Трехфазные асинхронные двигатели составляют основу современного электропривода. От ДПТ их отличает простота конструкции, надежность, высокие технико-экономические показатели. В настоящее время частотные преобразователи позволили сделать регулировочные свойства АД более лучшими, чем у ДПТ с НВ.
По конструкции ротора АД разделяются на двигатели и короткозамкнутым ротором (КЗР) и двигатели с фазным ротором (ФР). Наиболее простая конструкция у АД с КЗР. Ротор такого двигателя не имеет выводов, так как его обмотка выполнена в виде короткозамкнутой клетки (беличья клетка). Его обмотка выполнена в виде ряда медных или алюминиевых стержней, расположенных по периметру сердечника ротора, замкнутые в двух сторон короткозамыкающими кольцами. Простота конструкции обеспечивает им высокую надежность, простоту обслуживания и невысокую стоимость. Схема включения АД СС КЗР представлена на рис. 4.1, а.
Фазный ротор имеет трехфазную обмотку, выполненную по типу обмотки статора (рис. 4.1, б). Одни концы катушек соединены в нулевую точку («звезда»), а другие – подключены к контактным кольцам. На кольца наложены щетки, осуществляющие скользящий контакт с обмоткой ротора. При такой конструкции возможно подсоединение к обмотке ротора пускового или регулировочного реостата, позволяющего менять электрическое сопротивление в цепи ротора. Такие двигатели более сложны в изготовлении и эксплуатации, поэтому применяются только там, где применение АД с КЗР не обеспечит требованиям в приводу механизма.
Ротор АД отстаёт от вращающегося магнитного поля статора, которое создается обмоткой статора, то есть вращение происходит асинхронно. В этих условиях вращающееся поле статора индуцирует ЭДС в обмотке роторе, под действием которого в роторе протекает ток, который взаимодействует с вращающимся магнитным полем (ВМП), создавая вращающий момент двигателя. В рабочих режимах разница частот вращения статора и ротора не велика и составляет несколько процентов. При рассмотрение рабочих процессов АД обычно используют понятие скольжения 
.
Скорость асинхронного двигателя в рабочих режимах
,
где синхронная частота вращения магнитного поля 
; 
– частота питающего напряжения 
; 
– число пар полюсов.
 |
| Рис. 4.1. Схема включения асинхронных двигателей с КЗР (а) и ФР (б) |
Статор синхронного двигателя (СД) конструктивно не отличается от статора АД. Ротор СД имеет явнополюсную конструкцию, на полюсах которого расположена обмотка возбуждения. При включении обмотки к источнику постоянного тока в двигателе создается дополнительное магнитное поле. Таким образом, для работы синхронного двигателя кроме 3х-фазного переменного напряжения требуется также постоянное. Исключение составляют двигатели, возбуждаемые постоянными магнитами. Такие двигатели обладают абсолютно жесткой механической характеристикой: ротор двигателя вращается синхронно с вращающимся магнитным полем с частотой 
 |
| Рис. 4.2. Схема включения СД |
В отличие от АД, синхронные не создают пускового момента, так как ротор двигателя по причине инерционности не может мгновенно разогнаться до синхронной скорости. Для пуска СД необходимо предварительно привести его во вращение до скорости, близкой к синхронной ( 
. С этой целью применяют асинхронный пуск, для чего на роторе двигателя располагается пусковая обмотка, конструктивно похожая на беличью клетку.
Процесс асинхронного пуска СД протекает следующим образом (рис. 4.2).
При включении обмотки статора СД в сеть СД запускается как асинхронный. При этом обмотку возбуждения замыкают на сопротивление для ограничения величины ЭДС, которая наводится в ОВ при пуске двигателя. При достижении скорости вращения близкой к номинальной, обмотку возбуждения подключают к постоянному напряжению, и двигатель втягивается в синхронизм, то есть скорость вращения двигателя становится равной синхронной скорости.
Синхронные двигатели изготавливаются на большие мощности: от сотен до тысяч киловатт. Объясняется это тем, что при меньших мощностях их применение нецелесообразно по технико-экономическим показателям.
СД обычно имеют целевое назначение, то есть каждая серия разработана для конкретных механизмов (для шаровых мельниц - СДМЗ, для привода компрессоров – СДК, для привода насосов – ВДС и др.).
Синхронные двигатели имеют перегрузочную способность 
.
Еще одной особенностью СД является возможность работать с величиной 
в сети используют синхронные компенсаторы, представляющие собой перевозбужденные СД специальной конструкции, работающие без нагрузки на валу.
Механические характеристики синхронного двигателя представлены на рис. 4.3 (прямая 1).
Для синхронных двигателей важное значение имеет угловая характеристика, то есть зависимость момента синхронной машины от угла 
. Угол - это угол между напряжением на статоре и ЭДС двигателя. При значениях, больших 90 градусов, как видно из рис. 4.4, двигатель выпадает из синхронизма, так как участок угловой характеристики при 
является неустойчивым.
 |  |
| Рис. 4.3. Механические характеристики асинхронного и синхронного двигателей | Рис. 4.4. Угловая характеристика СД |
www.poznayka.org
Пуск и реверс синхронного двигателя осуществляется в асинхронном режиме, в виду чего работа синхронных и асинхронных гребных электродвигателей при пуске и реверсе аналогична. Основное различие заключается в том, что если данные процессы для асинхронного двигателя заканчиваются выведением его на естественную (асинхронную) характеристику, то синхронный двигатель их асинхронного режима еще должен перейти в синхронный, что производится при подаче возбуждения в обмотку ротора двигателя. Поэтому пуск и реверс рассмотрим для ГЭУ с синхронными гребными электродвигателями.Пуск гребного электродвигателя. При пуске гребного электродвигателя, мощность которого примерно равна мощности питающих генераторов, напряжение главной цепи в результате реакции статора генераторов резко снижается. При этом асинхронный момент двигателя, пропорциональный квадрату напряжения. может настолько уменьшиться, что не окажется в состоянии преодолеть момент сопротивления винта и разогнать двигатель до асинхронной скорости. Для увеличения пускового и максимального моментов двигателя применяют перевозбуждение (форсировку возбуждения) генератора. В ГЭУ допускают увеличение тока возбуждения генераторов в 3—6 раз.Пусковые характеристики синхронного двигателя без форсировки возбуждения генератора (кривая 1) и с форсировкой (кривая 2) приведены на рис. 1.Двигатель под действием асинхронного момента разгоняется до подсинхронной скорости (0,95 nc), при которой включается возбуждение. и возникший при этом синхронизирующий момент втягивает двигатель в синхронизм. Асинхронный момент, развиваемый двигателем при подсинхронной скорости, называется входным, или подсинхронным. Для надежного вхождения двигателя в синхронизм необходимо, чтобы его подсинхронный момент на 25 % превышал момент сопротивления. Из рис. 1 видно, что это возможно лишь при форсировке возбуждения.
Рис. 1. Пусковые характеристики синхронного двигателя с форсировкой возбуждения и без нее.
Рис. 2. пуск гребного электродвигателя в ГЭУ переменного тока.
Чтобы уменьшить момент сопротивления винта, гребной электродвигатель пускают при пониженной частоте цепи главного тока fп, которая определяется наименьшей устойчивой скоростью первичных двигателей генераторов (рис. 2). Пуск гребного электродвигателя состоит из следующих операций:а) гребной двигатель подключают к генератору или к сборным шинам группы синхронизированных генераторов, работающих при пониженной частоте fп;б) производят форсировку возбуждения генераторов;в) после того, как гребной электродвигатель достигнет подсинхронной скорости, включают его возбуждение, в результате чего двигатель втягивается в синхронизм;г) уменьшают ток возбуждения генераторов до номинальной величины; при этом гребной электродвигатель вращается с синхронной скоростью nп, соответствующей частоте пуска fп (тока С).Дальнейший разгон двигателя производится повышением частоты генераторов. В ДЭГУ при этом должно быть обеспечено равномерное распределение нагрузки между параллельно работающими генераторами.Переход гребного электродвигателя из режима точки С в режим точки В происходит благодаря быстрому повышению скорости вращения первичных двигателей и увеличению частоты тока главной цепи от fп до fш, при которой гребной двигатель развивает скорость nш и номинальный момент на валу Мн. Затем, по мере постепенного разгона судна и соответствующего увеличения частоты генераторов, винт, работая, переходит со швартовной характеристики на промежуточные и, наконец, на основную характеристику в точку А, определяемую номинальными значениями скорости nн и момента Мн. При этом во избежание перегрузок гребного и первичных двигателей необходимо частоту увеличивать плавно, с тем чтобы винт разгонялся без резких колебаний момента нагрузки — по ломаной BDEHFKA.
Реверс гребного электродвигателя. При реверсе, как и при пуске, гребной электродвигатель работает в асинхронном режиме при пониженном напряжении, а следовательно, при резко уменьшенном моменте на валу (рис. 3). Чтобы снизить момент сопротивления винта Мв, при котором двигатель должен входить в синхронизм, а также чтобы преодолеть максимальный вращающий момент винта МВmax для его затормаживания, реверс производят при минимальной частоте fр, получаемой путем уменьшения скорости первичных двигателей до минимальной устойчивой. Однако этого часто бывает недостаточно (кривая 3). Поэтому, как и при пуске, прибегают к форсировке возбуждения главных генераторов (кривая 4). Так как продолжительность реверса гребного электродвигателя мала по сравнению с продолжительностью реверса судна, будем считать, что пока двигатель затормаживается и разгоняется в противоположную сторону, судно по инерции движется в прежнем направлении со скоростью, которая предшествовала реверсу.Реверс гребных электродвигателей возможен двумя способами:а) электродвигатель включают в обычный для асинхронных двигателей режим противовключения;б) электродвигатель сначала включат в режим динамического торможения, затем останавливают механическим тормозом и, наконец, пускают в противоположном направлении.Первый способ предпочтительнее, поскольку он проще и не требует сложного распределительного устройства системы электродвижения. Ниже приведена последовательность такого реверса для ДЭГУ.1. Снимают возбуждение генераторов и электродвигателя и выключают реверсивный переключатель. Скорость первичных двигателей снижают до минимальной устойчивой. При этом винт затормаживается от nн до nБ (участок АБ).2. Реверсивным переключателем включают гребной электродвигатель в положение «Ход назад» (режим противовключения). Винт, затормаживаясь от точки Б по реверсивной характеристике 1, увеличивает вращающий момент до МВmax (режим гидротурбины). если включенный гребной двигатель развивает момент в соответствии с механической характеристикой 3, то в точке В моменты уравновешивают друг друга и наступает установившийся режим работы ГЭУ. Он продолжается до тех пор, пока не уменьшается скорость движения судна и винт не переходит на реверсивную характеристику 2. Это недопустимо затягивает реверс и вызывает перегрев машин ГЭУ. Чтобы предотвратить такой режим, возбуждение генератора включают с необходимой форсировкой, в результате которой гребной двигатель, работая по характеристике 4, сначала затормаживается до полной остановки (участок ГД), а затем, изменив направление вращения, разгоняется до подсинхронной скорости (участок ДЕ).3. При достижении электродвигателем подсинхронной скорости включается возбуждение (точка Е). Поскольку подсинхронный момент двигателя МЕ больше момента сопротивления винта МВ, двигатель входит в синхронизм (точка К).4. После вхождения двигателя в синхронизм ток возбуждения генераторов снижается до номинальной величины.5. Дальнейший разгон гребного двигателя, как и при пуске, осуществляется постепенным увеличением частоты тока главной цепи, т. е. увеличением скорости дизелей. При этом следует контролировать равномерность распределения нагрузки между параллельно с работающими генераторами и дизелями.В ТЭГУ процесс реверса отличается от описанного тем, что отпадает надобность в синхронизации генераторов и в контроле за распределением нагрузки между ними.
morez.ru
Синхронные машины, являются машинами переменного тока. Применяются в качестве двигателя и генератора.
Синхронные двигатели применяются в основном в приводах большой мощности. Мощность их достигает нескольких десятков мегаватт. На тепловых станциях, металлургических заводах, шахтах, Холодильниках приводят в движение насосы, и другие механизмы, работающие с неизменной скоростью. Синхронные двигатели могут работать с различной реактивной мощностью. Таким образом, Эти двигатели позволяют улучшить коэффициент мощности предприятия. Однако стоимость приводов с синхронным двигателями выше, чем с асинхронными.
Специальные двигатели малой мощности используют в устройствах, где строгое постоянство скорости, электрочасы, автоматические самопишущие приборы, устройства с программным управлением и др.
Н
а крупных подстанциях электрических систем устанавливают специальные синхронные машины, работающие в режиме холостого хода и отдающие в сеть только реактивную мощность, которая необходима для асинхронных двигателей. Эти машины называют синхронными компенсаторами.
Изобретение относится к области использования трехфазных синхронных машин для выработки электроэнергии. Устройство состоит из расположенных на одном валу трехфазного синхронного двигателя и трехфазного синхронного генератора, которые выполнены с возбуждением от постоянных магнитов. Ротор и статор двигателя и генератора имеют явно выраженные полюса. Обмотки статора намотаны вокруг полюсов статора. Постоянные магниты возбуждения в двигателе и генераторе размещены в спинках ротора между его полюсами. В центре полюсов ротора генератора находятся плоские компенсационные постоянные магниты, размещенные в плоскостях, проходящих через ось генератора.
Одним из главных недостатков синхронных двигателей является сложность их пуска в ход. Пуск синхронных двигателей может быть осуществлен при помощи вспомогательного пускового двигателя или путем асинхронного пуска.
Пуск синхронного двигателя при помощи вспомогательного двигателя. Если ротор синхронного двигателя с возбужденными полюсами развернуть другим, вспомогательным двигателем до скорости вращения поля статора, то магнитные полюсы статора, взаимодействуя с полюсами ротора, заставят ротор вращаться далее самостоятельно без посторонней помощи, в такт с полем статора, т. е. синхронно (откуда эти двигатели и получили свое название).
Д
ля осуществления пуска необходимо, чтобы число пар полюсов асинхронного двигателя было меньше числа пар полюсов синхронного двигателя, ибо при этих условиях вспомогательный асинхронный двигатель может развернуть ротор синхронного двигателя до синхронной скорости.
Порядок пуска синхронного двигателя следующий. Включая рубильник 3, пускают вспомогательный асинхронный двигатель 2, который разворачивает ротор синхронного двигателя 1 до скорости, соответствующей скорости поля статора. Скорость вращения вспомогательного двигателя определяется по тахометру1. Затем, включая рубильник 4 постоянного тока, возбуждают полюсы ротора. Чтобы включить синхронный двигатель в сеть трехфазного тока, его нужно синхронизировать так же, как и при включении синхронного генератора на параллельную работу. Для этого реостатом 5 устанавливают такое возбуждение, чтобы напряжение обмотки статора по вольтметру V было равно напряжению сети, указываемому вольтметром V1.
Электролампы 6, включенные параллельно ножам рубильника 7 трех-фазной сети, при разомкнутом рубильнике будут мигать. Сначала мигание будет частым, но если изменять скорость вращения вспомогательного асинхронного двигателя, то лампы будут мигать . все реже и реже. Синхронный двигатель можно включить в сеть трехфазного тока рубильником 7 тогда, когда все три лампы одновременно погаснут. Ротор двигателя при этом входит в синхронизм и может далее вращаться самостоятельно. Теперь вспомогательный двигатель 2 рубильником 3 можно отключить от сети.
Сложность пуска и необходимость вспомогательного двигателя являются существенными недостатками этого способа пуска синхронных двигателей. Поэтому в настоящее время он применяется редко.
Асинхронный пуск синхронного двигателя. Для осуществления этого способа пуска в полюсных наконечниках полюсов ротора укладывается дополнительная короткозамкнутая обмотка. Так как во время пуска в обмотке возбуждения 1 двигателя наводится большая э. д. с, то по соображениям безопасности она замыкается рубильником 2 на сопротивление 3
П
ри включении напряжения трехфазной сети в обмотку статора 4 синхронного двигателя возникает вращающееся магнитное поле, которое, пересекая короткозамкнутую (пусковую) обмотку, заложенную в полюсных наконечниках ротора, индуктирует в ней токи.
Эти токи, взаимодействуя с вращающимся полем статора, приведут ротор во вращение. При достижении ротором наибольшего числа оборотов (95—97% синхронной скорости) рубильник 2 переключают так, чтобы обмотку ротора включить в сеть постоянного напряжения.
Недостатком асинхронного пуска является большой пусковой ток (в 5—7 раз больший рабочего тока). Пусковой ток вызывает падение напряжения в сети, а это отражается на работе других потребителей. Для уменьшения пускового тока применяют пуск при пониженном напряжении с помощью реактора 2 или автотрансформатора.
В настоящее время применяют почти исключительно асинхронный пуск синхронных двигателей ввиду его простоты и надежности. Существуют также схемы автоматического асинхронного пуска синхронных двигателей
studfiles.net
Электродвигатели бывают двух основных типов — синхронные и асинхронные. Что представляют собой те и другие?
К синхронным принято относить электродвигатели, которые функционируют на переменном токе и имеют ротор с частотой вращения, совпадающей с частотой оборотов магнитного поля в конструкции агрегата.
Ключевые элементы синхронного электродвигателя:
Первый элемент агрегата располагается на статоре. Индуктор размещается на роторе, который отделен от статора воздушной прослойкой. Структура якоря представлена обмоткой (одной или несколькими). Токи, которые подаются в соответствующий элемент двигателя, формируют магнитное поле, вращающееся с заданной частотой и взаимодействующее с полем индуктора. Индуктор включает 2 полюса — в виде постоянных магнитов.
Синхронный агрегат может функционировать в двух режимах:
Первый режим работы предполагает взаимодействие магнитного поля, формирующегося на якоре, и поля, которое образуется на полюсах индуктора. Синхронный двигатель в режиме генератора функционирует за счет электромагнитной индукции: в процессе вращения ротора магнитное поле, которое формируется на обмотке, по очереди взаимодействует с фазами обмотки на статоре, вследствие чего образуется электродвижущая сила.
к содержанию ↑К асинхронным принято относить электродвигатели, в которых частота вращения одного из ключевых элементов — ротора — не совпадает с частотой оборотов магнитного поля, формирующегося током, который возникает на обмотке статора. Асинхронные агрегаты иногда именуются индукционными. Это обусловлено тем, что в обмотке ротора осуществляется индуцирование тока при воздействии магнитного поля статора.
В конструкции асинхронного электродвигателя присутствуют статор и ротор, которые разделены воздушной прослойкой. Основные активные элементы агрегата:
Важную роль в функционировании асинхронного двигателя играют дополнительные конструктивные элементы, которые обеспечивают прочность, охлаждение и устойчивость работы агрегата.
к содержанию ↑Главное отличие синхронного двигателя от асинхронного заключается в соотношении величины частот вращения ротора и магнитного поля. В агрегате первого типа оба показателя одинаковые. В асинхронной машине — разные.
Можно отметить, что электродвигатели второго типа в целом более распространены, чем первые. При этом асинхронные агрегаты чаще всего представлены в разновидности, в которой инсталлирован короткозамкнутый ротор. Данные устройства имеют ряд важнейших преимуществ перед электродвигателями иных категорий. А именно:
Вместе с тем асинхронные машины с короткозамкнутым ротором обладают и рядом недостатков. А именно:
В свою очередь, у синхронных агрегатов также есть неоспоримые достоинства. К таковым можно отнести:
Есть у синхронных двигателей и недостатки:
Отмеченные особенности работы синхронных и асинхронных агрегатов делают оптимальным использование первых в случае, если требуемая мощность двигателя в системе (например, как части инфраструктуры фабричной линии) должна составлять порядка 100 кВт и более. В остальных случаях задействование асинхронных машин, как правило, становится более предпочтительным.
Рассмотрев, в чем разница между синхронным и асинхронным двигателем, отразим выводы в таблице.
к содержанию ↑| Синхронный двигатель | Асинхронный двигатель |
| Вращение ротора и магнитного поля в синхронных двигателях осуществляется с одинаковой частотой | Вращение ротора и магнитного поля в асинхронных агрегатах осуществляется с разной частотой |
| Имеет часто более сложную конструкцию | Обычно имеет менее сложную конструкцию |
| Оптимален при необходимой мощности в 100 кВт и выше | Оптимален при необходимой мощности менее 100 кВт |
thedifference.ru
Классификация двигателей основывается на разных параметрах. По одному из них, различают синхронный и асинхронный двигатель. Отличия приборов, общая характеристика и принцип работы описаны в статье.
Этот тип двигателя способен работать одновременно и в качестве генератора, и как, собственно, двигатель. Его устройство сродни синхронному генератору. Характерной особенностью двигателя является неизменяемая частота роторного вращения от нагрузки.
Эти виды двигателей широко применяются во многих сферах, например, для электрических проводов, которым необходима постоянная скорость.
В основу его функционирования положено взаимодействие вращающегося магнитного поля якоря и магнитных полей индукторных полюсов. Обычно якорь находится в статоре, а индуктор распологается в роторе. Для мощных моторов используются электрические магниты для полюсов, а для слабых — постоянные.
Принцип работы синхронного двигателя включает в себя (кратковременно) и асинхронный режим, который обычно применяют для разгона до необходимой (то есть номинальной) скорости вращения. В это время индукторные обмотки замыкаются накоротко или посредством реостата. После достижения необходимой скорости индуктор начинают питать постоянным током.
Основными минусами этого вида двигателя являются:
Большинство генераторов, где бы они ни использовались, являются синхронными. Преимуществами таких двигателей в целом являются:
Данный вид устройста представляет механизм, направленный на трансформацию электрической энергии переменного тока в механическую. Из самого названия «асинхронный» можно сделать вывод, что речь идет о неодновременном процессе. И действительно, частота вращения магнитного поля статора здесь выше роторной всегда.Такое устройство состоит из статора цилиндрической формы и ротора, в зависимости от вида которого асинхронные двигатели короткозамкнутые могут быть и с фазным ротором.
Работа двигателя осуществляется на основе взаимодействия магнитного статорного поля и наводящихся этим же полем токов в роторе. Вращающий момент появляется тогда, когда имеется разность частоты вращения полей.
Резюмируем теперь, чем отличается синхронный двигатель от асинхронного. Чем объясняется широкое применение одного типа и ограниченное — другого?
Отличие работы двигателей - в роторе. У синхронного типа он заключается в постоянном или электрическом магните. Благодаря притягиванию разноименных полюсов вращающееся поле статора влечет и магнитный ротор. Их скорость получается одинаковой. Отсюда и название — синхронный.
В нем можно добиться, в отличие от асинхронного, даже опережения напряжения по фазам. Тогда устройство, подобно батареям конденсатора, может применяться для увеличения мощности.
Асинхронные двигатели, в свою очередь, просты и надежны, но их недостатком является трудность регулировки частоты вращения. Для реверсирования трехфазного асинхронного двигателя (то есть изменения направления его вращения в противоположную сторону) меняют расположение двух фаз или двух линейных проводов, приближающихся к обмотке статора.
Если рассматривать частоту вращения, то имеют и здесь синхронный и асинхронный двигатель отличия. В синхронном типе этот показатель является постоянным, в отличие от асинхронного. Поэтому первый используют там, где необходима постоянная скорость и полная управляемость, например, в насосах, вентиляторах и компрессорах.
Выявить на том или ином устройстве наличие рассматриваемых типов приборов очень просто. На асинхронном двигателе будет не круглое число оборотов (например, девятьсот тридцать в минуту), в то время как на синхронном — круглое (например, тысяча оборотов в минуту).
И те, и другие моторы управляются достаточно сложно. Синхронный тип имеет жесткую характеристику механики: при любой меняющейся нагрузке на вал мотора частота вращения будет одной и той же. При этом нагрузка, конечно, должна меняться с учетом того, чтобы двигатель способен ее выдержать, иначе это приведет к поломке механизма.
Так устроен синхронный и асинхронный двигатель. Отличия обоих видов обуславливают сферу их использования, когда один вид справляется с задачей оптимальным образом, для другого это будет проблематичным. В то же время можно встретить и комбинированные механизмы.
Источник: fb.ruКомментарии
Идёт загрузка... Похожие материалы
Автомобили Какой стартер лучше - редукторный или обычный? Отличия, принцип работы и устройствоТехнический прогресс не стоит на месте и постоянно развивается. Каждый год появляются новые технологии, что позволяет инженерам улучшать или создавать совершенно новые детали. Это касается и машиностроения. В России е...
Домашний уют Лопастная мешалка: описание, принцип работы, применение в быту и промышленностиМешалки лопастного типа активно применяются в промышленной сфере. Ротор под них чаще всего подбирается двухфазного типа. По мощности устройства сильно отличаются. При выборе модификации важно обращать внимание на мощн...
Технологии Симистор: принцип работы, применение, устройство и управление имиИз статьи вы узнаете о том, что такое симистор, принцип работы этого прибора, а также особенности его применения. Но для начала стоит упомянуть о том, что симистор – это то же, что и тиристор (только симметричны...
Бизнес Лазер твердотельный: принцип работы, применениеДанная статья показывает, какие бывают источники монохроматического излучения и какие преимущества имеет лазер твердотельный перед другими видами. Здесь рассказано, каким образом происходит генерация когерентного излу...
Бизнес Исполнительный механизм: типы, принцип работы, применениеИсполнительные механизмы применяются в промышленности для управления приводными устройствами. На рынке представлены модификации, которые отличаются между собой по рабочему напряжению и частотности. Схема исполнительно...
Бизнес Станок лазерный для резки и гравировки: описание, характеристики, принцип работыДля резки и гравировки металла на современных предприятиях часто используются станки особой разновидности — лазерные. Этот тип оборудования в сравнении с традиционным имеет целый ряд неоспоримых преимуществ. Исп...
Домашний уют Карбюратор - это что? Принцип работы, применениеВ этой статье вы узнаете о системах впрыска топлива. Карбюратор – это самый первый механизм, который позволял соединять в нужной пропорции бензин с воздухом для приготовления топливовоздушной смеси и подачи ее в...
Образование Гальванический элемент: схема, принцип работы, применениеДля того чтобы составить схему гальванического элемента, необходимо понять принцип его действий, особенности строения.Потребители редко обращают внимание на аккумуляторы и батарейки, при этом именно эти источни...
Образование Что такое теодолит? Основные части теодолита, принцип работы, применениеГеодезия – одна из древнейших наук на Земле. С 17 века ученые начали изобретать первые высокоточные измерительные приборы, в числе которых был и теодолит. Что такое теодолит? Для чего он необходим? Почему теодол...
Образование Лазеры полупроводниковые: виды, устройство, принцип работы, применениеПолупроводниковые лазеры являются квантовыми генераторами на основе полупроводниковой активной среды, в которой оптическое усиление создаётся вынужденным излучением при квантовом переходе между энергетическими уровням...
monateka.com
При помощи вращающегося магнитного поля электрическая энергия преобразуется в механическую. Для этой цели служат электрические трехфазные двигатели — синхронные и асинхронные, из которых наиболее распространены последние.
Асинхронный двигатель с фазным ротором в разрезе: 1 – станина, 2 – обмотка статора, 3 – ротор, 4 – контактные кольца, 5 – щетки.
Поместим во вращающееся магнитное поле замкнутый виток в виде прямоугольной рамки (рис. 1а).
При вращении поля проводники рамки пересекаются линиями магнитной индукции, в силу чего в них наводится э. д. с. Направление э. д. с. определено по правилу правой руки и отмечено на рисунке крестиком и точкой.
Применяя правило правой руки, нужно учитывать относительное движение проводников рамки против вращающегося поля. Под действием э. д. с. в рамке образуется ток такого же направления. Но проводники с током в магнитном поле испытывают действие электромагнитных сил, направленных в соответствии с правилом левой руки. Относительно оси рамки электромагнитные силы образуют момент, под действием которого рамка вращается в сторону вращения поля.
Скорость рамки всегда меньше скорости поля n < n0 (рамка «скользит» относительно поля). Благодаря скольжению в рамке наводится э. д. с, образуются ток и электромагнитные силы.
Рисунок 1 а)асинхронный двигатель, б)синхронный двигатель.
Скольжение оценивается величиной в процентах:
S= [(n0 – n) : n0] x 100
Вращение рамки со скоростью поля невозможно, так как при n = n0 поле не пересекает проводников рамки, не наводится э. д. с, отсутствуют ток и электромагнитные силы.
Электрические двигатели, работающие по этому принципу, называют асинхронными.
Если вместо короткозамкнутой рамки в магнитном поле поместить постоянный магнит или электромагнит с постоянным током в его обмотке, то благодаря взаимодействию вращающегося поля с полем постоянного магнита образуется вращающий момент, также направленный в сторону вращения поля (рис. 1 б).
Постоянный магнит в постоянном магнитном поле стремится занять положение, при котором ось полюсов магнита в направлении от южного полюса к северному совпадает с направлением внешнего поля. Постоянный магнит «увлекается» за вращающимся полем, т. е. вращается в ту же сторону и с той же скоростью, что и поле:
n = n0
Электрические двигатели, работающие по такому принципу, называют синхронными.
Поделитесь полезной статьей:
Topfazaa.ru
Устройство асинхронного двигателя соответствует изображению на рис. 4. Вращающееся магнитное поле, создаваемое расположенными на статоре обмотками с током, взаимодействует с токами ротора, приводя его во вращение. Наибольшее распространение в настоящее время получил асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором ввиду своей простоты и надежности. В пазах ротора такой машины размещены токонесущие медные или алюминиевые стержни. Концы всех стержней с обоих торцов ротора соединены медными или алюминиевыми же кольцами, которые замыкают стержни накоротко. Отсюда и произошло такое название ротора.
В короткозамкнутой обмотке ротора под действием ЭДС, вызываемой вращающимся полем статора, возникают вихревые токи. Взаимодействуя с полем, они вовлекают ротор во вращение со скоростью , принципиально меньшей скорости вращения поля 0. Отсюда название двигателя — асинхронный.
называется относительным скольжением. Для двигателей нормального исполнения S=0,02…0,07. Неравенство скоростей магнитного поля и ротора становится очевидным, если учесть, что при вращающееся магнитное поле не будет пересекать токопроводящих стержней ротора и, следовательно, в них не будут наводиться токи, участвующие в создании вращающегося момента.
Принципиальное отличие синхронного двигателя от асинхронного заключается в исполнении ротора. Последний у синхронного двигателя представляет собой магнит, выполненный (при относительно небольших мощностях) на базе постоянного магнита или на основе электромагнита. Поскольку разноименные полюсы магнитов притягиваются, то вращающееся магнитное поле статора, которое можно интерпретировать как вращающийся магнит, увлекает за собой магнитный ротор, причем их скорости равны. Это объясняет название двигателя – синхронный.
В заключение отметим, что в отличие от асинхронного двигателя, у которого обычно не превышает 0,8…0,85, у синхронного двигателя можно добиться большего значения и сделать даже так, что ток будет опережать напряжение по фазе. В этом случае, подобно конденсаторным батареям, синхронная машина используется для повышения коэффициента мощности.
5.189.137.82 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам.
*****
Электродвигатели бывают двух основных типов — синхронные и асинхронные. Что представляют собой те и другие? Чем отличается синхронный двигатель от асинхронного?
К синхронным принято относить электродвигатели, которые функционируют на переменном токе и имеют ротор с частотой вращения, совпадающей с частотой оборотов магнитного поля в конструкции агрегата.
Ключевые элементы синхронного электродвигателя:
Первый элемент агрегата располагается на статоре. Индуктор размещается на роторе, который отделен от статора воздушной прослойкой. Структура якоря представлена обмоткой (одной или несколькими). Токи, которые подаются в соответствующий элемент двигателя, формируют магнитное поле, вращающееся с заданной частотой и взаимодействующее с полем индуктора. Индуктор включает 2 полюса — в виде постоянных магнитов.
Синхронный агрегат может функционировать в двух режимах:
Первый режим работы предполагает взаимодействие магнитного поля, формирующегося на якоре, и поля, которое образуется на полюсах индуктора. Синхронный двигатель в режиме генератора функционирует за счет электромагнитной индукции: в процессе вращения ротора магнитное поле, которое формируется на обмотке, по очереди взаимодействует с фазами обмотки на статоре, вследствие чего образуется электродвижущая сила.
К асинхронным принято относить электродвигатели, в которых частота вращения одного из ключевых элементов — ротора — не совпадает с частотой оборотов магнитного поля, формирующегося током, который возникает на обмотке статора. Асинхронные агрегаты иногда именуются индукционными. Это обусловлено тем, что в обмотке ротора осуществляется индуцирование тока при воздействии магнитного поля статора.
В конструкции асинхронного электродвигателя присутствуют статор и ротор, которые разделены воздушной прослойкой. Основные активные элементы агрегата:
Важную роль в функционировании асинхронного двигателя играют дополнительные конструктивные элементы, которые обеспечивают прочность, охлаждение и устойчивость работы агрегата.
Главное отличие синхронного двигателя от асинхронного заключается в соотношении величины частот вращения ротора и магнитного поля. В агрегате первого типа оба показателя одинаковые. В асинхронной машине — разные.
Можно отметить, что электродвигатели второго типа в целом более распространены, чем первые. При этом асинхронные агрегаты чаще всего представлены в разновидности, в которой инсталлирован короткозамкнутый ротор. Данные устройства имеют ряд важнейших преимуществ перед электродвигателями иных категорий. А именно:
Вместе с тем асинхронные машины с короткозамкнутым ротором обладают и рядом недостатков. А именно:
В свою очередь, у синхронных агрегатов также есть неоспоримые достоинства. К таковым можно отнести:
Есть у синхронных двигателей и недостатки:
Отмеченные особенности работы синхронных и асинхронных агрегатов делают оптимальным использование первых в случае, если требуемая мощность двигателя в системе (например, как части инфраструктуры фабричной линии) должна составлять порядка 100 кВт и более. В остальных случаях задействование асинхронных машин, как правило, становится более предпочтительным.
Рассмотрев, в чем разница между синхронным и асинхронным двигателем, отразим выводы в таблице.
*****
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.
*****
К атегория: Вопросы по электрике
Частота вращения ротора асинхронного двигателя всегда меньше синхронной частоты пс, так как только при этом условии в обмотке ротора наводится ток, взаимодействие которого с вращающимся полем статора и создает силу, движущую ротор. Именно поэтому такой двигатель называют асинхронным в отличие от синхронного, ротор которого вращается с постоянной (синхронной) частотой, равной частоте вращения магнитного поля. Частота вращения ротора асинхронных двигателей небольшой мощности меньше синхронной на 2…6%.
Вопросы по электрике — В чем принципиальное отличие асинхронного двигателя от синхронного?
Статьи по теме «Вопросы по электрике»
Остались вопросы по теме — «В чем принципиальное отличие асинхронного двигателя от синхронного? «, задайте их на форуме.
*****
Классификация двигателей основывается на разных параметрах. По одному из них, различают синхронный и асинхронный двигатель. Отличия приборов, общая характеристика и принцип работы описаны в статье.
Этот тип двигателя способен работать одновременно и в качестве генератора, и как, собственно, двигатель. Его устройство сродни синхронному генератору. Характерной особенностью двигателя является неизменяемая частота роторного вращения от нагрузки.
Эти виды двигателей широко применяются во многих сферах, например, для электрических проводов, которым необходима постоянная скорость.
В основу его функционирования положено взаимодействие вращающегося магнитного поля якоря и магнитных полей индукторных полюсов. Обычно якорь находится в статоре, а индуктор распологается в роторе. Для мощных моторов используются электрические магниты для полюсов, а для слабых — постоянные.
Принцип работы синхронного двигателя включает в себя (кратковременно) и асинхронный режим, который обычно применяют для разгона до необходимой (то есть номинальной) скорости вращения. В это время индукторные обмотки замыкаются накоротко или посредством реостата. После достижения необходимой скорости индуктор начинают питать постоянным током.
Основными минусами этого вида двигателя являются:
Большинство генераторов, где бы они ни использовались, являются синхронными. Преимуществами таких двигателей в целом являются:
Данный вид устройста представляет механизм, направленный на трансформацию электрической энергии переменного тока в механическую. Из самого названия «асинхронный» можно сделать вывод, что речь идет о неодновременном процессе. И действительно, частота вращения магнитного поля статора здесь выше роторной всегда.Такое устройство состоит из статора цилиндрической формы и ротора, в зависимости от вида которого асинхронные двигатели короткозамкнутые могут быть и с фазным ротором.
Работа двигателя осуществляется на основе взаимодействия магнитного статорного поля и наводящихся этим же полем токов в роторе. Вращающий момент появляется тогда, когда имеется разность частоты вращения полей.
Резюмируем теперь, чем отличается синхронный двигатель от асинхронного. Чем объясняется широкое применение одного типа и ограниченное — другого?
Отличие работы двигателей — в роторе. У синхронного типа он заключается в постоянном или электрическом магните. Благодаря притягиванию разноименных полюсов вращающееся поле статора влечет и магнитный ротор. Их скорость получается одинаковой. Отсюда и название — синхронный.
В нем можно добиться, в отличие от асинхронного, даже опережения напряжения по фазам. Тогда устройство, подобно батареям конденсатора, может применяться для увеличения мощности.
Асинхронные двигатели, в свою очередь, просты и надежны, но их недостатком является трудность регулировки частоты вращения. Для реверсирования трехфазного асинхронного двигателя (то есть изменения направления его вращения в противоположную сторону) меняют расположение двух фаз или двух линейных проводов, приближающихся к обмотке статора.
Если рассматривать частоту вращения, то имеют и здесь синхронный и асинхронный двигатель отличия. В синхронном типе этот показатель является постоянным, в отличие от асинхронного. Поэтому первый используют там, где необходима постоянная скорость и полная управляемость, например, в насосах, вентиляторах и компрессорах.
Выявить на том или ином устройстве наличие рассматриваемых типов приборов очень просто. На асинхронном двигателе будет не круглое число оборотов (например, девятьсот тридцать в минуту), в то время как на синхронном — круглое (например, тысяча оборотов в минуту).
И те, и другие моторы управляются достаточно сложно. Синхронный тип имеет жесткую характеристику механики: при любой меняющейся нагрузке на вал мотора частота вращения будет одной и той же. При этом нагрузка, конечно, должна меняться с учетом того, чтобы двигатель способен ее выдержать, иначе это приведет к поломке механизма.
Так устроен синхронный и асинхронный двигатель. Отличия обоих видов обуславливают сферу их использования, когда один вид справляется с задачей оптимальным образом, для другого это будет проблематичным. В то же время можно встретить и комбинированные механизмы.
Зачем нужен крошечный карман на джинсах? Все знают, что есть крошечный карман на джинсах, но мало кто задумывался, зачем он может быть нужен. Интересно, что первоначально он был местом для хр.
10 очаровательных звездных детей, которые сегодня выглядят совсем иначе Время летит, и однажды маленькие знаменитости становятся взрослыми личностями, которых уже не узнать. Миловидные мальчишки и девчонки превращаются в с.
Никогда не делайте этого в церкви! Если вы не уверены относительно того, правильно ведете себя в церкви или нет, то, вероятно, поступаете все же не так, как положено. Вот список ужасных.
Топ-10 разорившихся звезд Оказывается, иногда даже самая громкая слава заканчивается провалом, как в случае с этими знаменитостями.
Эти 10 мелочей мужчина всегда замечает в женщине Думаете, ваш мужчина ничего не смыслит в женской психологии? Это не так. От взгляда любящего вас партнера не укроется ни единая мелочь. И вот 10 вещей.
Наперекор всем стереотипам: девушка с редким генетическим расстройством покоряет мир моды Эту девушку зовут Мелани Гайдос, и она ворвалась в мир моды стремительно, эпатируя, воодушевляя и разрушая глупые стереотипы.
linochek.ru
