Три обмотки намотаны на гнезда статора со смещением 120°. При подключении к трехфазной сети в статоре индуцируется вращающееся магнитное поле. Скорость вращения называется «синхронной скоростью».
Синхронный и асинхронный двигатель отличия
Электродвигатели переменного тока в основном используются для привода различных машин или механизмов в тяжелой и легкой промышленности. Электродвигатели постоянного тока менее распространены и чаще всего используются в качестве силовых агрегатов в электрических транспортных средствах массового транспорта, поездах, складских погрузчиках и транспортных грузовиках.
Для достижения максимальной энергоэффективности производственных процессов необходимо правильно выбрать двигатель для приводного устройства.
Синхронный и асинхронный двигатель – отличия для чайников
Асинхронные и современные электровозы практически идентичны по конструкции. Оба двигателя имеют неподвижный статор, состоящий из обмоток (катушек), расположенных в пазах сердечника из электротехнических листов, и подвижный ротор. Катушки статора смещены под углом 120°, поэтому протекающий в них ток создает вращающееся магнитное поле, которое приводит в движение ротор. На этом этапе кроется главное различие между этими электрическими машинами — конструкция ротора, которая определяет его скорость.
Ротор этого типа двигателя может быть короткозамкнутым сепараторным ротором или фазным ротором.
Независимо от конструкции ротора, скорость ротора в этих двигателях всегда ниже скорости магнитного поля статора. Эта разница обусловлена законами физики:
- силовые линии магнитного поля статора, пересекая замкнутый контур ротора, индуцируют в нем электродвижущую силу, а значит и собственное магнитное поле;
- в результате взаимодействия этих полей, имеющих одинаковую полярность, возникает крутящий момент, вызывающий вращение ротора;
- в тот момент, когда скорости вращения магнитных полей становятся одинаковыми, возникновение ЭДС в роторе прекращается, в результате чего крутящий момент стремится к нулю;
- как только частота вращения ротора начинает отставать от скорости вращения поля статора, возникновение ЭДС возобновляется.
Синхронный двигатель
Ротор этих двигателей оснащен постоянными магнитами или обмотками возбуждения. Обмотки могут быть либо явно поляризованными, либо распределенными (уложенными в пазы ротора). Ротор современной машины также может быть короткозамкнутым.
Когда ротор разгоняется до скорости, близкой к скорости вращения магнитного поля статора, на полюсные катушки через щеточный контактный узел подается постоянное напряжение, которое индуцирует в катушках постоянное магнитное поле. Противоположные магнитные полюса притягиваются друг к другу, и скорость вращения ротора синхронизируется.
Ротор может ускоряться вспомогательным двигателем или, при асинхронном режиме, короткозамкнутой обмоткой.
Синхронные и асинхронные двигатели, их отличия и разница в применении
Электродвигатели — это машины, преобразующие электричество в механическую энергию. Преобразованная энергия приводит в движение ротор двигателя, который через редуктор передает вращение непосредственно на приводной вал. Основными типами электродвигателей являются синхронные и асинхронные двигатели. Различия между ними определяют возможность их использования в различных устройствах и технологических процессах.
Все электродвигатели имеют неподвижный статор и вращающийся ротор. Разница между асинхронными и синхронными двигателями заключается в принципах построения полюсов. В асинхронном двигателе полюса создаются за счет индукции. Все остальные двигатели используют постоянные магниты или токоведущие катушки для создания магнитного поля.
Особенности синхронных двигателей
Приводами синхронного двигателя являются якорь и катушка. Якорь является статором, а катушка находится в роторе. Переменный ток в якоре создает вращающееся магнитное поле. Это поле соединено с магнитным полем катушки, которое образовано полюсами постоянных магнитов или катушек постоянного тока. Благодаря этому взаимодействию электрическая энергия преобразуется в кинетическую энергию вращения.
Ротор современной машины имеет ту же скорость, что и поле статора. Преимущества современных двигателей:
- 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.
Современные двигатели часто используются в качестве высокопроизводительных электродвигателей для работы с низкой скоростью и постоянными нагрузками. Они используются в приложениях, где требуется независимый источник питания.
Однако у современных двигателей есть 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 двигатели содержат в катушке короткозамкнутую сепараторную обмотку в дополнение к обмотке, питаемой постоянным током, которая предназначена для асинхронного пуска.
Отличительные черты асинхронных двигателей
Вращающееся магнитное поле статора асинхронного двигателя индуцирует токи в роторе, которые формируют собственное магнитное поле. Взаимодействие полей приводит к вращению ротора. Скорость вращения ротора меньше скорости вращения магнитного поля. Именно эта характеристика отражена в названии двигателя.
Существует два типа асинхронных двигателей: двигатели с короткозамкнутым ротором и фазные двигатели.
Бытовые приборы, такие как вентиляторы или пылесосы, обычно оснащены двигателями с короткозамкнутым ротором. Все стержни заканчиваются дисками, приваренными с обеих сторон. Взаимодействие магнитного поля статора с индуктированными токами в роторе создает электромагнитную силу, которая действует на ротор в направлении вращения поля статора. Крутящий момент на валу двигателя создается объединенными электромагнитными силами отдельных проводников.
Отличие в характеристиках электродвигателей
Конструкция и рабочие характеристики электродвигателей имеют решающее значение при выборе оборудования. От этого зависит конструкция коробок передач и всех приводных устройств машин. При выборе двигателя необходимо учитывать сходства и существенные различия в характеристиках 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.
Синхронные и асинхронные двигатели находят свое применение. Синхронные двигатели рекомендуются для приложений высокой мощности, где производственный процесс является непрерывным и не требуется частый запуск машины или регулировка скорости. Они используются в конвейерах, прокатных станах, компрессорах, камнедробилках и т.д. Современный синхронный двигатель запускается так же быстро, как и асинхронный, но он меньше и экономичнее, чем асинхронный двигатель той же мощности.
Асинхронные двигатели с фазным ротором используются, когда требуется высокий пусковой момент и частые остановки машины. Например, в лифтах и башенных кранах. Асинхронные двигатели с торсионной клеткой широко используются благодаря своей простоте и легкости в эксплуатации.
Исходя из преимуществ различных агрегатов и разницы между синхронным и асинхронным двигателем, можно сделать обоснованный выбор при проектировании машин, оборудования и других устройств.
