Отличие синхронного от асинхронного двигателя.

Основная задача электродвигателя — преобразовывать электрическую энергию в механическую. Сегодня электродвигатели изготавливаются как постоянного, так и переменного тока. Среди двигателей переменного тока лидируют асинхронные и синхронные двигатели. Асинхронные двигатели малой и средней мощности относятся к группе наиболее часто используемых электродвигателей. Они широко используются как в промышленности, так и в бытовой технике.

В промышленности чаще всего используются асинхронные двигатели трехфазные. Они используются, например, в энергетике — в качестве приводов для собственных нужд электростанций, в строительстве, на транспорте, в коммунальном хозяйстве — в качестве приводов насосов водоснабжения и т. д. 

Отличие асинхронного электродвигателя от синхронного

С виду внешне они похожи, порой даже специалист не отличит по внешним признакам синхронный электродвигатель от асинхронного. У обоих электродвигателей есть неподвижный статор, состоящий из обмоток (катушек), которые уложены в пазы сердечника, набранного из пластин, выполненных из электротехнической стали, и подвижный ротор. Кроме того, функция этих типов электродвигателей одна и та же — создание вращающегося магнитного поля 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. И поэтому у асинхронного двигателя есть такой параметр — как СКОЛЬЖЕНИЕ — разность скоростей вращения ротора и вращающегося магнитного поля в статоре. У синхронного электродвигателя частота вращения ротора всегда равна частоте вращения электромагнитного поля.

У этих двух типов двигателей разные области применения: синхронные электродвигатели отличаются гораздо большей мощностью и полезной нагрузкой, но они дороже и сложней. И поэтому асинхронные двигатели востребованы там, где достаточно их характеристик, ведь они дешевле и проще в изготовлении.

Недостатки и преимущества двигателей

Синхронные двигатели

Синхронные двигатели имеют довольно сложную конструкцию, обусловленную наличием щеточного узла. Кроме того, для их работы требуется дополнительный источник постоянного тока. Еще одним недостатком является невозможность их эксплуатации в условиях частых пусков и остановов. Однако все это компенсируется большой мощностью, высоким КПД, устойчивостью к перепадам напряжения в питающей сети и стабильной частотой вращения вала, вне зависимости от величины нагрузки на него.

Синхронные электрические машины рентабельны при мощностях свыше 100 кВт и основное применение находят для вращения мощных вентиляторов, на различных металлургических производствах, для привода насосов, которые обладают не только значительной мощностью, но и долгим режимом функционирования  т.д.

Асинхронный двигатель

Асинхронный двигатель в отличие от синхронных машин более чувствителен к колебаниям напряжения и не может сохранять номинальную скорость вращения, при увеличении нагрузки. В большинстве случаев недостатки компенсируются путем применения преобразователей частоты и других устройств пуска. Но простота конструкции, длительный срок эксплуатации, универсальность применения, способность работать в режиме частых включений и остановок делают эти машины наиболее распространенными в промышленном и бытовом секторе. 

принципы работы и различия в характеристиках

Электродвигатели — машины, превращающие энергию электричества в механическую. Преобразованная энергия приводит во вращательное движение ротор двигателя, передающий вращение через трансмиссию непосредственно на вал исполнительного механизма. Основными типами электродвигателей являются синхронный и асинхронный двигатели. Различия между ними определяют возможности использования в различных устройствах и технологических процессах.

• Принципы работы
  • Особенности синхронных двигателей
  • Отличительные черты асинхронных двигателей
• Отличие в характеристиках электродвигателей

Принципы работы

Все электродвигатели имеют неподвижный статор и вращающийся ротор. Разница между асинхронным и синхронным двигателями состоит в принципах создания полюсов. В асинхронном электродвигателе они создаются явлением индукции. Во всех других электродвигателях используются постоянные магниты или катушки с током, создающие магнитное поле.

Особенности синхронных двигателей

Ведущие агрегаты синхронной машины — якорь и индуктор. Якорем является статор, а индуктор располагается на роторе. Под действием переменного тока в якоре образуется вращающееся магнитное поле. Оно сцепляется с магнитным полем индуктора, образованным полюсами постоянных магнитов или катушек с постоянным током. В результате этого взаимодействия энергия электричества преобразуется в кинетическую энергию вращения.

Ротор синхронной машины имеет частоту вращения такую же, как у поля статора. Достоинства синхронных электродвигателей:

• Конструктивно используется и как двигатель, и как генератор.
• Частота вращения, не зависящая от нагрузки.
• Большой коэффициент полезного действия.
• Малая трудоёмкость в ремонте и обслуживании.
• Высокая степень надёжности.

Синхронные машины широко используются как электродвигатели большой мощности для небольшой скорости вращения и постоянной нагрузки. Генераторы применяются там, где требуется автономный источник питания.

Имеются у синхронной машины и недостатки:

• Требуется источник постоянного тока для питания индуктора.
• Отсутствует начальный пусковой момент, для запуска требуется применение внешнего момента или асинхронного пуска.
• Щётки и коллекторы быстро выходят из строя.

Современные синхронные агрегаты содержат в индукторе дополнительно к обмотке, питаемой постоянным током, ещё и пусковую короткозамкнутую обмотку, которая предназначена для пуска в асинхронном режиме.

Отличительные черты асинхронных двигателей

Вращающееся магнитное поле статора асинхронного двигателя наводит индукционные токи в роторе, которые образуют собственное магнитное поле. Взаимодействие полей приводит ротор во вращение. Частота вращения ротора при этом отстаёт от частоты вращения магнитного поля. Именно это свойство отражено в названии двигателя.

Асинхронные электродвигатели бывают двух типов: с короткозамкнутым и с фазным ротором.

Бытовые приборы, такие как вентилятор или пылесос, обычно снабжены двигателями с короткозамкнутым ротором, который представляет собой «беличье колесо». Все стержни замыкаются приваренными с обеих сторон дисками. Взаимодействие магнитного поля статора с наведёнными токами в роторе образовывает электромагнитную силу, которая действует на ротор в направлении вращения поля статора. Крутящий момент на валу электродвигателя создаётся всеми электромагнитными силами от каждого проводника.

В электродвигателе с фазным ротором применяется тот же статор, что и для мотора с короткозамкнутым ротором. А в ротор добавляются обмотки трёх фаз, соединённые в «звезду». К ним можно при пуске двигателя подключать реостаты, регулирующие пусковые токи. С помощью реостатов можно регулировать и частоту вращения двигателя.

Достоинствами асинхронных двигателей можно назвать:

• Питание непосредственно от сетей переменного тока.
• Простоту устройства и сравнительно невысокую стоимость.
• Возможность использования в бытовых приборах с применением однофазного подключения.
• Низкое потребление энергии и экономичность.

Серьёзные недостатки — сложная регулировка частоты вращения и большие теплопотери. Для предотвращения перегрева корпус агрегата делается ребристым, и на вал электродвигателя устанавливается крыльчатка для охлаждения.

Отличие в характеристиках электродвигателей

Конструктивные особенности и рабочие характеристики электродвигателей имеют решающее значение при выборе агрегатов. От этого зависит проектирование трансмиссий и всех силовых узлов механизмов. При выборе двигателя нужно опираться на общность и главные отличия в свойствах машин:

• Главное отличие синхронного от асинхронного двигателя заключается в конструкции ротора. Он представляет собой постоянный или электрический магнит. У асинхронника магнитные поля в роторе наводятся с помощью электромагнитной индукции.
• У синхронных двигателей частота вращения вала постоянна, у асинхронников она может изменяться при изменении нагрузки.
• У синхронников отсутствует пусковой момент. Для входа в синхронизацию требуется применять асинхронный пуск.

Синхронный и асинхронный электродвигатели находят каждый своё применение. Синхронные двигатели рекомендуется использовать везде при высоких мощностях, где присутствует непрерывный производственный процесс и не нужно часто перезапускать агрегаты или регулировать частоту вращения. Они используются в конвейерах, прокатных станах, компрессорах, камнедробилках и т. д. Современный синхронный электродвигатель имеет такой же быстрый запуск, как и асинхронный, но он меньше и экономичнее, чем асинхронный, равный по мощности.

Асинхронные электродвигатели с фазным ротором применяются там, где нужен большой пусковой момент и частые остановки агрегатов. Например, в лифтах и башенных кранах. Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором получили широкое применение из-за простоты устройства и удобства в эксплуатации.

Используя достоинства разных агрегатов и то, чем отличается синхронный двигатель от асинхронного, можно делать обоснованный выбор того или иного мотора при проектировании машин, станков и другого оборудования.

Основное различие между синхронным и асинхронным двигателем

Электрические двигатели представляют собой машины, преобразующие электрическую энергию в механическую для выполнения механических операций. Эти двигатели могут быть рассчитаны на работу с переменным током (AC) или постоянным током (DC). Двигатели переменного тока делятся на два типа; Синхронные двигатели и асинхронные двигатели. Оба они имеют некоторое сходство, например, в своей конструкции, но они совершенно разные в работе и своих характеристиках.

Прежде чем перейти к списку различий между синхронным двигателем и асинхронным двигателем, мы собираемся обсудить их основы и принцип их работы. Для ясного объяснения вы можете знать разницу между однофазным и трехфазным источником питания, связанную с работой однофазных и трехфазных двигателей переменного тока.

• Связанная запись: Разница между однофазным и трехфазным асинхронным двигателем

Как работает двигатель переменного тока?

Как мы знаем из нашей предыдущей статьи «Различия между двигателями переменного и постоянного тока», двигатели постоянного тока работают по принципу действия магнитного поля на проводник с током, который испытывает механическую силу. Где статор создает статическое магнитное поле, а ротор, состоящий из нескольких обмоток, несет входной постоянный ток.

В двигателях переменного тока используется идея RMF вращательного магнитного поля. Статор состоит из нескольких обмоток, которые создают переменное магнитное поле при подаче на вход переменного тока. Это магнитное поле вращается вокруг ротора.

Ротор, состоящий из обмоток или проводников с замкнутым контуром, пропускает ток через индукцию или внешний источник тока, генерирующий собственное магнитное поле. Магнитное поле, создаваемое ротором, взаимодействует с вращающимся магнитным полем и начинает вращаться в его направлении.

Относительная разница между полем вращения статора и скоростью вращения ротора называется скольжением. если скольжение двигателя равно нулю или ротор имеет ту же скорость вращения, что и поле вращения статора, двигатель называется синхронным двигателем переменного тока. если двигатель переменного тока имеет скольжение или существует разница между скоростью вращения поля статора и ротора, двигатель называется асинхронным двигателем. Чтобы узнать больше о различных типах двигателей, обратитесь к предыдущим сообщениям о двигателе BLDC (бесщеточный двигатель постоянного тока), шаговых двигателях и серводвигателях.

Похожие сообщения:

• Разница между двигателями переменного и постоянного тока
• Разница между генератором переменного и постоянного тока

Синхронный двигатель

Как следует из названия, ротор синхронного двигателя предназначен для вращения с той же скоростью, что и его магнитное поле, вращающееся в статоре, называемое синхронной скоростью .

Статор создает вращающееся магнитное поле при подаче переменного тока. Ротор может быть спроектирован так, чтобы генерировать собственное магнитное поле с помощью внешний источник постоянного тока через токосъемные кольца или постоянный магнит .

Ротор предназначен для создания магнитных полюсов, равных или кратных полюсам статора. Когда статор и ротор находятся под напряжением, магнитное поле ротора блокируется вращательным магнитным полем статора, и он вращается с точной скоростью поля статора.

Из-за инерции синхронный двигатель не сразу запускается на синхронной скорости (вращательное магнитное поле). Поэтому дополнительная обмотка под названием « Демпферная обмотка ” служит для обеспечения пускового момента. Он действует как асинхронный двигатель во время запуска. Таким образом, это говорит о том, что синхронные двигатели не являются самозапускающимися , им нужен дополнительный пусковой механизм.

Это может быть двигатель с отдельным возбуждением или без него, т. е. первый требует отдельного источника постоянного тока, питает обмотки ротора и создает магнитное поле, а второй описывает синхронный двигатель, ротор которого предназначен для намагничивания вращающимся магнитным полем статора и вращается вместе с ним.

Ротор синхронного двигателя вращается с синхронной скоростью, которая зависит от частоты сети и полюсов обмоток статора. Следовательно, скорость двигателя не зависит от нагрузки. Чтобы изменить скорость синхронного двигателя, необходимо изменить частоту питания. Это достигается с помощью VFD (частотно-регулируемый привод).

Похожие сообщения:

• Однофазный асинхронный двигатель – конструкция, работа, типы и применение
• Трехфазный асинхронный двигатель – конструкция, работа, типы и применение

Асинхронный двигатель

Название асинхронного двигателя предполагает, что скорость вращения ротора асинхронна со скоростью вращения магнитного поля статора. Точнее, ротор асинхронного двигателя вращается с относительно меньшей скоростью, чем статор RMF. Это связано с наличием проскальзывания между скоростью вращения его статора и ротора.

Ротор асинхронного двигателя представляет собой либо короткозамкнутый ротор с обмоткой. Ротор с короткозамкнутым ротором состоит из тяжелых медных стержней, соединенных на концах с помощью проводящего кольца, которое электрически замыкает их друг на друга. Ротор витого типа состоит из нескольких обмоток поверх стального многослойного сердечника.

Вращающееся магнитное поле статора вызывает индуцированный ток в роторе. Этот индуцированный ток течет внутри ротора, создавая собственное магнитное поле. Согласно закону Ленца, это поле ротора противодействует причине, которая его создает, и пытается устранить ее, догоняя скорость RMF статора (синхронная скорость). При этом ротор вращается в направлении RMF статора. Поскольку он работает по принципу индукции, поэтому асинхронный двигатель также известен как асинхронный двигатель 9.0011 .

Асинхронный двигатель никогда не может работать на синхронной скорости, он всегда медленнее синхронной скорости и зависит от скольжения двигателя. Причина в том, что индуцированный ток в роторе генерируется из-за разницы между полем статора и ротора. если, в случае, если он работает на синхронной скорости, это означает, что ротор магнитно заблокирован, и между статором и полем ротора нет разницы. Следовательно, не было бы магнитного потока, индуцирующего ток в роторе. Магнитный поток необходим для асинхронного двигателя, поэтому он должен работать на более низкой скорости, чем его синхронная скорость.

Ротор с короткозамкнутым ротором имеет более простую конструкцию и позволяет индуцированному току протекать через медные стержни. В то время как ротор с обмоткой позволяет пользователю изменять ток ротора во время его запуска, как это используется в «Моторном пускателе». Смысл в том, чтобы безопасно запустить двигатель, уменьшив огромный пусковой ток, потребляемый асинхронным двигателем. Обычно это делается путем последовательного включения переменного резистора с обмотками ротора через токосъемные кольца.

Скорость асинхронного двигателя зависит от скольжения двигателя, которое зависит от нагрузки и сопротивления ротора. Другими словами, скорость асинхронного двигателя может изменяться в зависимости от нагрузки или за счет изменения сопротивления ротора.

Связанный пост: 

• Разница между трансформатором и асинхронным двигателем
• Разница между генератором переменного тока и генератором

Различия между синхронным двигателем и асинхронным двигателем

В следующей таблице показаны основные различия между синхронным двигателем и асинхронным (асинхронным) двигателем.

Синхронный двигатель	Асинхронный двигатель
Синхронный двигатель представляет собой двигатель переменного тока, который работает с синхронной скоростью.	Асинхронный двигатель — это тип двигателя переменного тока, который работает на скорости ниже синхронной.
Работает по принципу магнитной блокировки между полем ротора и статора.	Работает по принципу электромагнитной индукции между статором и ротором.
Скольжения нет, т.е. скольжение синхронного двигателя равно 0.	В асинхронном двигателе имеется скольжение, и оно всегда больше 0.
Скорость двигателя зависит от частоты сети и количества полюсов статора. Н с = 120 ф / Р	Скорость двигателя зависит от нагрузки, сопротивления ротора и скольжения, с. она всегда меньше синхронной скорости. N = N с (1-с) N < N с
Скорость не меняется при изменении нагрузки, подключенной к двигателю.	Скорость меняется в зависимости от нагрузки двигателя.
Это не самозапуск и требует дополнительных обмоток для запуска двигателя.	Асинхронные двигатели запускаются самостоятельно и не требуют дополнительного механизма.
Для ротора требуется дополнительный источник тока.	Ротор асинхронного двигателя не требует дополнительного питания.
Синхронный двигатель с независимым возбуждением требует дополнительного источника постоянного тока для питания обмотки ротора.	Дополнительный источник не требуется.
Также необходимы контактные кольца и щетки для подачи постоянного тока на обмотки ротора.	Не требует токосъемных колец, однако в витом типе могут использоваться токосъемные кольца для контроля скорости.
Скорость двигателя регулируется только путем изменения частоты питания через ЧРП.	Скорость двигателя можно регулировать с помощью переменного сопротивления ротора, а также устройств ЧРП.
Подача входного напряжения не влияет на скорость или крутящий момент синхронного двигателя.	Источник входного напряжения может использоваться для изменения крутящего момента и скорости двигателя.
Колебания сетевого напряжения не влияют на работу синхронного двигателя.	Колебания сетевого напряжения влияют на его скорость и работу.
Первоначальная стоимость выше, чем у асинхронного двигателя.	Асинхронные двигатели дешевле.
Это операция сложная.	Это операция проста и удобна для пользователя.
If обеспечивает высокую эффективность и точность.	Они не так эффективны, как синхронный двигатель.
Может легко работать на очень низкой скорости с помощью ЧРП.	Довольно сложно работать на низкой скорости.
Лучше всего работает при низкой скорости, обычно ниже 300 об/мин.	Лучше всего подходит для работы на скорости выше 600 об/мин.
Может работать с отстающим, опережающим или единичным коэффициентом мощности путем регулировки возбуждения.	Асинхронный или асинхронный двигатель всегда работает с отстающим коэффициентом мощности.
Его также можно использовать для коррекции коэффициента мощности одновременно, используя его в опережающем коэффициенте мощности.	Его нельзя использовать для корректировки коэффициента мощности, а только для управления механическими нагрузками.
Поскольку он работает с постоянной скоростью, внезапные изменения нагрузки вызовут колебания потребляемого тока.	В асинхронном двигателе такого явления нет.

Вывод этой статьи состоит в том, что синхронные двигатели эффективны, но дороже и используются для приложений со сверхнизкими оборотами, предлагая функцию коррекции коэффициента мощности. С другой стороны, асинхронные двигатели используются для высоких оборотов с переменной скоростью, они недороги и просты в эксплуатации.

Связанный пост об электрических двигателях.

• Машина постоянного тока – конструкция, работа, типы и применение
• Управление скоростью двигателя постоянного тока – методы контроля напряжения, реостата и потока
• Расчет размера кабеля для двигателей LT и HT.
• Что такое стартер двигателя? Типы пускателей двигателей и методы пуска двигателей
• Пускатель прямого действия — схема подключения пускателя DOL для двигателей
• Разница между приводами переменного и постоянного тока

URL скопирован

Показать полную статью

Связанные статьи

Кнопка «Вернуться к началу»

Разница между синхронным и асинхронным двигателем (со сравнительной таблицей)

Разница между синхронным двигателем и асинхронным двигателем объясняется с учетом таких факторов, как его тип, скольжение, потребность в дополнительном источнике питания, потребность в контактном кольце и щетках, их стоимость, эффективность, коэффициент мощности, ток питания, скорость, самозапуск. , влияние на крутящий момент из-за изменения напряжения, их рабочей скорости и различных применений как синхронного, так и асинхронного двигателя.

Разница между синхронным и асинхронным двигателем поясняется ниже в табличной форме.

ОСНОВА	СИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ	АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
Определение	Синхронный двигатель – это машина, у которой скорость вращения ротора и скорость магнитного поля статора равны. N= NS = 120f/P	Асинхронный двигатель – это машина, ротор которой вращается со скоростью, меньшей синхронной скорости. Н < НЗ
Тип	Бесщеточный двигатель, двигатель с переменным сопротивлением, реактивный двигатель с переключателем и двигатель с гистерезисом являются синхронными двигателями.	Асинхронный двигатель переменного тока известен как асинхронный двигатель.
Скольжение	Без скольжения. Значение скольжения равно нулю.	Имеют скольжение, поэтому значение скольжения не равно нулю.
Дополнительный источник питания	Требуется дополнительный источник питания постоянного тока для первоначального вращения ротора, близкого к синхронной скорости.	Не требует дополнительного пускового источника.
Контактное кольцо и щетки	Требуются контактное кольцо и щетки	Контактное кольцо и щетки не требуются.
Стоимость	Синхронный двигатель дороже по сравнению с асинхронным двигателем	Менее дорогой
Эффективность	Эффективность выше, чем у асинхронного двигателя.	Менее эффективный
Коэффициент мощности	Путем изменения возбуждения коэффициент мощности можно отрегулировать соответственно как отстающий, опережающий или равный единице.	Асинхронный двигатель работает только с отстающим коэффициентом мощности.
Источник тока	Ток подается на ротор синхронного двигателя	Ротор асинхронного двигателя не требует тока.
Скорость	Скорость двигателя не зависит от изменения нагрузки. Это постоянно.	Скорость асинхронного двигателя уменьшается с увеличением нагрузки.
Самозапуск	Синхронный двигатель не самозапускающийся	Самозапускающийся
Влияние на крутящий момент	Изменение приложенного напряжения не влияет на крутящий момент синхронного двигателя	Изменение приложенного напряжения влияет на крутящий момент асинхронного двигателя
Рабочая скорость	Работают плавно и относительно хорошо при низкой скорости, ниже 300 об/мин.	Двигатель со скоростью выше 600 об/мин работает отлично.
Применение	Синхронные двигатели используются на электростанциях, в обрабатывающей промышленности и т. д. Они также используются в качестве регуляторов напряжения.	Используется в центробежных насосах и вентиляторах, воздуходувках, бумажных и текстильных фабриках, компрессорах и лифтах. и т. д.

Синхронный двигатель — двигатель, работающий на синхронной скорости, т. е. скорость вращения ротора равна скорости статора двигателя. Отсюда следует соотношение N = N _S = 120f/P, где N — скорость вращения ротора, а Ns — синхронная скорость.

Асинхронный двигатель — это асинхронный двигатель переменного тока. Ротор асинхронного двигателя вращается со скоростью, меньшей скорости синхронного, т.е. N < N _S

1. Синхронным двигателем называется машина, у которой скорость вращения ротора и скорость магнитного поля статора равны. Асинхронный двигатель – это машина, ротор которой вращается со скоростью меньше синхронной.
2. Бесщеточный двигатель, двигатель с переменным сопротивлением, реактивный двигатель с переключателем и двигатель с гистерезисом являются синхронным двигателем. Асинхронный двигатель переменного тока известен как асинхронный двигатель.
3. Синхронный двигатель не имеет скольжения. Значение скольжения равно нулю. Асинхронный двигатель имеет скольжение, поэтому величина скольжения не равна нулю.
4. Синхронному двигателю требуется дополнительный источник питания постоянного тока для первоначального вращения ротора, близкого к синхронной скорости. Асинхронный двигатель не требует дополнительного пускового источника.
5. Контактное кольцо и щетки необходимы для синхронного двигателя, тогда как для асинхронного двигателя контактное кольцо и щетки не требуются. Только для асинхронного двигателя с обмоткой требуется как контактное кольцо, так и щетки.
6. Синхронный двигатель дороже асинхронного двигателя.
7. Эффективность синхронного двигателя выше, чем у асинхронного двигателя.
8. Путем изменения возбуждения коэффициент мощности синхронного двигателя можно отрегулировать соответственно как отстающий, опережающий или единичный, тогда как асинхронный двигатель работает только с отстающим коэффициентом мощности.