється синхронний двигун від асинхронного

Перш ніж розібратися, в чому їхня відмінність, необхідно з'ясувати, що таке електродвигун? Електродвигун - це електрична машина, яка приводиться в дію від електроенергії і є приводом для інших механізмів.

Пояснення принципу роботи синхронного електродвигуна для чайників

З дитинства ми пам'ятаємо, що два магніти, якщо наблизити їх один до одного, в одному випадку притягуються, а в іншому відштовхуються. Відбувається це, залежно від того, що якими сторонами магнітів ми їх з'єднуємо, різноіменні полюси притягуються, а однойменні відштовхуються. Це – постійні магніти, у яких магнітне поле є постійно. Існують і змінні магніти.

У шкільному підручнику з фізики є малюнок, де зображений електромагніт у вигляді підкови та рамка з півкільцями на кінцях, що розташована між його полюсами.

При розташуванні рамки в горизонтальному положенні в просторі між полюсами магнітів, через те, що магніт притягує різноіменні полюси і відштовхує однойменні, на рамку подається струм однакового знака. Навколо рамки з'являється електромагнітне поле (ось приклад змінного магніту!), Полюси магнітів притягують рамку, і вона повертається у вертикальне положення. При досягненні вертикалі, на рамку подається струм протилежного знака, електромагнітне поле змінює рамки полюсність, і полюси постійного магніту починають відштовхувати рамку, обертаючи її до горизонтального положення, після чого цикл обертання повторюється.

У цьому полягає принцип роботи електродвигуна. Причому примітивного синхронного електродвигуна!

Отже, примітивний синхронний електродвигун працює, коли на рамку подається струм. У справжнього синхронного електродвигуна роль рамки виконує ротор з котушками проводів, званих обмотками, на які подається струм (вони служать джерелами електромагнітного поля). А роль підковоподібного магніту виконує статор, виготовлений або з набору постійних магнітів, або теж з котушок проводів (обмоток), які при подачі струму є джерелами електромагнітного поля.

Ротор синхронного електродвигуна буде обертатися з такою самою частотою, з якою змінюється струм, що подається на клеми обмотки, тобто. синхронно. Звідси назва цього електродвигуна.

Пояснення принципу роботи асинхронного електродвигуна для чайників

Згадуємо опис малюнку у попередньому прикладі. Та ж рамка, розташована між полюсами підковоподібного магніту, тільки її кінці не мають напівкілець, вони з'єднані між собою.

Тепер починаємо обертати довкола рамки підковоподібний магніт. Обертаємо його повільно і спостерігаємо за поведінкою рамки. До деяких пір рамка залишається нерухомою, а потім, при повороті магніту на певний кут, рамка починає обертання за магнітом. Обертання рамки запізнюється проти швидкістю обертання магніту, тобто. вона обертається не синхронно з ним – асинхронно. Ось і виходить, що це примітивний електродвигун асинхронний.

Взагалі-то роль магнітів в цьому асинхронному двигуні служать обмотки, розташовані в пазах статора, на які подається струм. А роль рамки виконує ротор, в пази якого вставлені металеві пластини, з'єднані між собою на коротко. Тому такий ротор називається короткозамкнутим.

У чому ж відмінності синхронного та асинхронного електродвигунів?

Якщо поставити поруч два сучасні електродвигуни одного та іншого типу, то по зовнішніми ознакамиїх відрізнити важко навіть фахівцю.

По суті, їхня головна відмінність розглянута в наведених прикладах принципів роботи цих електродвигунів. Вони відрізняються за конструкцією роторів. Ротор синхронного електродвигуна складається з обмоток, а асинхронного ротор являє собою набір пластин.

Статори одного й іншого електродвигунів майже не відрізняються і є набором обмоток, однак, статор синхронного електродвигуна може бути набраний з постійних магнітів.

Оберти синхронного двигуна відповідають частоті струму, що подається на нього, а оберти асинхронного дещо відстають від частоти струму.

Відрізняються вони і за сферами застосування. Наприклад, синхронні електродвигуни ставлять для приводу обладнання, яке працює з постійною швидкістю обертання (насоси, компресори і т.д.), не знижуючи її зі збільшенням навантаження. А ось асинхронні електродвигуни знижують частоту обертання зі збільшенням навантаження.

Синхронні електродвигуни конструктивно складніші, а значить, і дорожчі за асинхронні електродвигуни.

vchemraznica.ru

Різниця асинхронного та синхронного двигуна

Електродвигуни можна розділити на дві основні категорії – синхронні та асинхронні (індукційні) двигуни. Ці два види досить сильно відрізняються один від одного. Різниця вже видно у назвах. Відрізнити агрегати можна по вибитій на шильдику кількості обертів (якщо там не вказано тип мотора), у ассинхронного мотора неокруглене число (наприклад, 950 об/хв), у синхронного заокруглене (1000 об/хв).

Є й інші важливі відмінності, у цій статті ми розглянемо найпоказовіші з них: конструктивні, робочі та цінові.

Відмінності в роботі та вартості

Будь-який двигун складається з двох елементів: нерухомого і обертового. Статор має осьові прорізи - пази, на дно яких укладаються токонесучі мідні або алюмінієві проводки. У електродвигуна на валу кріпиться ротор із обмоткою збудження.

Принциповою відмінністю між синхронними та асинхронними двигунами є ротори, точніше, їх виконання.

У синхронних моделей при малих потужностях вони є постійними магнітами.

Змінна напруга подається на статорну обмотку, ротор підключається до постійного джерела живлення. Постійний струм, що проходить по обмотці збудження, наводить магнітне поле статора. Крутний момент створюється через кут запізнення між полями. Ротор має таку саму швидкість, як і магнітне поле статора.

Агрегати використовуються на практиці як генератори і як двигуни.

Асинхронні моделі – це досить недорогі двигуни, які застосовуються часто та всюди. Вони простіше в конструктивному планінезважаючи на те, що нерухомі частини в принципі у всіх моторів схожі.

По обмотці статора пропускається змінний електрострум, який взаємодіє з роторною обмоткою. Два поля обертаються з однаковою швидкістю в одному напрямку, але не можуть бути рівними, інакше б не створювалася індукована ЕРС і, тим більше момент, що крутиться. Це стає причиною виникнення індукованого струму в обмотці ротор, напрям якого згідно з правилом Ленца такий, що він схильний протистояти причині свого виробництва, тобто швидкості ковзання.

Швидкість обертання ротора не збігається зі швидкістю магнітного поля, вона завжди менша. Таким чином, ротор намагається наздогнати швидкість магнітного поля, що обертається, і зменшити відносну швидкість.

Основні переваги та недоліки

Асинхронні агрегати не вимагають додаткового джерела живлення. Синхронне необхідне додаткове джерело постійного струму для подачі напруги на обмотки.
Синхронники мають відносно невисоку чутливість до перепадів мережевої напруги і стабільність обертання незалежно від навантаження.
Індукційні двигуни не вимагають наявності контактних кілець, за винятком двигунів з фазним ротором, які мають їх для плавного пуску або регулювання швидкості. У синхронних двигунах більше вразливих місць, тому що використовуються контактні кільцязі щітками. Отже, деталі швидше зношуються і контакт між ними слабшає.
Синхронники потребують допоміжних пускових механізмів, оскільки не мають функції самопуску. Для індукційних електродвигунів, які мають власні пускові моменти, такий механізм не потрібний.

Який агрегат краще

На закінчення слід зазначити, що говорити, нібито один мотор краще за інший, не можна. Однак, асинхронні моделі надійніші в експлуатації, відрізняються простотою конструкції. Якщо агрегати не перевантажувати, то їх тривалим терміномКористувач може залишитися задоволеним.

Перевагою синхронної моделі є те, що можна легко встановити високий коефіцієнт потужності. Тому модель є набагато більш ефективною, але за ціною вона буде відповідно дорожчою. Машини використовуються в системах з необхідною потужністю 100 кВт і більше.

electricdoma.ru

Синхронний та асинхронний двигун відмінності

Існують різні видиелектродвигунів і дуже часто виникає питання, в чому ж відмінності між синхронним та асинхронним двигуном. У асинхронної обмотки, розташовані в статорі, створюють магнітне поле, що обертається, взаємодіє зі струмами, що утворюються в роторі, завдяки чому він приходить у обертовий стан. Тому, в даний час найбільш популярним вважається простий і надійний асинхронний електродвигун, що має короткозамкнений ротор.

У його пазах розташовані струмопровідні стрижні з алюмінію або міді, з'єднані своїми кінцями з кільцями з такого ж матеріалу, що виробляють коротке замиканняцих стрижнів. Тому ротор і називається короткозамкнутим. Вихрові струми, що взаємодіють з полем, викликають обертання ротора зі швидкістю меншою, ніж швидкість обертання самого поля. Таким чином, весь двигун отримав назву асинхронного. Цей рух отримав назву відносного ковзання, оскільки швидкості ротора та магнітного поля нерівні і магнітне поле не перетинається з струмопровідними стрижнями ротора. Тому, вони не створюють момент, що обертається.

Принциповою відмінністю обох видів двигунів є виконання ротора. У синхронному він є постійним магнітом відносно не великої потужностіабо такий самий електромагніт. Магніт, що обертається, створює магнітне поле статора, приводить в рух магнітний ротор. Швидкість руху статора та ротора, у цьому випадку, однакова. Тому даний двигун отримав назву синхронного.

Особливості синхронного двигуна

Синхронний двигун відрізняється можливістю значного випередження струмом напруги фазою. Підвищуючи коефіцієнт потужності на кшталт конденсаторних батарей.

Асинхронні електродвигунивідрізняються простотою конструкції та надійністю в експлуатації. Єдиний недолік цих агрегатів полягає у достатній складності регулювання частоти їх обертання. Трифазні асинхронні двигуни можуть бути легко реверсовані, тобто обертання двигуна може змінитися протилежний напрямок. Для цього достатньо змінити місце розташування двох лінійних проводів або фаз, які замикаються на обмотку статора. На відміну від синхронного, це простий і дешевий двигун, який застосовується повсюдно.

Синхронний і асинхронний двигун має ще й таку важливу відмінність, як постійна частота обертання першого при різних навантаженнях. Тому їх застосовують у приводах машин, що потребують постійних швидкостей, наприклад, компресорах, насосах або вентиляторах, оскільки вони дуже легкі в управлінні.

Класифікація електродвигунів

electric-220.ru

Чим відрізняється синхронний двигун від асинхронного

Двигун є пристроєм, що перетворює енергію в механічний типроботи. Тільки знаючи функції та технічні характеристикидвигуна, можна правильно резюмувати, чим відрізняється синхронний двигун від асинхронного вигляду пристрою.

Принцип роботи синхронних та асинхронних моторів

Функціонування синхронних електродвигунів виходить з взаємодії полюсів статора і індуктора. У пусковий момент відбувається прискорення двигуна до показників обертальної швидкості магнітного потоку. У таких умовах пристрій діє в синхронному режимі, а магнітними полями утворюється особливий перетин, внаслідок чого відбувається синхронізація.

Синхронний двигун у розрізі

Асинхронні мотори мають частоту роторного обертання, відмінну від частоти, з якої обертається магнітне поле, створюване в результаті дії напруги живлення. Такі двигуни не мають автоматичного регулювання струмового збудження.

Асинхронний двигун у розрізі

Основні відмінності

Наявність обмоток на якорі одна із основних відмінностей між двома типами двигунів

Незважаючи на зовнішню схожість, асинхронні двигуни та пристрої синхронного типу мають декілька принципових відмінностей:

ротор асинхронних моторів не потребує струмового живлення, а індукція полюсів залежить від магнітного поля статора;
ротор у синхронному двигуні має обмотку збудження в умовах незалежного живлення;
обороти в асинхронному моторі під навантаженням відстають за величиною ковзання від обертань магнітного поля всередині статора;
обороти в синхронних двигунах відповідають частоті «оборотів» магнітного поля в статорі та постійні в умовах різних навантажень.

Статори в двигунах асинхронного і синхронного типу характеризуються однаковим пристроєм і створюють магнітне поле, що обертається.

Синхронні двигуни здатні працювати з одночасним поєднанням функцій мотора та генератора.

Такі пристрої відносяться до категорії сучасних двигунів, що володіють високим ККДта постійною частотою обертання. Асинхронні двигуни складніше регулювати, а їх коефіцієнт корисної діїнедостатньо високий. Тим не менш, другий варіант доступніший за ціною.

vazweb.ru

принципи роботи та відмінності в характеристиках

Електродвигуни - машини, що перетворюють енергію електрики на механічну. Перетворена енергія призводить до обертального руху ротора двигуна, що передає обертання через трансмісію безпосередньо на вал. виконавчого механізму. Основними типами електродвигунів є синхронний та асинхронний двигуни. Відмінності між ними визначають можливості використання в різних пристрояхі технологічних процесах.

Принципи роботи

Всі електродвигуни мають нерухомий статор і ротор, що обертається. Різниця між асинхронним та синхронним двигунами полягає в принципах створення полюсів. У асинхронному електродвигуні вони створюються явищем індукції. У всіх інших електродвигунах використовуються постійні магніти або котушки зі струмом, що створюють магнітне поле.

Особливості синхронних двигунів

Провідні агрегати синхронної машини - якір та індуктор. Якорем є статор, а індуктор розташовується на роторі. Під дією змінного струму в якорі утворюється магнітне поле, що обертається. Воно зчіплюється з магнітним полем індуктора, утвореним полюсами постійних магнітів або котушок із постійним струмом. В результаті цієї взаємодії енергія електрики перетворюється на кінетичну енергію обертання.

Ротор синхронної машини має таку ж частоту обертання, як у поля статора. Переваги синхронних електродвигунів:

Конструктивно використовується як двигун, і як генератор.
Частота обертання, яка залежить від навантаження.
Великий коефіцієнт корисної дії.
Мала трудомісткість у ремонті та обслуговуванні.
Високий ступіньнадійності.

Синхронні машини широко використовуються як електродвигуни великої потужності для невеликої швидкості обертання та постійного навантаження. Генератори застосовуються там, де потрібне автономне джерело живлення.

Є у синхронної машини та недоліки:

Потрібне джерело постійного струму живлення індуктора.
Відсутня початковий пусковий момент, для запуску потрібне застосування зовнішнього або асинхронного пуску.
Щітки та колектори швидко виходять з ладу.

Сучасні синхронні агрегати містять в індукторі додатково до обмотки, що живиться постійним струмом, ще й короткозамкнуту пускову обмотку, яка призначена для пуску в асинхронному режимі.

Відмінні риси асинхронних двигунів

Магнітне поле статора асинхронного двигуна, що обертається, наводить індукційні струми в роторі, які утворюють власне магнітне поле. Взаємодія полів призводить до обертання ротора. Частота обертання ротора у своїй відстає від частоти обертання магнітного поля. Саме ця властивість відображена у назві двигуна.

Асинхронні електродвигуни бувають двох типів: із короткозамкненим та з фазним ротором.

Побутові прилади, такі як вентилятор або пилосос, зазвичай забезпечені двигунами з короткозамкненим ротором, який є «білячим колесом». Усі стрижні замикаються привареними з обох боків дисками. Взаємодія магнітного поля статора з наведеними струмами у роторі утворює електромагнітну силу, що діє на ротор у напрямку обертання поля статора. Крутний момент на валу електродвигуна створюється всіма електромагнітними силами кожного провідника.

В електродвигуні з фазним ротором застосовується той самий статор, що і для двигуна з короткозамкненим ротором. А в ротор додаються обмотки трьох фаз, з'єднані у «зірку». До них можна під час пуску двигуна підключати реостати, що регулюють пускові струми. За допомогою реостатів можна регулювати частоту обертання двигуна.

Достоїнствами асинхронних двигунів можна назвати:

Живлення безпосередньо від мереж змінного струму.
Простоту пристрою та порівняно невисоку вартість.
Можливість використання у побутових приладах із застосуванням однофазного підключення.
Низьке споживання енергії та економічність.

Серйозні недоліки – складне регулювання частоти обертання та великі тепловтрати. Для запобігання перегріву корпус агрегату робиться ребристим, і на вал електродвигуна встановлюється крильчатка для охолодження.

Відмінність у характеристиках електродвигунів

Конструктивні особливості та робочі характеристики електродвигунів мають вирішальне значення при виборі агрегатів. Від цього залежить проектування трансмісій та всіх силових вузлівмеханізмів. При виборі двигуна потрібно спиратися на спільність та головні відмінності у властивостях машин:

Головна відмінність синхронного від асинхронного двигуна полягає у конструкції ротора. Він є постійним або електричним магнітом. У асинхронника магнітні поля у роторі наводяться з допомогою електромагнітної індукції.
У синхронних двигунів частота обертання валу постійна, асинхронників вона може змінюватися при зміні навантаження.
У синхронників відсутній пусковий момент. Для входу в синхронізацію потрібно використовувати асинхронний запуск.

Синхронний та а синхронний електродвигунизнаходять кожен своє застосування. Синхронні двигуни рекомендується використовувати скрізь при високих потужностях, де є безперервний виробничий процесі часто не потрібно перезапускати агрегати або регулювати частоту обертання. Вони використовуються в конвеєрах, прокатних станах, компресорах, камнедробілках і т. д. Сучасний синхронний електродвигун має такий же швидкий запуск, Як і асинхронний, але він менший і економічніший, ніж асинхронний, рівний за потужністю.

Асинхронні електродвигуни з фазним ротором застосовуються там, де потрібен великий пусковий момент часті зупинкиагрегатів. Наприклад, у ліфтах та баштових кранах. Асинхронні електродвигуни з короткозамкненим ротором отримали широке застосування через простоту пристрою та зручність в експлуатації.

Використовуючи переваги різних агрегатів і те, чим відрізняється синхронний двигун від асинхронного, можна робити обґрунтований вибір того чи іншого двигуна при проектуванні машин, верстатів та іншого обладнання.

220v.guru

Трифазні машини змінного струму. Вони є двох видів - асинхронні та синхронні. У цій статті розповідається в чому подібність і відмінність між машинами обох типів та сфера їх застосування.

Принцип дії та влаштування електромашин різних типів

Асинхронні та синхронні електродвигуни схожі за конструкцією, але є й відмінності.

Пристрій та принцип дії асинхронних електродвигунів

Це найпоширеніші машини змінного струму. Такі електродвигуни складаються із трьох основних частин:

Корпус з підшипниковими щитами та лапами або фланцем.
У корпусі знаходяться магнітопровід із залізних пластин з обмотками. Цей магнітопровід зветься статор.
Вал з підшипниками та магнітпроводом. Ця конструкція називається ротор. У електродвигунах з короткозамкненим ротором в магнітопроводі знаходяться з'єднані між собою алюмінієві стрижні, ця конструкція зветься "біляча клітина". У машинах із фазним ротором замість стрижнів намотані обмотки.

У пазах статора зі зсувом 120 ° намотані три обмотки. При підключенні до трифазної мережі в статорі наводиться магнітне поле, що обертається. Швидкість обертання називається "синхронна швидкість".

Довідка! У однофазних електродвигунахполе, що обертається, створюється додатковою обмоткою або конструктивними особливостямистатора.

Це поле наводить ЕРС в роторі, що виникає при цьому струм створює своє поле, що взаємодіє з полем статора і приводить його в рух. Швидкість обертання ротора менша за синхронну швидкість. Ця різниця називається ковзання.

Розраховується ковзання за формулою S=(n1-n2)/n1*100%, де: · n1 – синхронна швидкість; · n2 - швидкість обертання ротора.

Номінальна велич

на ковзання у звичайних електромоторах 1-8%. При збільшенні навантаження на валу двигуна ковзання і момент, що обертає, ростуть до критичної величини, при досягненні якої двигун зупиняється.

В електродвигунах з фазним ротором замість біличної клітини в пазах ротора намотані три обмотки. Через струмознімальні кільця і щітки вони підключаються до додаткових опорів. Ці опори обмежують струм та магнітне поле в роторі. Це збільшує ковзання та зменшує швидкість двигуна.

Такі апарати використовуються при важкому пуску та пристроях з регулюванням швидкості, наприклад, у мостових кранах.

Принцип дії синхронних електродвигунів

Ці двигуни влаштовані складніше і дорожче за асинхронні машини. Їхня гідність у постійній швидкості обертання, що не змінюється при навантаженні.

Статор синхронної машини не відрізняється від асинхронної. Відмінність у роторі. На відміну від асинхронного двигуна, обертання здійснюється за рахунок взаємодії магнітного поля статора, що обертається, і постійного поля ротора. Для створення в роторі знаходяться електромагніти. Напруга до котушок підводиться за допомогою струмознімальних кілець та графітних щіток.

Довідка! У роторі синхронних машин малої потужностізамість електромагнітів встановлені постійні або просто магнітопровід має явно виражені полюси. Ковзання, як у асинхронних машинах, відсутня, і частота обертання визначається тільки частотою напруги живлення.

Запуск електродвигунів

Асинхронні електричні машини потужністю до 30-50 кВт запускаються прямою подачею електроенергії. З двигунами великої потужності та синхронними машинами справа складніша.

Пуск асинхронних двигунів великої потужності

Для запуску таких машин використовуються різні способи:

Включення додаткових опорів у ланцюг статора. Вони обмежують пусковий струм, а після розгону закорочуються пускачем.
В апаратах, призначених для роботи в мережі з фазною напругою 660 вольт обмотки мережі 380 вольт з'єднані трикутником. На час запуску вони перемикаються в зірку.
У електромашинах із фазним ротором для запуску в ланцюг ротора включаються додаткові опори. Після розгону вони закорочуються.
За наявності регулювання швидкості, перемиканням обмоток або зміною частоти двигун включається на мінімальні обороти. Після початку обертання обороти збільшуються.

Пуск синхронних електромашин

На відміну від асинхронних машин, пуск яких здійснюється взаємодією поля статора та обмоток або білицької клітини ротора, синхронну машину необхідно попередньо розігнати до швидкості, близької до синхронної.

За допомогою додаткового асинхронного двигуна. Так запускаються машини з постійними магнітамиу роторі. При досягненні швидкості, близької до синхронної, асинхронхронник вимикається і подається напруга до статора синхронного двигуна.
Асинхронний запуск. У роторі, крім електромагніту, знаходиться "білизна клітина". З її допомогою апарат розганяється, після чого в обмотку подається постійна напруга, і двигун починає працювати як синхронний.
Обмотки ротора закорочуються безпосередньо або через додатковий опір. Після розгону в них подається постійна напруга.
За допомогою ТПЛ (тиристорного перетворювача частоти)частота напруги живлення і швидкість обертання плавно піднімається до номінальної. Цей спосіб застосовується у механізмах з регулюванням швидкості.

Особливості та застосування різних видів електродвигунів

У кожного типу двигунів є переваги та недоліки в порівнянні з іншими. Це визначає сферу їх застосування. Застосування різних типівелектромашин залежить від їх особливостей конструкції та принципу дії.

Переваги та використання асинхронних електродвигунів

Такі машини мають переваги перед синхронними апаратами:

простота конструкції та низька ціна; апарати з фазним ротором дозволяють регулювати швидкість обертання та здійснювати плавний пускбез використання перетворювачів частоти;
велика різноманітність потужностей - від кількох ватів до десятків кіловат.

Крім переваг є недоліки:

падіння швидкості обертання при зростанні навантаження;
нижчий ККД та великі габарити, Чим у синхронних апаратів тієї ж потужності;
крім активної, такі апарати споживають реактивну (індуктивну) потужність, що веде до необхідності встановлювати компенсатори або оплачувати додатково реактивну електроенергію.

Використовуються такі машини практично скрізь, де необхідно рухати механізм і є трифазна напруга 380 вольт.

Застосування синхронних машин

Регулювання шляхом зміни струму збудження cos φ. Це дозволяє зменшити струм споживання, габарити і переріз кабелю, що підводить, а також збільшити ККД. Крім того, такі апарати використовуються як компенсатори реактивної потужності.
Менш чутливі до коливань напруги і мають більшу перевантажувальну здатність, особливо до ударних навантажень. Здатність до перевищення потужності підвищується шляхом перезбудження обмоток ротора. Завдяки цьому такі двигуни використовуються в екскаваторах, гільйотинних ножицях та інших подібних механізмах.
Частота обертання не змінюється у разі зміни навантаження. Тому синхронні машини застосовуються в прецизійних верстатах у металургії, машинобудуванні та деревообвалюючій промисловості.