Синхронный и асинхронный двигатель отличия
Содержание
- Поиск отличий
- Специфика функционирования
- Сферы эксплуатации
- Преимущества и недостатки
- Сферы эксплуатации
Представить современную промышленность без электрических двигателей невозможно. Их принцип работы построен на преобразовании электроэнергии в механическое движение, что обеспечивает функциональность, производительность насоса, компрессора, станка.
Основные классы моторов – синхронные и асинхронные. Для правильного выбора, четкого соответствия привода типу оборудования, работоспособность которого он обеспечивает, нужно четко понимать разницу. В чем она заключается? Каковы особенности электроприводов указанных классов?
Подведение итогов
Визуально двигатели почти на 100% идентичны друг другу. Одинакова и их базовая задача – трансформация электрической энергии в механическую. Одно из важнейших различий скрыто внутри. Речь идет о форме ротора, детали, вращающейся при попадании в ЭМ-поле.
Разница связана и с конструкцией моторов. В первую очередь нужно отметить следующие моменты:
- На асинхронном (АД) – заметны металлические ребра, расположенные снаружи корпуса. Их задача – эффективный отвод тепловой энергии, защита от перегрева и поломки даже при длительной работе на максимальной мощности.
- Ротор синхронного (СД) привода снабжен вспомогательной обмоткой. Она задействуется в момент запуска.
- Асинхронные двигатели в обязательном порядке комплектуются кольцами на основе металла. Их задача – создание разницы в силах магнитного поля, необходимой для корректного функционирования.
Скрытая разница
Некоторые отличия не столь очевидны, как предыдущие, связаны с электротехническими параметрами, могут быть зафиксированы и определены только при запуске, в процессе работы. В частности, нужно обратить внимание на следующее:
- Для СД характерно совпадение частоты вращения ротора и статора, для АД – разница с выраженностью от 1 до 8 процентов.
- На СД предусмотрен ротор, функция которого идентична постоянному электромагниту. Асинхронному аналогу таковой не требуется, образование ЭМ-поля обеспечивается индуктивностью.
- Оптимальная схема работы для СД – продолжительная, без существенного изменения нагрузки, АД – прерывистое функционирование, сопряженное с частыми стартами и остановками.
Специфика функционирования
Базовый принцип работы синхронного привода – синхронизация между оборотами ротора и ЭМ-поля, формируемого статор. Для исключения сбоев требуется идеальное совпадение. Достичь его удается установкой постоянных магнитов или возбуждающих обмоток.
Когда скорость ротора вплотную приближается к полю статора, активируется подача напряжения на обмотки, за счет чего достигается абсолютная синхронизация.
Асинхронные двигатели
Они действуют по несколько измененной схеме, построенной на скольжении. Проще говоря, количество оборотов ротора всегда несколько не дотягивает до частоты вращения магнитного поля статора. При подаче тока на статорные обмотки начинает формироваться магнитное поле, воздействующее на ротор, позволяющее ему генерировать механическое усилие.
Устройства комплектуются роторами двух основных типов:
- Фазные.
- Короткозамкнутые.
Сферы эксплуатации
Синхронные и асинхронные двигатели широко распространены, встретить их можно в совершенно разных областях хозяйства и промышленного производства. Бытовая техника, высокопроизводительные энергетические установки, станки, транспорт – примеров множество.
Из-за разницы в конструкции и принципе действия эксплуатационные области несколько различаются. СД оптимально подходят для систем, требующих максимального КПД, стабильной частоты вращения, независимо от сопротивления и нагрузки. К числу таких комплексов относятся следующие:
- Энергетические. В электроэнергетике ценна одна из главных особенностей таких двигателей, выраженная реактивная мощность. Даже при скачках напряжения питания, стабильность мотора сохраняется, выработка энергии не останавливается.
- Производственные. В первую очередь – требующие максимальной механической энергии. Примеры: высокопроизводительные насосные, компрессорные комплексы, дробилки, бетономешалки.
- Транспортные. Как и в предыдущем случае, речь идет о наиболее требовательных комплексах. Вырабатываемой двигателем мощности достаточно для приведения в движения крупного корабля или локомотива.
Асинхронные двигатели, за счет упрощенной конструкции, функциональности и универсальности ориентированы главным образом на бытовое оборудование. Примеры можно перечислять бесконечно: посудомоечные, швейные, стиральные машины, вентиляторы, кухонные миксеры и блендеры. Применение таким двигателям можно найти и в более серьезных устройствах, например, в подъемном оборудовании, лифтовом или строительном.
Преимущества и недостатки
Синхронные и асинхронные моторы обладают уникальными сильными и слабыми сторонами. Для точности выбора необходимо рассмотреть их в подробностях. Плюсы СД выглядят следующим образом:
- Максимальный КПД. Вырабатываемая мощность высока, соответствует требованиям наиболее производительных установок.
- Стабильность оборотов. Она поддерживается вне зависимости от сопротивления и нагрузки. Это важно для систем, где стабильность выходит на первый план, корабельных винтов, моторов электротранспорта. Такие двигатели также используются в комплексах точного позиционирования, например, роботизированных установках или подъемниках.
- Поддержка функции генератора. Синхронные приводы могут выполнять обратное преобразование, трансформировать механическую энергию в электричество. Это качество допускает их применение в системах автономного электроснабжения.
Основные негативные черты, характерные для синхронных моделей – усложненная конструкция и потребность в дополнительной энергии, дополнительных устройствах, отвечающих за запуск.
Асинхронные двигатели: плюсы и минусы
Сильные стороны выглядят так:
- Конструктивная простота. Эта особенность снижает цену, сокращает производственные расходы, упрощает профилактическое обслуживание.
- Надежность. Асинхронные моторы уверенно выдерживают сбои на линии питания, сохраняют работоспособность при коротких замыканиях, превышениях нормативных значений по напряжению и току.
- Простота запуска. Старт не требует подачи дополнительного напряжения, тока, задействования вспомогательных устройств.
Основной минус – производительность, несколько уступающая синхронным аналогам. Также имеют место некоторые эксплуатационные ограничения. Электроприводы несовместимы с системами, требующими идеального контроля частоты вращения и оборотов.
Большое значение для асинхронных моторов имеет конструктивное исполнение корпуса. Если общая площадь оребрения или теплопроводность металла окажется недостаточной, возникнет перегрев, негативно сказывающийся на мощности и эксплуатационном ресурсе. При частом перегреве высока опасность преждевременной поломки.
К разряду недостатков относится и снижение КПД с ростом числа оборотов. Слабым местом является ротор, в котором происходят основные энергетические потери. Значительная часть электричества превращается не в механическое движение, а в тепло.
Подведение итогов
При подборе двигателя нужно исходить из конкретных требований, эксплуатационных условий и предполагаемых нагрузок. Синхронные модели оптимальны, если акцент нужно сделать на КПД, контроле частоты вращения, необходима трансформация механического усилия в электроэнергию. Конечно, заранее нужно приготовиться к определенным трудностям, регулярному проведению осмотров, при необходимости – обслуживания.
Асинхронные двигатели больше соответствуют бытовым приложениям, системам, где производительность и точность контроля отходят на второй план, на первом – функциональность, неприхотливость, надежность. Пример – кухонная бытовая техника, в особенности – требующая частых запусков и остановок.
