Motoare asincrone și sincrone. Principiul de funcționare

În acest articol, vom lua în considerare diferențele fundamentale dintre motoarele electrice sincrone și asincrone, astfel încât toată lumea care citește aceste rânduri să poată înțelege clar aceste diferențe.

Mai răspândite astăzi, însă, în unele situații, motoarele sincrone sunt mai potrivite, mai eficiente pentru rezolvarea problemelor specifice industriale și de producție, despre asta vom discuta mai jos.

În primul rând, să ne amintim ce este un motor electric. se numește o mașină electrică concepută pentru a converti energia electrică în energie mecanică de rotație a rotorului și care servește drept antrenare pentru un mecanism, de exemplu, pentru a conduce o macara sau o pompă.

Chiar și la școală, tuturor li s-a spus și a fost arătat cum doi magneți sunt respinși de polii cu același nume, iar cei opuși sunt atrași. Acest . Dar există și magneți variabili. Toată lumea își amintește un desen cu un cadru conductor situat între polii potcoavei magnet permanent.

Un cadru situat orizontal, dacă trece un curent continuu prin el, se va întoarce în câmpul magnetic al unui magnet permanent sub acțiunea unei perechi de forțe () până când se atinge echilibrul în poziție verticală.

Dacă apoi trece un curent continuu de sens opus prin cadru, cadrul se va întoarce mai departe. Ca rezultat al unei astfel de surse de alimentare alternativă a cadrului cu curent continuu într-una sau alta direcție, se realizează rotația continuă a cadrului. Cadrul de aici este un analog al unui magnet variabil.

Exemplul dat cu o ramă rotativă în interior cea mai simpla forma demonstrează principiul de funcționare a unui motor electric sincron. Orice motor electric sincron are înfășurări de câmp pe rotor, care sunt alimentate cu curent continuu, care formează câmpul magnetic al rotorului. Statorul unui motor electric sincron conține o înfășurare a statorului pentru a forma câmpul magnetic al statorului.

Când se aplică pe înfășurarea statorului curent alternativ, rotorul va începe să se rotească cu o frecvență corespunzătoare frecvenței curentului din înfășurarea statorului. Viteza rotorului va fi sincronă cu frecvența curentului înfășurării statorului, prin urmare un astfel de motor electric se numește sincron. Câmpul magnetic al rotorului este generat de curent și nu este indus de câmpul statorului, astfel încât un motor sincron este capabil să mențină viteza nominală sincronă indiferent de puterea de sarcină, desigur, în limite rezonabile.

Un motor cu inducție, la rândul său, diferă de unul sincron. Dacă ne amintim imaginea din cadru, iar cadrul este pur și simplu scurtcircuitat, atunci când magnetul se rotește în jurul cadrului, curentul indus în cadru va crea un câmp magnetic al cadrului, iar cadrul va încerca să ajungă din urmă. cu magnetul.

Viteza cadrului sub sarcină mecanică va fi întotdeauna mai mică decât viteza magnetului și, prin urmare, frecvența nu va fi sincronă. Acest exemplu simplu demonstrează cum funcționează un motor cu inducție.

Într-un motor cu inducție, un câmp magnetic rotativ este format de un curent alternativ al înfășurării statorului situat în canelurile sale. Rotorul unui motor asincron tipic nu are înfășurări ca atare, în schimb există tije scurtcircuitate pe el (un rotor cu colivie), un astfel de rotor se numește rotor cu colivie. Există și motoare cu inducție cu rotorul de fază, unde rotorul conține înfășurări, rezistența și curentul în care pot fi controlate de un reostat.

Deci ce este diferenta fundamentala motor asincron de la sincron? În exterior, seamănă, uneori nici un specialist nu va distinge semne exterioare motor electric sincron de la asincron. Principala diferență constă în designul rotoarelor. Rotorul unui motor cu inducție nu este alimentat de curent, iar polii de pe acesta sunt induși de câmpul magnetic al statorului.

Rotorul unui motor sincron are o înfășurare de excitație alimentată independent. Statoarele unui motor sincron și asincron sunt aranjate în același mod, funcția în fiecare caz este aceeași - crearea unui câmp magnetic rotativ al statorului.

Rotațiile unui motor cu inducție sub sarcină rămân întotdeauna în urmă față de rotația câmpului magnetic al statorului cu cantitatea de alunecare, în timp ce rotațiile unui motor sincron sunt egale ca frecvență cu „rotațiile” câmpului magnetic al statorului, prin urmare, dacă rotațiile trebuie să fie constante la sarcini diferite, este de preferat să alegeți un motor sincron, de exemplu, în Unitatea de forfecare ghilotină este cea mai potrivită pentru sarcina sa printr-un motor sincron puternic.

Domeniul de aplicare al motoarelor asincrone este foarte larg astăzi. Acestea sunt tot felul de mașini, transportoare, ventilatoare, pompe - toate acele echipamente în care sarcina este relativ stabilă, sau scăderea vitezei sub sarcină nu este critică pentru procesul de lucru.

Unele compresoare și pompe necesită o viteză constantă la orice sarcină; pe astfel de echipamente sunt instalate motoare sincrone.

Motoarele sincrone sunt mai scumpe de fabricat decât motoarele asincrone, așa că dacă există o alegere și o scădere ușoară a vitezei sub sarcină nu este critică, acestea dobândesc motor asincron.

Motoarele electrice sincrone sunt utilizate pe scară largă în acționările electrice care nu necesită controlul vitezei. În comparație cu motoarele cu inducție, acestea au o serie de avantaje:

eficiență mai mare;

capacitatea de a fabrica motoare cu o viteză mică de rotație, ceea ce face posibilă abandonarea treptelor de viteză intermediare între motor și mașina de lucru;

turația motorului nu depinde de sarcina pe arborele acestuia;

posibilitatea utilizării puterii reactive ca dispozitive de compensare.

Motoarele electrice sincrone pot fi consumatori și generatoare. Natura și valoarea puterii reactive a unui motor sincron depind de mărimea curentului din înfășurarea câmpului. Dependența curentului din înfășurarea tensiunii de alimentare a rețelei electrice de curentul de excitație se numește caracteristica în formă de U a unui motor sincron. La sarcina de 100% pe arborele motorului, este egal cu 1. În acest caz, motorul electric nu consumă putere reactivă de la reteaua electrica... În acest caz, curentul din înfășurarea statorului are o valoare minimă.

Există tipuri diferite motoare electrice și de foarte multe ori se pune întrebarea care este diferența dintre un motor sincron și un motor asincron. V înfăşurare asincronă, situate în stator, creează un câmp magnetic rotativ, interacționând cu curenții generați în rotor, datorită căruia acesta intră în stare de rotație. Prin urmare, în prezent, un motor electric asincron simplu și fiabil cu un rotor cu colivie este considerat cel mai popular.

Motor asincron

În canelurile sale există tije conductoare din aluminiu sau cupru, legate prin capete de inele din același material care produc scurt circuit aceste tije. Prin urmare, rotorul se numește cușcă de veveriță. Curenții turbionari care interacționează cu câmpul fac ca rotorul să se rotească cu o viteză mai mică decât cea a câmpului însuși. Astfel, întregul motor a fost numit asincron. Această mișcare se numește alunecare relativă, deoarece vitezele rotorului și câmpul magnetic sunt inegale și câmpul magnetic nu se intersectează cu tijele conductoare ale rotorului. Prin urmare, nu creează cuplu.

Diferența fundamentală dintre ambele tipuri de motoare este designul rotorului. În sincron, este un magnet permanent de putere relativ mică sau același electromagnet. Magnetul rotativ care creează statorul antrenează rotorul magnetic. Viteza de mișcare a statorului și a rotorului, în acest caz, este aceeași. Asa de, acest motor a primit numele sincron.

Caracteristicile motorului sincron

Un motor sincron se distinge prin posibilitatea unei faze semnificative conduse de curentul de tensiune. Prin creșterea factorului de putere al tipului de bănci de condensatoare.

Motoare asincrone se disting prin simplitatea designului și fiabilitatea în funcționare. Singurul dezavantaj al acestor unități este dificultatea de a-și regla viteza. motoarele asincrone pot fi inversate cu ușurință, adică rotația motorului poate fi inversată. Pentru a face acest lucru, este suficient să schimbați locația celor două fire sau faze liniare, care sunt închise de înfășurarea statorului. Spre deosebire de sincron, este simplu și motor ieftin care este folosit peste tot.

Un motor sincron și asincron are, de asemenea, o diferență atât de importantă ca viteza constantă a primului la diferite sarcini. Prin urmare, ele sunt utilizate în acționările de mașini care necesită viteze constante de exemplu în compresoare, pompe sau ventilatoare, deoarece sunt foarte ușor de operat.

Clasificarea motoarelor electrice

Istoria motoarelor electrice are mai bine de 170 de ani, dar cea mai mare dezvoltare a acestora poate fi observată în ultimii zece ani și ceva. Ieșireasisteme electronice de control care permit reglarea vitezei și a cuplului, și deci a diferitelor tipuri de convertoare de frecvență șiSoftstarterele au revoluționat piața pentru utilizarea unor astfel de acționări electrice.

În zilele noastre, motoarele electrice sunt folosite nu numai pentru control tipuri diferite mașini, dar și în sisteme moderne automatizare.Un motor care interacționează cu un convertor de frecvență sau servomotor este utilizat în transportoare, sisteme de poziționare, precum șiaplicații, inclusiv aplicații cu mai multe axe, care necesită mișcări precise, rapide și sincronizate.

TEHNOLOGIA DRIVE IN AUTOMATIZARE

Tehnologia de acţionare utilizată în sistemele de automatizare larg înţelese acoperă destul de multe grup mare dispozitive.

Motoarele nu sunt singurul lucru curent continuu, motoare sincrone cu curent alternativ, motoare asincrone, convertoare de frecvenţă, dar deasemeneaservo, motoreductor și altele elemente mecanice care vă permit să reglați viteza și cuplul motorului.

Cele mai utilizate în automatizare sunt motoarele și variațiile de joasă tensiune de la 1 kilowatt la cel mult câtevazeci, și uneori câteva sute. Motoarele de recuperare a energiei devin din ce în ce mai populare în întreaga lume. Acest lucru se datorează nu numainevoia de a folosi aparate performante, dar si cu regulile de reglementare a consumului si energiei, care devin din ce in ce mai multedur în multe țări.

Motoarele mici de curent alternativ oferite de furnizorii ucraineni sunt motoare sincrone și asincrone. universalmotoarele care pot funcționa atât cu putere de curent continuu constantă, cât și variabilă sunt mult mai puțin populare printreconsumatorii ucraineni. După cum am menționat deja, cele mai vândute motoare sunt de la 1 W la 5 kW, precum și dispozitivele de la 5 W până la 10 kW.

Trebuie remarcat faptul că în Ucraina cele mai populare acum sunt motoarele asincrone, care pot fi utilizate cu ușurință în toate tipurile.sisteme de antrenare unde nu este necesar un control precis al motorului. Motoarele electrice asincrone cumpără Ucraina de la liderii mondiali SIEMENS, ABB, FESTO, Phoenix Contact poate fi găsit pe site-ul /simat.com.ua/

În cazul acționărilor servo, utilizatorii acordă atenție dinamicii unității și preciziei mișcării. De asemenea, sunt importanți parametri precum eficiențamotor, care afectează semnificativ cost total menţinerea sistemului de automatizare într-o firmă dată.

Motoarele electrice moderne se caracterizează prin configurație simplă și ușurință în operare. Inginerii se concentrează pe îmbunătățirea eficienței lor șiîmbunătățirea parametrilor de funcționare, precum și adaptarea automată a acestora la schimbarea condițiilor de sarcină.

Construcția motoarelor pro-ecologice și consumul redus de energie devin, de asemenea, din ce în ce mai importante. Motoare electrice sistematicsuferă miniaturizare. Din păcate, după reducerea dimensiunii motoarelor, nu există nicio reducere a puterii, dar capacitatea lor de încărcare crește.
Ținând cont de control, există o tendință de digitalizare a motoarelor electrice. Există din ce în ce mai multe protocoale și comunicații disponibiletehnologii care se bazează în principal pe Ethernet industrial.

Motoarele cu inducție sunt folosite pentru a conduce unități, dar au aplicații specifice.

Motoarele cu inducție sunt utilizate în aplicații cu angrenaje mai puțin tehnologice, dar în care momentul de inerție al acționării este semnificativ. Astfel deaplicațiile sunt transportoare cu role plate sau pompe, ventilatoare, ascensoare, spune Konrad Florczyk, inginer software SEW-EURODRIVE Polska.

Servomotoarele sincrone sunt în principal pentru sarcini speciale. Moment scăzut inerție - dinamică ridicată plus control eficient și eficient -acești parametri fac posibilă utilizarea acestor motoare ca manipulatoare sau mecanisme finale ale mașinilor.

MOTOARE ASINCRONE

Motoarele cu inducție sunt cele mai utilizate tipuri de motoare electrice în industrie și automatizare. Se estimează că mai mult de jumătate din energia electrică generată în centralele electrice este consumată de motoarele cu inducție. Avantajele lor includ, mai presus de toate, simplitatea designului, ușurința de operare și preț scăzut cumpărare și service. Motoarele asincrone au parametri buni mișcările, iar caracteristicile acestora pot fi formate prin schimbarea sursei de alimentare și a rezistenței înfășurărilor mașinii, care se realizează prin conectarea corespunzătoare. elemente exterioare... Sistemele electronice de control cu ​​semiconductori permit pornirea și frânarea lină a motoarelor asincrone.

De asemenea, este ușor să reglați puterea și viteza acestui tip de motor. Din păcate, motoarele cu inducție au și dezavantaje. Cea mai mare dintre acestea este nevoia de a asigura putere reactivă inductivă, care afectează creșterea pierderilor de putere în liniile de transport și căderile de tensiune vizibile mai ales la pornire.

Motoarele asincrone, din punct de vedere al sursei de alimentare, pot fi împărțite în una, două și trifazate, acestea din urmă fiind cele mai populare în industrie. V motoare mici se folosește o sursă de alimentare cu două sau monofazate.

MOTOARE SINCRONE

Principalele sarcini ale unui motor electric sunt transformarea energiei electrice în energie mecanică. Ca la majoritatea mașini electrice, invers este posibilproces în motor (așa-numitul principiu al reversibilității muncii), adică conversia energiei mecanice în electricitate. Cu toate acestea, această proprietaterar folosit în practica industrială.

Motoarele electrice de astăzi pot fi clasificate în diferite moduri. Cea mai simplă împărțire este asociată cu tipul de alimentare, adică în DC șicurent alternativ. ...

Cu toate acestea, din punct de vedere al sistemelor de acţionare, cea mai importantă este împărţirea motoarelor în funcţie de proiectarea şi principiul lor de funcţionare. În cazul mașinilorAC există trei grupuri principale de motoare: mașini sincrone, asincrone și mașini cu curent alternativ.

Cel mai numeros grup de motoare prezentate în sistemele de automatizare industrială sunt motoarele sincrone și asincrone cucurent alternativ. Motoarele electrice sincrone diferă de motoarele cu inducție în designul rotorului, care este echipat suplimentar cuelectromagneți sau magneți permanenți.

Un motor sincron este o mașină electrică alimentată de curent alternativ, în care rotorul în stare staționară se rotește cu acelașiviteza unghiulară ca câmpul magnetic care o activează. Este important de reținut că viteza unui motor sincron este întotdeauna constantă și nu depinde dede la sarcina si tensiunea de alimentare.

Motoarele electrice pot fi împărțite în două categorii principale - motoare sincrone și asincrone (de inducție). Aceste două specii sunt destul de diferite una de cealaltă. Diferența este deja vizibilă în numele în sine. Unitățile se pot distinge prin numărul de rotații ștampilat pe plăcuța de identificare (dacă tipul de motor nu este indicat acolo), pentru un motor asincron, un număr nerotunjit (de exemplu, 950 rpm), pentru un motor sincron, un număr rotunjit (1000 rpm).

Există și alte diferențe importante, în acest articol ne vom uita la cele mai revelatoare: design, performanță și cost.

Orice motor este format din două elemente: staționar și rotativ. Statorul are fante axiale - caneluri, pe baza cărora sunt așezate fire de cupru sau aluminiu purtătoare de curent. În cazul unui motor electric, pe arbore este atașat un rotor cu o înfășurare de excitație.

Diferența fundamentală dintre motoarele sincrone și asincrone este rotoarele, mai precis, proiectarea acestora.

Pentru modelele sincrone la puteri mici, sunt magneți permanenți.

O tensiune alternativă este aplicată înfășurării statorului, rotorul este conectat la o sursă de energie constantă. Un curent continuu care trece prin înfășurarea câmpului induce un câmp magnetic stator. Cuplul este creat din cauza unghiului de decalaj dintre câmpuri. Rotorul are aceeași viteză ca și câmpul magnetic al statorului.

Unitățile sunt folosite în practică atât ca generatoare, cât și ca motoare.

Modelele asincrone sunt suficiente motoare ieftine, care sunt folosite des și peste tot. Sunt mai ușor înăuntru constructiv, în ciuda faptului că piesele fixe sunt, în principiu, similare pentru toate motoarele.

Un curent electric alternativ este trecut prin înfășurarea statorului, care interacționează cu înfășurarea rotorului. Cele două câmpuri se rotesc cu aceeași viteză în aceeași direcție, dar nu pot fi egale, altfel nu s-ar crea EMF indus și, în plus, cuplul. Aceasta devine cauza curentului indus în înfășurarea rotorului, a cărui direcție, conform regulii lui Lenz, este de așa natură încât tinde să se opună cauzei producerii sale, adică vitezei de alunecare.

Viteza rotorului nu coincide cu viteza câmpului magnetic, este întotdeauna mai mică. Astfel, rotorul încearcă să ajungă din urmă cu viteza câmpului magnetic rotativ și să reducă viteza relativă.

Principalele avantaje și dezavantaje

1. Unitățile asincrone nu necesită alimentare suplimentară. Sincronul necesită o sursă suplimentară de curent continuu pentru a furniza tensiune înfășurărilor.
2. Dispozitivele sincrone au o sensibilitate relativ scăzută la căderile de tensiune de linie și stabilitate la rotație, indiferent de sarcină.
3. Motoarele cu inducție nu necesită inele colectoare, cu excepția motoarelor cu rotor bobinat care au inele colectoare pentru pornire ușoară sau controlul vitezei. La motoarele sincrone, mai mult vulnerabilitățiîntrucât se folosesc inele colectoare cu perii. În consecință, piesele se uzează mai repede și contactul dintre ele slăbește.
4. Dispozitivele sincrone au nevoie de declanșatoare auxiliare, deoarece nu au o funcție de pornire automată. Pentru motoarele cu inducție cu propriile cupluri de pornire, un astfel de mecanism nu este necesar.

Care unitate este mai bună

În concluzie, trebuie menționat că este imposibil să spunem că un motor este mai bun decât altul. Cu toate acestea, modelele asincrone sunt mai fiabile în funcționare și se disting prin simplitatea designului. Dacă unitățile nu sunt supraîncărcate, utilizatorul poate fi mulțumit de durata lor lungă de viață.

Funcționarea oricăror motoare electrice se bazează pe principiul inducției electromagnetice. Motorul electric este format dintr-o parte fixă ​​- un stator (pentru motoarele de curent alternativ asincrone și sincrone) sau un inductor (pentru motoarele de curent continuu) și o parte mobilă - un rotor (pentru motoarele de curent alternativ asincrone și sincrone) sau o armătură (pentru motoarele de curent continuu) . În rolul unui inductor pe motoare de putere redusă curent continuu, se folosesc adesea magneți permanenți.

Toate motoarele, aproximativ vorbind, pot fi împărțite în două tipuri:
motoare de curent continuu
Motoare AC (asincrone și sincrone)

motoare de curent continuu

Aceste motoare cu prezența unei unități colectoare de perii sunt:

Colector - dispozitiv electric, în care senzorul de poziție a rotorului și comutatorul de curent din înfășurări sunt același dispozitiv - ansamblul perie-colector.

Fără perii- un sistem electromecanic închis format dintr-un dispozitiv sincron cu distribuție sinusoidală a câmpului magnetic în spațiu, un senzor de poziție a rotorului, un convertor de coordonate și un amplificator de putere. Opțiune mai scumpă în comparație cu motoarele cu perii.

motoare de curent alternativ

Sincron- un motor de curent alternativ, al cărui rotor se rotește sincron cu câmpul magnetic al tensiunii de alimentare. Aceste motoare sunt folosite în mod tradițional la capacități uriașe (de la sute de kilowați și mai mult).
Există motoare sincrone cu mișcare unghiulară discretă a rotorului - motoare pas cu pas... În ele, această poziție a rotorului este fixată prin furnizarea de energie a înfășurărilor corespunzătoare. Trecerea într-o altă poziție se realizează prin eliminarea tensiunii de alimentare de la unele înfășurări și transferarea acesteia la alte înfășurări ale motorului.
Un alt tip de motoare sincrone este un motor electric cu reluctanță de supapă, a cărui sursă de alimentare a înfășurărilor se adaugă cu ajutorul elementelor semiconductoare.

Asincron- un motor cu curent alternativ, la care turația rotorului diferă de frecvența câmpului magnetic rotativ creat de tensiunea de alimentare, a doua denumire a mașinilor asincrone - inducția se bazează pe faptul că curentul din înfășurarea rotorului este indus de câmpul rotativ al statorului. Mașinile asincrone formează acum o mare parte a mașinilor electrice. Ele sunt utilizate în principal sub formă de motoare electrice și sunt considerate convertoare cheie de energie electrică în energie mecanică, în plus, sunt utilizate în principal motoare asincrone cu rotor cu colivie.

După numărul de faze, motoarele sunt:

• fază singulară
• bifazic
• trei faze

Cele mai populare și foarte solicitate motoare care sunt utilizate în producție și în aparatele de uz casnic:

Motor monofazat asincron cu colivie

Rotorul unui astfel de motor, ca orice alt motor asincron cu rotor cu colivie, este un miez cilindric cu caneluri umplute cu aluminiu, cu lame de ventilație turnate imediat.
Un astfel de rotor se numește rotor cu cușcă de veveriță. Motoarele monofazate sunt utilizate în dispozitive de putere redusă, inclusiv ventilatoare de cameră sau pompe mici.

Motor asincron bifazat cu colivie

Aceste motoare, printre altele, au un rotor cu colivie, iar utilizarea lor este chiar mai extinsă decât cea a celor monofazate. Este deja mașini de spălat, și diferite mașini. Motoarele cu două faze pentru alimentarea cu energie din rețelele monofazate sunt numite motoare cu condensator, deoarece un condensator cu defazare este adesea considerat o parte obligatorie a acestora.

Motor trifazat cu colivie asincronă

Înfășurările statorice ale unui motor trifazat pot fi conectate conform circuitului „stea” sau „delta”, în timp ce pentru a alimenta motorul conform circuitului „stea”, este necesară o tensiune mai mare decât pentru circuitul „delta”, iar pe motor sunt indicate deci 2 tensiuni, de exemplu: 127/220 sau 220/380. Motoarele trifazate sunt indispensabile pentru conducerea diferitelor mașini, trolii, ferăstraie circulare, macarale etc.

Motor de inducție trifazat cu rotor bobinat

Cu ajutorul periilor, inelelor este furnizată o tensiune alternativă trifazată, iar pornirea poate fi efectuată atât direct, cât și prin reostate. Fără îndoială, motoarele cu rotor de fază sunt mai scumpe, deși cuplul lor de pornire sub sarcină este mult mai mare decât cel al tipurilor de motoare cu rotor cu colivie. Se datorează puterii supraestimate și momentului uriaș de pornire, vedere dată motoarele au găsit utilizare în acționările ascensoarelor și macaralelor, cu alte cuvinte, în cazul în care dispozitivul pornește sub sarcină și nu în gol, ca în motoarele cu rotor cu cușcă de veveriță.