Synchronní a asynchronní elektromotory: princip činnosti a rozdíly v charakteristikách

Elektromotory jsou stroje, které přeměňují elektřinu na mechanickou energii. Přeměněná energie pohání rotor motoru v rotačním pohybu, který přenáší rotaci přes převod přímo na hřídel pohonu. Hlavními typy elektromotorů jsou synchronní a asynchronní motory. Rozdíly mezi nimi určují možnosti použití v různých zařízeních a technologických postupech.

Principy práce

Všechny elektromotory mají pevný stator a rotující rotor. Rozdíl mezi asynchronními a synchronními motory spočívá v principech vytváření pólů. V indukčním motoru jsou vytvořeny fenoménem indukce. Všechny ostatní elektromotory využívají k vytvoření magnetického pole permanentní magnety nebo proudové cívky.

Vlastnosti synchronních motorů

Vedoucí jednotky synchronního stroje - armatura a induktor. Stator je kotva a induktor je umístěn na rotoru. Působením střídavého proudu vzniká v kotvě rotující magnetické pole. Propojuje se s magnetickým polem induktoru tvořeným póly permanentních magnetů nebo stejnosměrných cívek. V důsledku této interakce se energie elektřiny přeměňuje na kinetickou energii rotace.

Rotor synchronního stroje má stejnou rychlost otáčení jako pole statoru. Výhody synchronních elektromotorů:

• Konstrukčně se používá jako motor i generátor.
• Rychlost nezávislá na zatížení.
• Velká účinnost.
• Nízká pracnost při opravách a údržbě.
• Vysoký stupeň spolehlivosti.

Synchronní stroje jsou široce používány jako vysokovýkonné elektromotory pro nízkou rychlost a konstantní zatížení. Generátory se používají tam, kde je vyžadován nezávislý zdroj energie.

Synchronní stroj má také nevýhody:

• Pro napájení induktoru je zapotřebí zdroj konstantního proudu.
• Neexistuje žádný počáteční rozběhový moment, pro rozběh je nutný externí moment nebo asynchronní rozběh.
• Štětce a sběrače rychle selhávají.

Moderní synchronní jednotky obsahují v tlumivce kromě vinutí napájeného stejnosměrným proudem rozběhové vinutí nakrátko, které je určeno pro spouštění v asynchronním režimu.

Charakteristické vlastnosti asynchronních motorů

Rotující magnetické pole statoru asynchronního motoru indukuje v rotoru indukční proudy, které tvoří jeho vlastní magnetické pole. Interakce polí pohání rotor do rotace. V tomto případě rychlost rotoru zaostává za rychlostí magnetického pole. Tato vlastnost se odráží v názvu motoru.

Asynchronní motory jsou dvou typů: s klecí nakrátko a fázovým rotorem.

Domácí spotřebiče, jako je ventilátor nebo vysavač, jsou obvykle vybaveny motory s klecovou klecí, což je kolo s veverkou. Všechny tyče jsou uzavřeny kotouči svařenými z obou stran. Interakcí magnetického pole statoru s indukovanými proudy v rotoru vzniká elektromagnetická síla, která působí na rotor ve směru otáčení pole statoru. Točivý moment na hřídeli motoru je generován všemi elektromagnetickými silami z každého vodiče.

Motor s vinutým rotorem používá stejný stator jako motor s kotvou nakrátko. A k rotoru se přidávají vinutí tří fází, které jsou spojeny do "hvězdy". Při startování motoru k nim můžete připojit reostaty, které regulují náběhové proudy. Pomocí reostatů můžete nastavit i otáčky motoru.

Mezi výhody asynchronních motorů patří:

• Napájení přímo ze sítě AC.
• Jednoduchost zařízení a relativně nízká cena.
• Možnost použití v domácích spotřebičích pomocí jednofázového připojení.
• Nízká spotřeba energie a hospodárnost.

Vážné nevýhody - komplexní regulace otáček a vysoké tepelné ztráty. Aby se zabránilo přehřátí, je plášť jednotky žebrovaný a na hřídeli motoru je instalováno oběžné kolo pro chlazení.

Rozdíl ve vlastnostech elektromotorů

Při výběru agregátů jsou rozhodující konstrukční vlastnosti a výkon elektromotorů. Na tom závisí konstrukce převodů a všech pohonných jednotek mechanismů. Při výběru motoru se musíte spolehnout na shodnost a hlavní rozdíly ve vlastnostech strojů:

• Hlavní rozdíl mezi synchronním a asynchronním motorem spočívá v konstrukci rotoru. Je to permanentní nebo elektrický magnet. U asynchronního motoru jsou magnetická pole v rotoru indukována elektromagnetickou indukcí.
• U synchronních motorů jsou otáčky hřídele konstantní, u asynchronních motorů se mohou měnit při změně zatížení.
• Synchronizátory nemají žádný rozběhový moment. Pro vstup do synchronizace je vyžadován asynchronní start.

Synchronní a asynchronní elektromotory se používají různými způsoby. Synchronní motory se doporučují pro použití všude tam, kde jsou přítomny vysoké úrovně výkonu. kontinuální výrobní proces a není třeba často restartovat jednotky nebo upravovat frekvenci otáčení. Používají se v dopravnících, válcovnách, kompresorech, drtičích kamene atd. Moderní synchronní elektromotor má stejně rychlý start jako asynchronní, ale je menší a ekonomičtější než asynchronní se stejným výkonem.

Asynchronní elektromotory s vinutým rotorem se používají tam, kde je potřeba velký rozběhový moment a časté zastavování agregátů. Například ve výtazích a věžových jeřábech. Asynchronní elektromotory s rotorem nakrátko jsou široce používány kvůli jednoduchosti zařízení a snadnému použití.

Můžete využít výhod různých jednotek a toho, jak se synchronní motor liší od asynchronního při navrhování strojů, obráběcích strojů a dalších provádět informovaný výběr jednoho nebo druhého motoru zařízení.