Разница асинхронного и синхронного двигателя

Электрикдома. Главная » Электродвигатели » В чем разница асинхронного и синхронного двигателей

28 января, 2017Рубрика: ЭлектродвигателиАвтор: Andrey Ku

Содержание

1. Различия в работе и стоимости
2. Основные достоинства и недостатки
3. Какой агрегат лучше

Электродвигатели можно разделить на две основные категории – синхронные и асинхронные (индукционные) двигатели. Эти два вида довольно сильно отличаются друг от друга. Разница уже видна в самих названиях. Отличить агрегаты можно по выбитому на шильдике количеству оборотов (если там не указан тип мотора), у ассинхронного мотора неокруглённое число (например, 950 об/мин), у синхронного округлённое (1000 об/мин).

Есть и другие важные различия, в этой статье мы рассмотрим наиболее показательные из них: конструктивные, рабочие и ценовые.

Различия в работе и стоимости

Любой двигатель состоит из двух элементов: неподвижного и вращающегося. Статор имеет осевые прорези — пазы, на дно которых укладываются токонесущие медные или алюминиевые проводки. У электродвигателя на валу крепится ротор с обмоткой возбуждения.

Принципиальным отличием между синхронными и асинхронными двигателями являются роторы, точнее, их исполнение.

У синхронных моделей при малых мощностях они представляют собой постоянные магниты.

Переменное напряжение подаётся на обмотку статора, ротор подключается к постоянному источнику питания. Проходящий по обмотке возбуждения постоянный ток наводит магнитное поле статора. Крутящий момент создаётся из-за угла запаздывания между полями. Ротор имеет такую же скорость, как и магнитное поле статора.

Агрегаты используются на практике и как генераторы и как двигатели.

Асинхронные модели – это достаточно недорогие двигатели, которые применяются часто и всюду. Они проще в конструктивном плане, несмотря на то, что неподвижные части в принципе у всех моторов похожи.

По обмотке статора пропускается переменный электроток, который взаимодействует с роторной обмоткой. Два поля вращаются с одинаковой скоростью в одном направлении, но не могут быть равными, иначе бы не создавалась индуцированная ЭДС и, тем более крутящийся момент. Это становится причиной возникновения индуцированного тока в обмотке роторе, направление которого согласно правилу Ленца таково, что он склонен противостоять причине своего производства, т. е. скорости скольжения.

Скорость вращения ротора не совпадает со скоростью магнитного поля, она всегда меньше. Таким образом, ротор пытается догнать скорость вращающегося магнитного поля и уменьшить относительную скорость.

1. Асинхронные агрегаты не требуют какого-либо дополнительного источника питания. Синхронным необходим дополнительный источник постоянного тока для подачи напряжения на обмотки.
2. Синхронники обладают относительно невысокой чувствительностью к перепадам сетевого напряжения и стабильностью вращения вне зависимости от нагрузки.
3. Индукционные двигатели не требуют наличия контактных колец, за исключением двигателей с фазным ротором, которые их имеют для плавного пуска или регулирования скорости. В синхронных двигателях больше уязвимых мест, так как используются контактные кольца со щетками. Следовательно, детали быстрее изнашиваются и контакт между ними ослабевает.
4. Синхронники нуждаются во вспомогательных пусковых механизмах, так как не обладают функцией самопуска. Для индукционных электродвигателей, имеющих собственные пусковые моменты, такой механизм не требуется.

Какой агрегат лучше

В заключение нужно отметить, что говорить, якобы один мотор лучше другого, нельзя. Однако, асинхронные модели надежнее в эксплуатации, отличаются простотой конструкции. Если агрегаты не перегружать, то их длительным сроком службы пользователь может остаться довольным.

Достоинством синхронной модели является то, что можно легко установить высокий коэффициент мощности. Поэтому модель является гораздо более эффективной, но по цене она будет соответственно дороже. Машины применяются в системах с требуемой мощностью 100 кВт и более.

Рейтинг

( 1 оценка, среднее 4 из 5 )

0 асинхронный двигатель принцип работы синхронный двигатель

Andrey Ku/ автор статьи

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

Чем отличается синхронный двигатель от асинхронного: описание разницы для чайников

Чтобы механические установки на производстве функционировали эффективно, важно приобрести подходящий двигатель. В основе устройства, преобразующего электрическую энергию в механическую, два элемента: статор – фиксированный, ротор – совершающий вращательные движения. Асинхронные устройства более распространенные, но это не значит, что синхронные хуже. Чтобы выбрать прибор, нужно знать, чем отличается синхронный тип двигателя от асинхронного.

Содержание

Чем отличается синхронный двигатель от асинхронного

Если просто посмотреть на оба типа двигателя, разницу между ними заметить сложно. Единственное визуальное отличие асинхронного устройства – большее количество ребер в системе охлаждения. А различаются электродвигатели схемой роторов.

Краткая история создания

Первым ученым, сумевшим перевести электричество в энергию вращения, был в 1821 году англичанин Майкл Фарадей. Через год физик Питер Барлоу создал униполярный двигатель – устройство, так и не примененное на практике, но позволившее понять, как заряженный проводник ведет себя в магнитном поле.

С самого начала создания электродвигателей изобретатели старались сделать устройство не с круговым, а с возвратно-поступательным движением внутри магнитного поля. Автором первого настоящего электродвигателя стал русский физик Борис Якоби. В 1834 году ученый создал работающее устройство, основанное на вращении якоря в магнитном поле.

Никола Тесла и Галилео Феррарис разработали технологию вращающегося поля. В 1870-ом появился асинхронный двигатель. Еще Тесла изобрел бесколлекторный тип двигателя, разработал схемы электростанций, работающих на 2-фазных электродвигателях переменного тока. В 1888 году был выпущен 3-фазный двигатель, разработанный немецким инженером Михаилом Доливо-Добровольским. Этот ученый исследовал разные виды соединений фаз и эффективность применения напряжения тока разной величины, разработал 3-фазные трансформаторы.

Конструктивные особенности

Асинхронные и синхронные двигатели внешне почти аналогичны. Основа обоих устройств – составленный из катушек статор и двигающийся ротор. Катушки лежат в пазах из стальных пластин сердечника. Они располагаются друг против друга под углом 120 °. Такая конструкция обеспечивает вращение магнитного поля при прохождении тока, которое заставляет двигаться ротор.

В конструкции ротора заключается основная разница, ею определяется быстрота вращения. Синхронный ротор – постоянный магнит. Он создает стабильное поле, связанное с вращающимся полем статора. В асинхронном устройстве в роторных пазах находятся короткозамкнутые пластины. Существуют также фазные роторы с кольцеобразными контактами, они замыкаются после раскручивания.

Частота оборотов ротора соотносится с периодичностью вращения статорного магнитного поля неодинаково. Значение, равное для синхронного устройства, неравное для асинхронного. Во втором случае ротор постоянно тормозит относительно вращательной скорости статорного поля, причем торможение соответствует значению скольжения.

Принцип работы двигателя

В асинхронном двигателе линии статорного магнитного поля, проходя по замкнутому роторному контуру, производят электрическую движущую силу. То есть формируют свое поле. Взаимодействующие поля с равной полярностью создают вращающий момент ротора. Когда вращательные скорости магнитных полей выравниваются, в роторе прекращается формирование движущей силы. Итогом становится устремление вращающего момента к нулю. Когда частота движения ротора начинает тормозить относительно интенсивности вращения статорного поля, электрическая движущая сила снова вырабатывается.

Мнение эксперта

Карнаух Екатерина Владимировна

Закончила Национальный университет кораблестроения, специальность «Экономика предприятия»

В синхронном двигателе, когда ротор раскрутится до частоты вращения статорного поля, на полюсные катушки по щеточно-коммуникационному углу идет постоянное напряжение. Оно формирует в них стабильное магнитное поле. Из-за взаимного притяжения магнитных полюсов ротор вращается с синхронной частотой. Раскручиваться ротор может посредством дополнительного двигателя либо асинхронно при короткозамкнутом типе обмотки.

Сфера использования

Стабильная частота вращения обеспечивает широкое применение синхронного электродвигателя. Он становится:

• источником сохранения напряжения в энергетике, стабилизации сети в аварийных случаях;
• вращательным элементом сильных вентиляторов, компрессорных установок;
• функциональной частью генераторов на электростанциях;
• источником стабильной работы насосов;
• движущим механизмом машиностроительных агрегатов.

Асинхронный двигатель – преимущественно бытовая машина, благодаря простой конструкции и эксплуатационным характеристикам. Для производственных целей используют 3-фазные электродвигатели. Асинхронные устройства ставят в:

• бытовые и производственные вентиляторы, вытяжную и насосную технику;
• стиральные машины;
• автоматические задвижки;
• садовую и строительную технику;
• столярные станки;
• электрический транспорт, лифты.

Реактивная мощность

Реактивная мощность негативно влияет на энергетическую систему. Значительное количество неактивного тока провоцирует возрастание расхода энергии, падение напряжения. А еще реактивность повышает нагрузку на линию электропередачи, в итоге приходится увеличивать сечение проводки. Поэтому специалисты по энергетике стараются компенсировать реактивную мощность.

Синхронный двигатель производит и сразу же расходует реактивную мощность. Ее значение определяется током в обмотке. В режиме полной нагрузки синхронное устройство не забирает мощность из сети, ток в обмотке статора предельно низкий.

Асинхронные двигатели – активные поглотители реактивной мощности. Они забирают до 40 % неактивного тока.

Стоимость

Асинхронные двигатели обходятся дешевле благодаря упрощенной конструкции. Поэтому и применяются более широко.

Плюсы и минусы двигателей

Рассмотрим преимущества и недостатки обоих типов двигателей, чтобы проще было сделать выбор.

Какой агрегат лучше?

Говорить, какой электродвигатель лучше, некорректно. Каждый подходит для определенных условий.

Синхронные устройства менее распространены, считаются промышленными, так как использовать их сложнее. Они требуют наличия вспомогательного источника тока и механизма, обеспечивающего пусковой момент. А еще синхронные электродвигатели быстрее изнашиваются, особенно быстро выходят из строя кольцеобразные контакты. Их высокая стоимость делает невыгодным использование в бытовых условиях. А вот в промышленности синхронные машины незаменимы, благодаря широкой вариативности коэффициента мощностей и стойкости к колебаниям напряжения.

Асинхронные двигатели более распространены. Они привлекательны простой конструкцией, эксплуатационным удобством, надежностью.

Сравнительная таблица

Сравним оба типа двигателя по основным параметрам.

Итог – кратко простыми словами

Для чайников скажем просто: синхронные двигатели – для производства, асинхронные – для быта. Вторые долговечные, при умеренной нагрузке служат долго, следить за их состоянием не нужно.

А вот синхронные устройства требуют контроля износа. Если не заменить истертые детали, двигатель выйдет из строя, а то еще хуже – станет причиной возгорания.

Различия между синхронным и асинхронным двигателем

Многие люди часто путаются с терминами «синхронный» и «асинхронный двигатель» и с тем, каково их применение. В этой статье мы увидим, что такое синхронный двигатель и чем он отличается от асинхронного двигателя. Мы сравним и сопоставим общие принципы работы, их преимущества, где они обычно используются и чего можно достичь, используя каждый из этих двигателей. синхронных и асинхронных двигателей.

Что такое синхронный двигатель?

Тип электродвигателя переменного тока, ротор которого предназначен для вращения со скоростью вращения магнитного поля статора (синхронная скорость), называется синхронным двигателем. В синхронном двигателе обмотка статора создает вращающееся магнитное поле при подключении источника переменного тока. Ротор также спроектирован таким образом, что он создает собственное магнитное поле либо с помощью постоянного магнита, либо с помощью внешнего источника постоянного тока через токосъемные кольца. Как видно, синхронный двигатель питается от двух источников, т. е. один для статора, а другой для ротора, по этой причине он известен как машина с двойным возбуждением.

Что такое асинхронный двигатель?

Электродвигатель, у которого ротор не синхронизирован со скоростью вращающегося магнитного поля, называется асинхронным двигателем. На практике ротор асинхронного двигателя вращается с относительно меньшей скоростью, чем скорость вращающегося магнитного поля (или синхронная скорость).

Ротор, используемый в асинхронном двигателе, бывает двух типов: ротор с короткозамкнутым ротором и ротор с обмоткой (или контактным кольцом). Если используется ротор с короткозамкнутым ротором, то двигатель имеет только одно входное питание, и, следовательно, двигатель называется машиной с однократным возбуждением. Когда в асинхронном двигателе используется ротор с обмоткой, в машину подается два источника питания, поэтому она называется машиной с двойным возбуждением.

Различия между синхронным двигателем и асинхронным двигателем

Различия в принципах работы

Синхронные двигатели: Это типичный электродвигатель переменного тока, способный развивать синхронную скорость. В этих двигателях и статор, и ротор вращаются с одинаковой скоростью, что обеспечивает синхронизацию. Основной принцип работы заключается в том, что когда двигатель подключен к сети, электричество поступает в обмотки статора, создавая вращающееся электромагнитное поле. Это, в свою очередь, вызывается обмотками ротора, который затем начинает вращаться.

Асинхронные двигатели: Принцип работы асинхронных двигателей почти такой же, как у синхронных двигателей, за исключением того, что к ним не подключен внешний возбудитель. Проще говоря, асинхронные двигатели, также известные как асинхронные двигатели, также работают по принципу электромагнитной индукции, в котором ротор не получает электроэнергию за счет проводимости, как в случае двигателей постоянного тока.

Различия в приложениях

Применение синхронных двигателей:

• Они обычно используются на электростанциях для достижения соответствующего коэффициента мощности. Они работают параллельно шинам и часто подвергаются внешнему перевозбуждению для достижения желаемого коэффициента мощности.
• Они также используются в обрабатывающей промышленности, где используется большое количество асинхронных двигателей и трансформаторов для преодоления отстающих коэффициентов мощности.
• Синхронный двигатель используется на электростанциях для выработки электроэнергии с заданной частотой.
• Синхронный двигатель используется для управления напряжением путем изменения его возбуждения в линиях передачи.

Области применения асинхронных двигателей:

Более 90% двигателей, используемых в мире, являются асинхронными двигателями, и они широко используются во многих областях. Некоторые из них:

• Центробежные вентиляторы, воздуходувки и насосы
• Компрессоры
• Конвейеры
• Подъемники и краны большой грузоподъемности
• Токарные станки
• Нефтяные, текстильные и бумажные фабрики и т. д.

В заключение следует отметить, что синхронные двигатели используются только тогда, когда от машины требуется низкая или сверхнизкая скорость, а также при требуемых коэффициентах мощности (как с опережением, так и с отставанием). Принимая во внимание, что асинхронные двигатели преимущественно используются в большинстве вращающихся или движущихся машин, таких как вентиляторы, подъемники, шлифовальные машины и т. д.

Разница между синхронным и асинхронным двигателем

Синхронный и асинхронный двигатель
 

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

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

Скольжение (с) — это изменение скорости вращения магнитного поля по отношению к ротору, деленное на абсолютную скорость вращения магнитного поля статора, и определяется по формуле, где n _r — скорость вращения ротора скорость в об/мин.

Подробнее о синхронных двигателях

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

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

Ротор представляет собой сплошную цилиндрическую отливку из стали, в случае машины без возбуждения. В двигателях с постоянными магнитами постоянные магниты находятся в роторе. Синхронные двигатели должны быть ускорены с помощью пускового механизма, чтобы получить синхронную скорость. На синхронной скорости двигатель работает без изменения скорости вращения.

Существует три типа синхронных двигателей; это реактивные двигатели, двигатели с гистерезисом и двигатели с постоянными магнитами.

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

Подробнее об асинхронном двигателе

Если скольжение двигателя не равно нулю (), то двигатель называется асинхронным двигателем. Скорость вращения ротора отличается от скорости вращения поля статора. В асинхронных двигателях скольжение определяет создаваемый крутящий момент. Асинхронный двигатель является хорошим примером асинхронного двигателя, в котором основными компонентами являются короткозамкнутый ротор и статор.