Чем отличаются синхронный и асинхронный двигатели

Электрический двигатель – это наиболее эффективный и популярный вариант преобразования электрической энергии в механическое вращение.  Существует огромное разнообразие моделей, которые отличаются размером, мощностью и техническими параметрами. По принципу действия выделяют синхронный и асинхронный двигатель, которые являются наиболее востребованными в быту и промышленности.

Различия между асинхронными и синхронными двигателями

Далеко не все понимают, чем отличается синхронный и асинхронный двигатель, поскольку визуально они практически идентичны. Более того, эти виды выполняют одинаковые действия, но ключевым различием выступает конструкция ротора. В связи с чем нужно ознакомиться с инструкцией для чайников, которая позволит разобраться, как отличить синхронный и асинхронный двигатель:

1. Асинхронный двигатель (АД) имеет внешние ребра охлаждений, которые отсутствуют в синхронных двигателях (СД).
2. Особое устройство синхронного мотора форсирует идентичную силу магнитного действия ротора и статора, что выступает отличительной особенностью.
3. СД отличается наличием дополнительной обмотки ротора, на которую подается напряжение. В АД ток не подается, поскольку формируется статорное магнитное поле. При этом статоры асинхронного и синхронного мотора идентичны.
4. Рассматривая асинхронный электродвигатель, следует указать, что он имеет замкнутые металлические кольца или пластины, которые обеспечивают разность силы магнитного поля статора и ротора.

Это и есть основные различия синхронного и асинхронного двигателя, которые позволяют провести идентификацию конкретной модели.

Отличие в характеристиках электродвигателей

Чтобы понять, в чем разница между синхронным и асинхронным двигателем, нужно провести сравнение базовых технических характеристик:

1. В асинхронных моторах индукция на полюсах напрямую зависит от мощности статорного магнитного поля. При этом отдельное питание ротора не требуется.
2. Под нагрузкой в АД, обороты отстают от вращения статора на 1-8%, а в синхронных моторах параметры идентичные. В последних также есть обмотка возбуждения.
3. Ротор, установленный на СД моделях в конструктивном плане, представляет собой электромагнит постоянного действия. При этом схема асинхронного двигателя указывает на формирование поля за счет индукции.
4. СД нуждаются в дополнительном питании и не имеют пускового момента, при этом они обеспечивают стабильность и непрерывность работы.
5. Принцип двигателя асинхронного тип обеспечивает мощный пусковый момент, возможность частого перезапуска и корректировку оборотов.
6. Поскольку в конструкции АД нет щеток и колец, которые имеют ограниченный ресурс, они служат гораздо дольше.

Это ключевые особенности синхронного и асинхронного моторов, которые позволяют выделить их отличия.

Принцип работы синхронного и асинхронного двигателя

Разобравшись, какие отличия имеют асинхронные и синхронные двигатели, нужно ознакомиться с принципами их работы. Знания основ действия силовых установок позволяет подобрать оптимальный вариант под конкретную бытовую или промышленную задачу.

Принцип работы синхронного двигателя

В соответствии со своим названием синхронный двигатель работает по принципу синхронизации частоты вращения магнитного поля на статоре и частоты оборотов ротора. Такая особенность обусловлена использованием обмоток возбуждения или постоянных магнитов, которые формируют поле.

На моменте разгона ротора до скорости частоты оборотов магнитного поля, на полюса обмотки поступает ток, что формирует постоянное магнитное поле. Полюса начинают притягиваться, из-за чего скорости статора и магнитного поля становятся синхронными.

Принцип работы асинхронного двигателя

В отличие от предшественника в асинхронных моторах используется принцип скольжения. Из-за этого обороты ротора немного отстают от вращения магнитного поля, созданного статором. При этом ротор может быть фазным или короткозамкнутым.

Принцип действия АД довольно простой: в момент пересечения магнитных силовых линий от статора к замкнутому контру ротора в последнем индуцируется свое магнитное поле. За счет взаимодействия двух полей начинается процесс движения. Однако в моменте разгона ротора до скорости вращения созданного поля, он теряет электродвижущие силы и крутящий момент стремится к нулю. Соответственно, ротор снова начинает отставать от параметров вращения магнитного поля. Этот цикл повторяется постоянно, что является принципом работы асинхронного мотора.

Области применения синхронных и асинхронных двигателей

В настоящий момент применение синхронных и асинхронных двигателей довольно обширно. Оба типа моторов актуальны для производства различного оборудования бытового и промышленного назначения. Все же машины постоянного и переменного тока обладают своими особенностями и характеристиками, что определило сферу их использования.

Синхронные двигатели

Моторы данного типа актуальны для оборудования, в котором нужен высокий коэффициент полезного действия и точность скорости вращения. За счет этого они актуальны для таких сфер:

1. Энергетика. Отличный источник реактивной мощности, который обеспечивает устойчивость работы генераторов даже при аварийных просадках.
2. Машиностроение. Устанавливаются в машинах и механизмах, где необходима отменная эффективность и сила. К примеру, это могут быть мельницы, компрессоры, большие насосы, промышленные станки.
3. Транспорт. Моторы данного типа установлены на приводах винтов кораблей и системах электропитания авиационных судов.

Агрегаты актуальны для всех направлений, где ключевым требованием выступает мощность и стабильность.

Асинхронные двигатели

Движки данного типа являются универсальными в использовании, за счет своей надежности и простоты конструкции. Именно они установлены практически во всех бытовых приборах:

• вытяжка;
• стиральная машина;
• бетономешалка;
• вентилятор;
• газонокосилка и многое другое.

Кроме того, асинхронные моторы устанавливают на насосы, компрессоры, системы вентиляции, лебедки, лифты, башенные краны, электроавтомобили и т.д. За счет этого АД более востребованы, могут иметь самую различную форму, размер и мощность.

Преимущества и недостатки

Принцип действия электромоторов практически идентичен, но есть и существенные отличия. Для объективной оценки нужно выделить сильные и слабые стороны, которые имеют двигатели переменного тока. Лучше изначально определить все плюсы и минусы обоих типов, что позволит сделать верный выбор

Преимущества синхронного двигателя

Моторы данного типа имеют следующие сильные качества:

• высокие показатели КПД в сравнении с асинхронными аналогами особенно на высокой скорости;
• мотор обеспечивает стабильность скорости вращения независимо от нагрузки;
• может работать как генератор за счет обратного преобразования механической энергии в электрическую;
• отменная надежность за счет большого воздушного зазора.

Моторы практически не уязвимы к изменению напряжения в сети питания.

Недостатки синхронного двигателя

Что касается минусов, то они тоже есть:

• постоянные магниты и наличие обмоток возбуждения усложняют конструкцию.
• для активации обмоток возбуждения нужен дополнительный источник тока.

Для выхода на рабочие обороты требуется дополнительное устройство для разгона и выхода на нужные обороты.

Преимущества асинхронного двигателя

Асинхронные модели также имеют ряд достоинств:

• за счет простоты конструкции они не только надежнее, но и дешевле;
• моторы устойчивы к существенным перегрузкам и даже коротким замыканиям;
• могут легко запускаться, даже находясь под нагрузкой.
• небольшое потребление электроэнергии.

Трехфазная схема подключения и довольно простой принцип действия делает их лидером на рынке. При базовом обслуживании с заменой подшипников, раз на 10-20 лет, могут служить очень долго.

Недостатки асинхронного двигателя

Несмотря на популярность и востребованность, асинхронные модели имеют и недостатки:

• в некоторых системах отставания ротора от магнитного поля является нежелательным;
• моторы уступают по КПД синхронным моделям;
• нуждаются в постоянном контроле скорости, поскольку параметр зависит от нагрузки;
• силовая установка подвержена перегреву;
• частота вращения не превышает 3000 об/мин.

Также для запуска требуется высокая пусковая мощность, которая на этапе разгона может существенно превышать номинальную.

Рекомендации по выбору между синхронным и асинхронным двигателем

Выбор между синхронным и асинхронным двигателем зависит от множества факторов, включая технические требования, условия эксплуатации, экономические соображения и потребности в обслуживании. Рассмотрим основные аспекты, которые помогут сделать обоснованный выбор:

1. Асинхронные двигатели. Имеют простую конструкцию, не нуждаются в сложном обслуживании и дешевле в эксплуатации. Отлично показывают себя под нагрузками, за счет чего они актуальны для компрессоров, насосов, конвейеров и т.д.
2. Синхронные двигатели. Нужны в системах с точной и постоянной скоростью вращения. Имеют коррекцию мощности и хорошую эффективность под нагрузкой.

Если рассматривать технические аспекты стоит выделить:

• Скорость. Этот показатель в СД постоянен, а в АД может меняться.
• Пуск. Асинхронные стартуют даже под нагрузкой, синхронные нуждаются в пускателе.
• Нагрузка. АС работают с постоянными значениями, а АД с переменными.
• Затраты. В длительной перспективе синхронные выгоднее.
• Устойчивость. Перепады напряжения и нагрузки легче переживают АД.

Это базовые параметры, которые нужно знать для верного выбора электромотора. При этом нужно понимать, что понятие «лучший» двигатель не существует. Каждый тип имеет свои сильные стороны, которые будут более актуальными в определенном механизме.

Сравнение разных типов двигателей

Чтобы окончательно разобраться в отличиях синхронного и асинхронного двигателя, стоит ознакомиться со сравнительной таблицей моделей. Наглядное разделение по конкретным пунктам позволяет окончательно разобраться в вопросе отличий между моторами.

Данная таблица позволяет получить наглядное представление о работе, возможностях и сфере применения синхронного и асинхронного электрометра. Все же, кроме определения типа двигателя нужно особое внимание уделять техническим параметрам конкретной модели. За счет сопоставления напряжения, мощности, нагрузки и других характеристик можно быстро и точно подобрать мотор, удовлетворяющий конкретный проект.