В чем отличие асинхронного двигателя от синхронного: ✔ Асинхронные и синхронные электродвигатели

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.

Разница между синхронным и асинхронным двигателем

В этой статье мы обсудим различия 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

Электродвигатели постоянного тока можно разделить на четыре основных типа в зависимости от расположения или конструкции следующим образом:

• Серийный двигатель постоянного тока
• Двигатель постоянного тока с постоянными магнитами

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 рядом с ротором размещается постоянный магнит, чтобы также создавать магнитное поле вокруг ротора. Другое название синхронного двигателя — 9.0005 «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 обмоткой или 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 , потому что 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, она определяется как Ns=120f/P Где NS — синхронная скорость, f — частота сети, а P — число полюсов статора.	Скорость вращения ротора асинхронного двигателя определяется выражением N R = N S (1 с) Где s — скольжение, N S — синхронная скорость, 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 имеют жизненно важное значение в промышленных приложениях для управления тяжелыми механическими нагрузками. Из этой статьи видно, что, хотя синхронные двигатели сравнительно более эффективны с точки зрения производительности, они имеют высокую стоимость обслуживания и установки.

Наиболее существенная разница между ними заключается в том, что магнитные поля ротора и статора синхронных двигателей вращаются с одинаковой скоростью, в то время как у асинхронных двигателей они работают с разными скоростями, обычно называемыми скольжением. Кроме того, простота эксплуатации асинхронных двигателей по сравнению с синхронными двигателями является дополнительным преимуществом работы с асинхронными двигателями.

Читать Далее

Похожие сообщения:

Пожалуйста, следите за нами и ставьте лайки:

Различия между синхронным и асинхронным двигателем

Многие люди часто путаются с терминами синхронный и асинхронный двигатель и 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.