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江玖小课堂:同步电机和异步电机有什么差别?

2017-08-14 13:47:53 苏州江玖机电设备有限公司 阅读

异步电动机(asynchronous motor)
    异步电动机是由定子侧接入三相交流电源,定子绕组流过的三相对称电流产生三相磁动势(定子旋转磁动势)并产生旋转磁场。该旋转磁场与转子导体有相对切割运动,根据电磁感应原理,转子导体产生感应电动势并产生感应电流。根据电磁力定律,载流的转子导体在磁场中受到电磁力作用,形成电磁转矩,驱动转子旋转。异步电动机的转速小于定子旋转磁场的转速,有个转差(转差与定子所产生的旋转磁场的转速的比值叫转差率),从而叫做异步电动机。因其转子绕组电流是感应产生的,又称感应电动机。
异步电动机的同步转速,即旋转磁场的转速为:n=60f/p
其中:
    n——异步电动机的同步转速;
    f——电源频率;
    p——磁极对数。
由上式可以看出,改变异步电动机的供电频率就可以改变其同步转速,从而实现调速运行,即变频调速。
异步电动机按照转子结构分为两种形式:有鼠笼式(鼠笼式异步电机)、绕线式异步电动机。
特点:
优点:结构简单,制造方便,价格便宜,运行方便。
缺点:功率因数滞后,轻载功率因数低,调速性能稍差。
主要做电动机用,一般不做发电机。

    同步电动机是由定子侧送入三相交流电,不同的只是在转子侧同时通一个直流电流,产生相对定子方向不变的磁场,这个磁场旋转的速度和由定子产生的旋转磁场的速度是相等的,所以称为同步电动机。其转子转速n与磁极对数p、电源频率f之间满足n=60f/p。转速n决定于电源频率f,故电源频率一定时,转速不变,且与负载无关。具有运行稳定性高和过载能力大等特点。
    过去的电力拖动中,很少采用同步电动机,同步电动机主要作为发电机使用,其主要原因是同步电动机不能在电网电压下自行起动,静止的转子磁极在旋转磁场的作用下,平均转矩为零。但是近年来,随着电力电子技术的发展,解决了同步电动机起动和调速的问题,使同步电动机在电力拖动中作为原动机出现。

    同步电机和异步电机的区别在于:从供电方面说,异步电机只是在定子侧加上电压(也有转子上加电压的),而同步电机要在定子和转子上都加上电压。也就是说异步电机是单边励磁,同步电机是双边励磁。同步电机就是靠励磁电流运行的,如果没有励磁,电机就是异步的。从转速方面说,异步电机的转速只与负荷大小有关(当然有一定的范围),而同步电机的转速只与定子供电的频率有关。从结构上说,同步电机与异步电机转子的构造也不一样。异步电机的转子是有夕钢片和铝条(或夕钢片和线圈组成),而同步电机一般由数块磁钢和线圈组成(也有隐极式的不太一样)。
l         结构
n         同步电机和异步电机的定子绕组是相同的,主要区别在于转子的结构。同步电机的转子上有直流励磁绕组,所以需要外加励磁电源,通过滑环引入电流;而异步电机的转子是短路的绕组,靠电磁感应产生电流。相比之下,同步电机较复杂,造价高。
l         用途
n         同步电机大多用在大型发电机的场合。而异步电机则几乎全用在电动机场合。同步电机可以通过励磁灵活调节输入侧的电压和电流相位,即功率因数;异步电机的功率因数不可调,一般在0.75-0.85之间,因此在一些大的工厂,异步电机应用较多时,可附加一台同步电机做调相机用,用来调节工厂与电网接口处的功率因数。但是,由于同步电机造价高,维护工作量大,现在一般都采用电容补偿功率因数。
n         另外,一些早期采用晶闸管的变频器,由于器件没有自关断能力,需要依靠负载换流,这时需要用到同步电机。
n         同步电机效率较异步电机稍高,在2000KW以上的电动机选型时,一般要考虑是否选用同步电机。但是,同步机因为有励磁绕组和滑环,需要操作工人有较高的水平来控制励磁,另外,比起异步电机的免维护来,维护工作量较大;所以,现在2500KW以下的电动机,现在大多选择异步电机。在功率较小时,效率的差别已经变得微不足道了。
l         在应用变频器时
n         应用变频器时,需要将电机和电网断开,将变频器接入。接入变频器后,电网侧的功率与电机无关,只与变频器有关。因此,除非用户原来已经有同步电机,否则应该选用异步电机,因为变频器和电机的造价都便宜。当然,如果选用早期的负载换流型变频器,则电机必须选用同步电机,这是变频器对电机的要求。
简单的说:同步和异步电机均属交流动力电机,是靠50周交流电网供电而转动.异步电机是定子送入交流电,产生旋转磁场,而转子受感应而产生磁场,这样两磁场作用,使得转子跟着定子的旋转磁场而转动.其中转子比定子旋转磁场慢,有个转差,不同步所以称为异步机.而同步电机定子同异步电机,其转子是人为加入直流电形成不变磁场,这样转子就跟着定子旋转磁场一起转而同步,始称同步电机.异步电机简单,成本低.易于安装,使用和维护.所以受到广泛使用.缺点效率低,功率因数低对电网不利.而同步电机效率高是容性负载,可改善电网功率因数.多用工矿大型没备.