Synchron- und Asynchron-Elektromotoren: Funktionsprinzipien und Unterschiede in den Eigenschaften

Elektromotoren sind Maschinen, die Elektrizität in mechanische Energie umwandeln. Die umgewandelte Energie treibt den Rotor des Motors in eine Drehbewegung, der die Drehung über das Getriebe direkt auf die Welle des Aktuators überträgt. Die wichtigsten Arten von Elektromotoren sind Synchron- und Asynchronmotoren. Die Unterschiede zwischen ihnen bestimmen die Einsatzmöglichkeiten in verschiedenen Geräten und technologischen Prozessen.

Arbeitsprinzipien

Alle Elektromotoren haben einen festen Stator und einen rotierenden Rotor. Der Unterschied zwischen Asynchron- und Synchronmotoren liegt im Prinzip der Polbildung. In einem Induktionsmotor werden sie durch das Phänomen der Induktion erzeugt. Alle anderen Elektromotoren verwenden Permanentmagnete oder Stromspulen, um ein Magnetfeld zu erzeugen.

Merkmale von Synchronmotoren

Leiteinheiten einer Synchronmaschine -

Anker und Induktor. Der Stator ist der Anker und der Induktor befindet sich auf dem Rotor. Unter Einwirkung eines Wechselstroms bildet sich im Anker ein rotierendes Magnetfeld. Es verriegelt sich mit dem Magnetfeld der Induktivität, das durch die Pole von Permanentmagneten oder Gleichstromspulen gebildet wird. Durch diese Wechselwirkung wird die Energie der Elektrizität in kinetische Rotationsenergie umgewandelt.

Der Rotor einer Synchronmaschine hat die gleiche Drehzahl wie das Statorfeld. Die Vorteile von Synchron-Elektromotoren:

• Strukturell wird es sowohl als Motor als auch als Generator verwendet.
• Lastunabhängige Geschwindigkeit.
• Große Effizienz.
• Geringe Arbeitsintensität bei Reparatur und Wartung.
• Hohe Zuverlässigkeit.

Synchronmaschinen werden häufig als Hochleistungselektromotoren für niedrige Drehzahlen und konstante Last verwendet. Generatoren werden dort eingesetzt, wo eine unabhängige Stromquelle benötigt wird.

Die Synchronmaschine hat auch Nachteile:

• Eine Konstantstromquelle ist erforderlich, um den Induktor zu versorgen.
• Es gibt kein anfängliches Anlaufdrehmoment, zum Anlauf ist ein externes Drehmoment oder ein asynchroner Start erforderlich.
• Bürsten und Kollektoren versagen schnell.

Moderne Synchroneinheiten enthalten in der Induktivität neben der mit Gleichstrom versorgten Wicklung eine Anlaufkurzschlusswicklung, die für den Anlauf im Asynchronbetrieb ausgelegt ist.

Besonderheiten von Asynchronmotoren

Das rotierende Magnetfeld des Stators eines Induktionsmotors induziert Induktionsströme im Rotor, die ein eigenes Magnetfeld bilden. Das Zusammenspiel der Felder treibt den Rotor in Rotation. In diesem Fall hinkt die Rotordrehzahl der Geschwindigkeit des Magnetfelds hinterher. Diese Eigenschaft spiegelt sich im Namen der Engine wider.

Es gibt zwei Arten von Asynchronmotoren: mit Käfigläufer und Phasenläufer.

Haushaltsgeräte, wie beispielsweise ein Ventilator oder ein Staubsauger, sind in der Regel mit Käfigläufermotoren ausgestattet, bei denen es sich um ein Käfigläuferrad handelt. Alle Stangen sind durch beidseitig angeschweißte Scheiben geschlossen. Die Wechselwirkung des Statormagnetfeldes mit den induzierten Strömen im Rotor erzeugt eine elektromagnetische Kraft, die in Drehrichtung des Statorfeldes auf den Rotor einwirkt. Das Drehmoment an der Motorwelle wird durch alle elektromagnetischen Kräfte von jedem Leiter erzeugt.

Ein Motor mit gewickeltem Rotor verwendet den gleichen Stator wie ein Käfigläufermotor. Und dem Rotor werden die Wicklungen von drei Phasen hinzugefügt, die in einem "Stern" verbunden sind. Beim Anlassen des Motors können Sie Rheostate daran anschließen, die Einschaltströme regulieren. Mit Hilfe von Rheostaten können Sie auch die Motordrehzahl anpassen.

Die Vorteile von Asynchronmotoren sind:

• Wird direkt vom Wechselstromnetz mit Strom versorgt.
• Einfachheit des Geräts und relativ niedrige Kosten.
• Die Möglichkeit, in Haushaltsgeräten mit einem einphasigen Anschluss zu verwenden.
• Geringer Energieverbrauch und Wirtschaftlichkeit.

Schwerwiegende Nachteile - komplexe Drehzahlregelung und hoher Wärmeverlust. Um eine Überhitzung zu vermeiden, ist das Gehäuse des Gerätes gerippt und zur Kühlung ist auf der Motorwelle ein Laufrad montiert.

Unterschied in den Eigenschaften von Elektromotoren

Bei der Auswahl der Aggregate sind die Konstruktionsmerkmale und die Leistungsfähigkeit von Elektromotoren entscheidend. Davon hängt die Konstruktion von Getrieben und allen Antriebsaggregaten von Mechanismen ab. Bei der Auswahl eines Motors müssen Sie sich auf Gemeinsamkeiten und die Hauptunterschiede in den Eigenschaften von Maschinen verlassen:

• Der Hauptunterschied zwischen einem Synchron- und einem Asynchronmotor liegt in der Konstruktion des Rotors. Es ist ein Permanent- oder Elektromagnet. Bei einem Asynchronmotor werden Magnetfelder im Rotor durch elektromagnetische Induktion induziert.
• Bei Synchronmotoren ist die Wellendrehzahl konstant, bei Asynchronmotoren kann sie sich bei Lastwechsel ändern.
• Synchronisatoren haben kein Anlaufmoment. Um in die Synchronisation einzutreten, ist ein asynchroner Start erforderlich.

Synchron- und Asynchron-Elektromotoren werden auf unterschiedliche Weise eingesetzt. Synchronmotoren werden für den Einsatz überall dort empfohlen, wo hohe Leistungen vorhanden sind. Kontinuierlicher Produktionsprozess und muss nicht häufig Geräte neu starten oder die Frequenz anpassen Drehung. Sie werden in Förderern, Walzwerken, Kompressoren, Steinbrechern usw. verwendet. Ein moderner Synchron-Elektromotor hat den gleichen Schnellstart wie ein Asynchronmotor, ist aber kleiner und sparsamer als ein Asynchronmotor gleicher Leistung.

Asynchron-Elektromotoren mit gewickeltem Rotor werden dort eingesetzt, wo ein großes Anlaufdrehmoment und häufige Stopps von Aggregaten erforderlich sind. Zum Beispiel in Aufzügen und Turmdrehkranen. Asynchron-Elektromotoren mit Kurzschlussläufer sind aufgrund der Einfachheit der Vorrichtung und der Benutzerfreundlichkeit weit verbreitet.

Nutzen Sie die Vorteile verschiedener Aggregate und die Unterschiede zwischen einem Synchronmotor und einem Asynchronmotor Treffen Sie bei der Konstruktion von Maschinen, Werkzeugmaschinen und anderem eine fundierte Wahl des einen oder anderen Motors Ausrüstung.