Асинхронный и синхронный двигатель: в чем разница, что лучше

Асинхронні і синхронні електродвигуни — агрегати, дія яких перетворює електричну енергію в механічну. Ця функція широко затребувана в різних пристроях і механізмах. Найчастіше це прокатні верстати, компресори, поршневі насоси та ін Розберемо, в чому різниця двох видів двигунів і чим відрізняються сфери їх застосування.

Пристрій синхронних електродвигунів

Відповідь на питання, в чому різниця двигунів ховається в пристрої. Конструктивно синхронний двигун складається з:

• рухомої частини, представленої індуктором або ротором;
• нерухомої частини, що складається із статора або якоря;
• щіток;
• контактних кілець;
• збудника;
• вентилятора.

Статор — частина агрегату, що представляє собою сердечник з обмоток, що знаходиться всередині корпуса. Основна складова частина індуктора — електромагніти постійного струму. Сам індуктор може бути явнополюсним і неявнополюсным.

В роторі і статорі розміщуються феромагнітні сталеві сердечники, які зменшують магнітне опір і сприяю тому, щоб магнітний потік краще проходив.

Найбільш затребувані трифазні та однофазні синхронні електродвигуни, принцип роботи обох видів мало чим відрізняється. Обмотка якоря підключається до мережі при цьому ротор залишається нерухомим, а постійний струм направляється в обмотку. Коли значення середнього часу дорівнює нулю, на ротор виявляється механічний вплив, в результаті він розганяється до частоти, яка практично дорівнює частоті обертання магнітного поля, потім запускається синхронний режим.

Відмінність трифазного синхронного електродвигуна в тому, що розташування провідників має певний кут. У них з’являється магнітне поле, яке обертається з синхронною швидкістю.

Особливості асинхронних електродвигунів

Двигуни асинхронного типу відрізняються конструкцією. Статор агрегату складається із сталевих листів, в його серцевині є спеціальні пази з покладеної на них обмоткою. Осі пазів зсуваються на 120° один відносно одного.

Конструкція асинхронного електродвигуна типу може мати фазний або короткозамкнений ротор. Перший варіант передбачає наявність сердечника, що має алюмінієві стрижні, які замкнуті кільцями. Головна відмінність від фазних в тому, що останні складаються з трифазної обмотки у формі зірки.

Обертання, захист і охолодження конструкції здійснюється завдяки підшипників, валу, крильчатці, кожуха вентилятора і підшипниковий щитів.

На відміну від синхронних агрегатів статор і ротор асинхронних моделей виробляють магнітні поля, які обертаються з різною частотою. Струм в роторі індукується безконтактним способом, тому немає необхідності впровадження в систему ковзних контактів. «Змусити» обертатися агрегат в потрібну сторону можна зміною напрямку струму в обмотці.

Чим відрізняються асинхронні двигуни від синхронних

У чому різниця двох видів двигунів змінного струму? Зовнішніх відмінностей конструкції не мають, ті незначні моменти, які є непомітними навіть професіоналам. Всі важливі відмінності необхідно шукати в роторі.

В асинхронному електродвигуні ротору не потрібно живлення струмом. У синхронному деталь має обмотку збудження, що володіє незалежним живленням. І в першому, і в другому випадку статори ідентичні і виконують єдину функцію — виробляють обертове магнітне поле.

Ще одна важлива відмінність — обороти двигуна. У чому різниця оборотів проявляється з практичної сторони? Якщо конструкція вимагає постійних обертів незалежно від навантаження, що рекомендується вибирати двигун синхронного типу відповідної потужності.

Який двигун краще синхронний або асинхронний

Розібравшись, у чому різниця дух видів агрегатів, з’ясуємо, який же з них краще для тієї чи іншої задачі. Асинхронні двигуни —загальнопромислові, завдяки чому мають широку сферу застосування. Від них може працювати обладнання та верстати з відносно постійним навантаженням. Також даний тип електродвигуна актуальне, якщо зниження обертів через навантаження не провокує виникнення критичної ситуації на виробництві.

Ще у чому різниця? В ціні. Виробництво синхронних двигунів вимагає великих витрат, це робить їх вартість вище. Тому, якщо допустимо незначне зменшення кількості обертів, вибір краще зробити на користь асинхронного двигуна типу.

Синхронні найбільш затребувані в електроприводах, які не вимагають зміни частоти обертання. На відміну від асинхронних вони показують більш високий ККД. Ще один важливий момент у відповіді на питання, в чому різниця між двигунами криється в тривалості роботи. Синхронні — це великі потужності у сотні кіловат, які працюють цілодобово і практично не зупиняються.

Наш интернет-магазин предлагает купить
асинхронные электродвигатели АИР от производителя в Украине. В каталоге представлены модели различной мощности и количества оборотов, в том числе наиболее популярные и востребованные 1000, 1500, 3000 об/мин.

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.

Синхронный двигатель против асинхронного двигателя —

Электродвигатели — это оборудование, используемое для преобразования электричества в механическую энергию. Они используют электромагнетизм для работы, что облегчает взаимодействие между электрическим током и магнитным полем двигателя. Это взаимодействие создает крутящий момент в проволочной обмотке, который заставляет вал двигателя вращаться. Электродвигатели часто используются в таких приложениях, как электроинструменты, бытовая техника, вентиляторы, гибридные или электрические транспортные средства и многие другие.

В этом сообщении блога мы рассмотрим, как работают электродвигатели переменного тока (AC), а также различные различия между синхронными и асинхронными двигателями.

Как работает электродвигатель переменного тока?

Двигатель переменного тока специально преобразует переменный ток в механическую энергию за счет использования процесса электромагнитной индукции. В этих двигателях используется статор и ротор для работы с переменным током, при этом статор остается неподвижным, а ротор вращается.

В зависимости от применения могут использоваться однофазные или трехфазные двигатели переменного тока. Трехфазные двигатели переменного тока идеально подходят для приложений, требующих большого преобразования мощности, в то время как приложения, требующие преобразования небольшой мощности, как правило, используют однофазные двигатели переменного тока. Например, однофазные двигатели переменного тока широко используются в жилых и коммерческих устройствах.

Существуют две основные категории двигателей переменного тока: синхронные и асинхронные. Эти типы отличаются скоростью вращения ротора по сравнению со скоростью статора.

Синхронный двигатель и асинхронный двигатель

Принципиальное различие между этими двумя двигателями заключается в том, что скорость вращения ротора относительно скорости статора у синхронных двигателей одинакова, а скорость вращения ротора у асинхронных двигателей меньше его синхронной скорости . Вот почему асинхронные двигатели также известны как асинхронные двигатели.

Асинхронный характер асинхронных двигателей создает скольжение — разницу между скоростью вращения вала и скоростью магнитного поля двигателя — что позволяет увеличить крутящий момент. Эти двигатели питаются от статора, а ротор индуцирует ток — отсюда и название «асинхронный» двигатель. Синхронные двигатели не имеют скольжения, потому что статор и ротор синхронизированы и требуют внешнего источника питания переменного тока.

Синхронные двигатели имеют два электрических входа, что делает их машинами с двойным возбуждением. В трехфазных синхронных двигателях обычно трехфазный переменный ток или другой вход обеспечивает питание обмотки статора, необходимой для создания крутящего момента. В качестве источника питания ротора часто используется постоянный ток, который либо запускает, либо возбуждает ротор. Когда поля статора и ротора замыкаются вместе, двигатель становится синхронным. Эти двигатели используются в таких приложениях, как электростанции, производственные предприятия и регулирование напряжения в линиях электропередачи.

В отличие от синхронных двигателей, асинхронные двигатели могут запускаться при подаче питания на статор, что устраняет необходимость в источнике питания для возбуждения или запуска ротора. Эти двигатели также имеют конструкцию с короткозамкнутым ротором или обмоткой, что привело к разработке таких типов двигателей, как асинхронные двигатели с пусковым конденсатором, асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором и двигатели с двойным короткозамкнутым ротором. Асинхронные двигатели используются в центробежных вентиляторах и компрессорах, конвейерах, токарных станках и лифтах.

Позвольте компании TLC помочь вам найти электродвигатель для вашего применения

Электрические двигатели используются в самых разных областях, от питания предприятий до небольших индивидуальных приложений, таких как бытовая техника. OEM-производителям и поставщикам электродвигателей нужны партнеры, которым они могут доверять для производства надежных деталей.
Thomson Lamination предлагает высококачественные штампованные компоненты для ламинирования электродвигателей. Мы можем производить большие объемы ламинирования ротора и статора с использованием металлов с высокой проводимостью для синхронных или асинхронных двигателей. Чтобы получить более подробную информацию о наших возможностях, свяжитесь с нами сегодня.

Разница между синхронным и асинхронным двигателем

В этой статье мы обсудим разницу между синхронным двигателем и асинхронным двигателем. Но перед этим давайте посмотрим, что такое электродвигатель, синхронный двигатель и асинхронный двигатель.

Что такое электродвигатель?

Электродвигатели — это машины или устройства, преобразующие электрическую энергию в механическую.

Электродвигатели можно разделить на две широкие категории в зависимости от типа потребляемого тока следующим образом:

• Двигатель переменного тока
• Двигатель постоянного тока

Двигатели постоянного тока можно разделить на четыре основных типа в зависимости от расположения или конструкции следующим образом: 46 Составной двигатель постоянного тока

Кроме того, двигатели переменного тока можно разделить на две большие категории:

• Синхронный двигатель
• Асинхронный двигатель

Вышеупомянутые типы двигателей переменного тока имеют некоторое сходство, но также имеют некоторые существенные различия, которые отличают их друг от друга в зависимости от их конструкции, принципов работы и эффективности. В этой статье мы сосредоточимся на синхронном двигателе и асинхронном двигателе, а также на основных различиях между ними.

Что такое синхронный двигатель?

Синхронный двигатель определяется как электрическая машина, ротор которой вращается с той же скоростью, что и стационарное вращающееся магнитное поле (т. е. магнитное поле статора) с синхронной скоростью. Синхронный двигатель состоит из статора и ротора в качестве основных частей, а также контактных колец и обмотки. Мощность переменного тока подается на статор, а мощность постоянного тока подается на обмотку ротора.

Таким образом, в зависимости от типа возбуждения синхронные двигатели бывают двух типов:

• Двигатель без возбуждения
• Двигатель с возбуждением постоянным током

Принцип работы синхронного двигателя следующий:

В синхронном двигателе , мощность переменного тока, подаваемая на обмотку статора двигателя, создает вокруг нее вращающееся магнитное поле. Энергия постоянного тока подается на обмотку ротора синхронного двигателя через контактные кольца, прикрепленные к ротору, или постоянный магнит, расположенный рядом с ротором, чтобы также создать магнитное поле вокруг ротора. Другое название синхронного двигателя — 9.0036 «машина с двойным возбуждением» , так как она питается как переменным, так и постоянным током к обмотке статора и ротора двигателя соответственно.

При пуске синхронный двигатель не запускается с синхронной скоростью (вращательное магнитное поле) из-за инерции нагрузки. Демпферная обмотка служит для обеспечения пускового момента. Таким образом, синхронный двигатель не является самозапускающимся и нуждается в дополнительном пусковом механизме.

Скорость синхронного двигателя зависит от частоты сети и числа полюсов обмоток статора. Нагрузка на двигатель не влияет на скорость двигателя. Количество полюсов фиксировано, поэтому скорость двигателя может регулироваться частотно-регулируемым приводом.

Что такое асинхронный двигатель?

Асинхронный двигатель определяется как электрическая машина, ротор которой не вращается с той же скоростью, что и стационарное вращающееся магнитное поле (т. е. магнитное поле статора) с синхронной скоростью. Эта разница в скорости магнитного поля ротора и статора называется скольжением. Асинхронный двигатель также состоит из обмотки статора, ротора и сердечника статора. в качестве его основных частей. Практически скорость ротора сравнительно меньше по сравнению со скоростью вращающегося магнитного поля статора.

В зависимости от типа возбуждения ротор асинхронного двигателя бывает двух типов:

• Ротор с короткозамкнутым ротором
• Ротор с контактным кольцом

Ротор с короткозамкнутым ротором поставляется только с одним типом входного питания ( либо переменного, либо постоянного тока), и их также называют «машинами с однократным возбуждением». Но на ротор с обмоткой подается два разных типа входной мощности. Поэтому их называют «машинами с двойным возбуждением».

Принцип работы асинхронного двигателя следующий:

Хотя работа асинхронного двигателя аналогична работе синхронного двигателя, механизм возбуждения ротора асинхронного двигателя отличает его от синхронного двигателя. Ротор асинхронного двигателя не возбуждается никаким внешним источником постоянного тока, а скорость вращения асинхронного ротора зависит от магнитного поля, индуцируемого обмоткой статора.

Таким образом, вращение асинхронного ротора основано на явлениях электромагнитной индукции. Асинхронный двигатель также известен как Асинхронный двигатель , поскольку он работает по принципу электромагнитной индукции. Разница в скорости вращения между обмотками статора и ротора асинхронного двигателя называется «скольжением».

Асинхронный двигатель не может работать на синхронной скорости. Двигатель всегда работает медленнее, чем синхронная скорость, и это зависит от скольжения двигателя. Ток ротора не течет, если нет скольжения, поэтому крутящий момент не создается. Скольжение вызывает наведение напряжения в роторе и вызывает протекание тока в роторе. Крутящий момент, создаваемый двигателем, зависит от тока ротора и магнитного потока в воздушном зазоре. Таким образом, наличие скольжения является обязательным условием работы асинхронного двигателя.

Скорость двигателя зависит от нагрузки. Более высокая нагрузка на двигатель вызывает большее скольжение и, следовательно, снижает скорость двигателя.

Разница между синхронным и асинхронным двигателем

В приведенной ниже сравнительной таблице показаны все основные различия между синхронным двигателем и асинхронным двигателем.

Ключ	Синхронный двигатель	Асинхронный двигатель
Определение	Синхронный двигатель — это машина переменного тока, скорость вращения ротора которой синхронизирована с вращающимся магнитным полем обмотки статора.	Асинхронный двигатель представляет собой машину переменного тока, скорость вращения ротора которой не синхронизирована с вращающимся магнитным полем обмотки статора.
Скорость ротора	Скорость ротора синхронного двигателя такая же, как скорость вращения магнитного поля статора.	Скорость вращения ротора синхронного двигателя меньше скорости вращения магнитного поля статора.
Принцип работы	Синхронный двигатель работает по принципу блокировки магнитных полей ротора и статора.	Асинхронный двигатель работает на электромагнитном индукционном механизме, существующем между магнитными полями статора и ротора.
Символическое обозначение	Сопротивление обозначается буквой «R».	Полное сопротивление обозначается буквой «Z».
Формула для скорости вращения ротора	Скорость вращения ротора синхронного двигателя равна синхронной скорости; таким образом, это определяется выражением Ns=120f/P , где NS — синхронная скорость, f — частота питания, а P — число полюсов статора.	Скорость ротора асинхронного двигателя определяется как N R = N S (1 с) Где s — скольжение, N S — синхронная скорость, а N R — частота вращения ротора.
Факторы, влияющие на скорость двигателя	Количество полюсов статора и потребляемая мощность переменного тока являются решающими факторами скорости синхронного двигателя.	Проскальзывание двигателя, механическая нагрузка и сопротивление цепи ротора являются решающими факторами скорости асинхронного двигателя.
Единица измерения	Единицей измерения синхронной скорости в системе СИ является радиан в секунду (Рад/с) или число оборотов в минуту (об/мин).	Единицей измерения асинхронной скорости в системе СИ также является радиан в секунду (Рад/с) или оборот в минуту (об/мин).
Скольжение двигателя	Скольжение синхронного двигателя равно нулю, т. е. скорости вращения ротора и статора равны.	Скольжение асинхронного двигателя находится в диапазоне от 0 до 1. Скольжение асинхронного двигателя никогда не равно нулю.
Зависимость нагрузки от скорости	Изменение механической нагрузки не влияет на скорость синхронного двигателя.	Изменение механической нагрузки приводит к изменению скорости асинхронного двигателя.
Источник питания ротора	Для создания магнитного поля ротора на ротор подается питание постоянного тока.	Асинхронные роторы не требуют возбуждения и могут начать вращаться сами по себе.
Регулятор скорости двигателя	Для управления скоростью синхронного двигателя используется частотно-регулируемый привод (ЧРП).	Для управления скоростью асинхронного двигателя используется частотно-регулируемый привод (VFD) и переменное сопротивление ротора (VRR).
Капитальные затраты	Затраты на управление синхронными двигателями выше.	Затраты на управление асинхронными двигателями сравнительно ниже.
Производительность	Эффективность работы синхронного двигателя сравнительно выше.	Эффективность работы асинхронных двигателей сравнительно ниже.
Величина скорости двигателя	Средняя скорость двигателя составляет 300 об/мин.	Средняя скорость двигателя чуть выше 600 об/мин.
Коэффициент мощности	Коэффициент мощности синхронного двигателя равен единице, опережает или отстает.	Коэффициент мощности асинхронного двигателя всегда отстает.
Применение	Синхронный двигатель находит свое применение в коррекции коэффициента мощности и работе с механическими нагрузками.	Асинхронный двигатель используется только для управления механическими нагрузками.

Заключение

В заключение следует отметить, что синхронные и асинхронные двигатели жизненно необходимы в промышленности для управления тяжелыми механическими нагрузками.