Синхронный двигатель и асинхронный двигатель
И асинхронные, и синхронные двигатели представляют собой двигатели переменного тока, используемые для преобразования электрической энергии в механическую.
Подробнее об асинхронных двигателях
Основанный на принципах электромагнитной индукции, первые асинхронные двигатели были изобретены Николой Теслой (в 1883 г.) и Галилео Феррарисом (в 1885 г.) независимо друг от друга. Из-за своей простой конструкции, надежного использования и низких затрат на строительство и техническое обслуживание асинхронные двигатели были выбраны по сравнению со многими другими двигателями переменного тока для тяжелого оборудования и машин.
Конструкция и сборка асинхронного двигателя просты. Двумя основными частями асинхронного двигателя являются статор и ротор. Статор в асинхронном двигателе представляет собой серию концентрических магнитных полюсов (обычно электромагнитов), а ротор представляет собой серию замкнутых обмоток или алюминиевых стержней, расположенных подобно беличьей клетке, отсюда и название ротора с беличьей клеткой. Вал для передачи создаваемого крутящего момента проходит через ось ротора. Ротор размещен внутри цилиндрической полости статора, но электрически не связан с какой-либо внешней цепью. Для подачи тока на ротор не используется коммутатор, щетки или другой соединительный механизм.
Как и любой двигатель, он использует магнитные силы для вращения ротора. Соединения в катушках статора расположены таким образом, что противоположные полюса генерируются на противоположной стороне катушек статора. На начальном этапе создаются магнитные полюса, периодически смещающиеся по периметру. Это создает изменение потока на обмотках ротора и индуцирует ток. Этот индуцированный ток создает магнитное поле в обмотках ротора, а взаимодействие между полем статора и индуцированным полем приводит в движение двигатель.
Асинхронные двигатели предназначены для работы как с однофазными, так и с многофазными токами, последние предназначены для тяжелых машин, требующих большого крутящего момента. Скоростью асинхронных двигателей можно управлять, используя количество магнитных полюсов в полюсе статора или регулируя частоту входного источника питания. Скольжение, которое является мерой для определения крутящего момента двигателя, дает представление об эффективности двигателя. Обмотки короткозамкнутого ротора имеют небольшое сопротивление, в результате чего возникает большой ток, вызывающий небольшое скольжение в роторе; следовательно, он создает большой крутящий момент.
При максимально возможных условиях нагрузки скольжение для небольших двигателей составляет около 4-6% и 1,5-2% для больших двигателей, поэтому считается, что асинхронные двигатели имеют регулирование скорости и считаются двигателями с постоянной скоростью. Тем не менее, скорость вращения ротора меньше, чем частота входного источника питания.
Подробнее о синхронном двигателе
Синхронный двигатель является другим основным типом двигателя переменного тока. Синхронный двигатель предназначен для работы без разницы в частоте вращения вала и частоте переменного тока источника; период вращения является целым кратным циклов переменного тока.
Существуют три основных типа синхронных двигателей; двигатели с постоянными магнитами, гистерезисные двигатели и реактивные двигатели. В качестве постоянных магнитов на роторе используются постоянные магниты из неодима-бора-железа, самария-кобальта или феррита. Приводы с переменной скоростью, в которых статор питается от переменной частоты и переменного напряжения, являются основным применением двигателей с постоянными магнитами. Они используются в устройствах, которым требуется точное управление скоростью и положением.
Гистерезисные двигатели имеют прочный гладкий цилиндрический ротор, отлитый из высококоэрцитивной магнитной «твердой» кобальтовой стали. Этот материал имеет широкую петлю гистерезиса, то есть, как только он намагничивается в заданном направлении, для обращения намагниченности требуется большое обратное магнитное поле в противоположном направлении. В результате гистерезисный двигатель имеет угол запаздывания δ, который не зависит от скорости; он развивает постоянный крутящий момент от запуска до синхронной скорости. Следовательно, он самозапускающийся и для его запуска не требуется индукционная обмотка.
Асинхронный двигатель и синхронный двигатель
• Синхронные двигатели работают на синхронной скорости (об/мин=120f/p), в то время как асинхронные двигатели работают на меньшей, чем синхронная, скорости (об/мин=120f/p – скольжение), а скольжение почти равно нулю при нулевом крутящем моменте нагрузки и скольжении. увеличивается с крутящим моментом нагрузки.
• Синхронным двигателям требуется постоянный ток для создания поля в обмотках ротора; асинхронные двигатели не обязаны подавать ток на ротор.
• Синхронным двигателям требуются контактные кольца и щетки для подключения ротора к источнику питания. Асинхронные двигатели не требуют контактных колец.
• Для синхронных двигателей требуются обмотки в роторе, в то время как асинхронные двигатели чаще всего конструируются с токопроводящими стержнями в роторе или используют короткозамкнутые обмотки, образующие «беличью клетку».
