В чем преимущество синхронного двигателя

Синхронный или асинхронный- вот в чем вопрос.

Асинхронный двигатель широко используется в промышленных, бытовых и коммерческих целях. Трехфазные асинхронные двигатели приходятся почти на 70% электрооборудования, используемого в промышленности. Такая техника имеет много преимуществ и относительно мало недостатков, о которых мы поговорим более детально.

Преимущества асинхронного двигателя:

  • Работа асинхронного двигателя очень проста. Он способен максимально результативно функционировать в любых условиях окружающей среды. Конструкция отличается высокой надежностью и прочностью;
  • Низкая ценовая планка по сравнению с другими двигателями;
  • Высокая эффективность. Варьируется от 85 до 95%;
  • В асинхронном двигателе отсутствуют щетки. Таким образом, в двигателе нет искр, и его можно использовать в загрязненной и опасной среде.
  • Обслуживание требует меньших затрат по сравнению с двигателем постоянного тока и синхронным двигателем;
  • 3-фазный асинхронный двигатель — это самозапускающийся двигатель. Таким образом, никакого специального пускового устройства или дополнительного пускового двигателя не требуется. Однако однофазные асинхронные двигатели не имеют собственного пускового момента, и для вращения используются некоторые вспомогательные устройства;
  • Хорошо переносит кратковременные перегрузки;
  • Изменение скорости от холостого хода до номинальной нагрузки относительно небольшое.

Недостатки асинхронного двигателя:

  • Коэффициент мощности двигателя очень низок в условиях малой нагрузки;
  • Отсутствие возможности контролировать частоту вращения ротора без потери мощности;
  • Однофазный асинхронный двигатель не запускается самостоятельно, требуется вспомогательное оборудование;
  • Двигатель не может использоваться в таких условиях, где необходим высокий пусковой момент, поскольку пусковой момент очень мал по сравнению с другими машинами.

Источник

Каковы преимущества и недостатки синхронного двигателя по сравнению с асинхронным

Электромагнитный момент синхронного двигателя. Пуск синхронных двигателей.

Электромагнитный момент. Электромагнитный момент в синхронном двигателе возникает в результате взаимодействия магнитного потока ротора (потока возбуждения Фв) с вращающимся магнитным полем, создаваемым трехфазным током, протекающим по обмотке якоря (потоком якоря Фв). При холостом ходе машины оси магнитных полей статора и ротора совпадают (рис. 292,а). Поэтому электромагнитные силы I, возникающие между «полюсами» статора и полюсами ротора, направлены радиально (рис. 292, б) и электромагнитный момент машины равен нулю. При работе машины в двигательном режиме (рис. 292, в и г) ее ротор под действием приложенного к валу внешнего нагрузочного момента Мвн смещается на некоторый угол 0 против направления вращения. В этом случае в результате электромагнитного взаимодействия между ротором и статором создаются электромагнитные силы I, направленные по направлению вращения, т. е. образуется вращающий электромагнитный момент М, который стремится преодолеть действие внешнего момента Мвн. Максимум момента Мmax

соответствует углу ? = 90°, когда оси полюсов ротора расположены между осями «полюсов» статора.

Если нагрузочный момент Мвн, приложенный к валу электродвигателя, станет больше Мmax, то двигатель под действием внешнего момента Мвн останавливается; при этом по обмотке якоря неподвижного двигателя будет протекать очень большой ток. Этот режим называется выпаданием из синхронизма, он является аварийным и не должен допускаться.

При работе машины в генераторном режиме (рис. 292, д и е) ротор под действием приложенного к валу внешнего момента Мвн смещается на угол ? по направлению вращения. При этом создаются электромагнитные силы, направленные против вращения, т. е. образуется тормозной электромагнитный момент М. Таким образом, при изменении значения и направления внешнего момента на валу ротора Мвн изменяется лишь угол ? между осями полей статора и ротора, в то время как в асинхронной машине в этом случае изменяется частота вращения ротора.

Пуск в ход и регулирование частоты вращения. Синхронный двигатель не имеет начального пускового момента. Если подключить обмотку якоря к сети переменного тока, когда ротор неподвижен, а по обмотке возбуждения проходит постоянный ток, то за один период изменения тока электромагнитный момент будет дважды менять свое направление, т. е. средний момент за период будет равен нулю. Следовательно, для пуска в ход синхронного двигателя необходимо разогнать его ротор с помощью внешнего момента до частоты вращения, близкой к синхронной. Для этой цели применяют метод асинхронного пуска. Синхронный двигатель пускают в ход как асинхронный, для чего его снабжают специальной короткозамкнутой пусковой обмоткой 3 (рис. 293). В полюсные наконечники ротора 2 синхронного двигателя закладывают медные или латунные стержни, замкнутые накоротко двумя торцовыми кольцами. Пусковая обмотка выполнена подобно беличьей клетке асинхронной машины, но занимает лишь часть окружности ротора. В некоторых двигателях специальная короткозамкнутая обмотка

Читайте также:  Тяга ракетного двигателя в чем измеряется

Угловая и механическая характеристики синхронного двигателя

Каковы преимущества и недостатки синхронного двигателя по сравнению с асинхронным

Обмотки статора обоих двигателей получают питание от сети трехфазного переменного тока. Для питания обмотки возбуждения синхронного двигателя требуется, кроме того, источник электрической энергии постоянного тока, правда, относительно небольшой мощности.

Асинхронный пуск синхронных двигателей несколько сложнее пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. В отношении пусковых свойств асинхронные двигатели с фазным ротором имеют весьма существенные преимущества перед синхронными двигателями.

Частота вращения синхронных двигателей остается постоянной при изменении нагрузки, тогда как у асинхронных двигателей даже при их работе на естественной характеристике она несколько изменяется.

Асинхронные двигатели дают возможность регулировать частоту вращения различными способами. Использование некоторых из этих способов для регулирования частоты вращения синхронных двигателей в принципе невозможно, а некоторых связано с большими конструктивными и эксплуатационными трудностями. Учитывая это, следует иметь в виду, что синхронные двигатели относятся к двигателям с нерегулируемой частотой вращения.

Воздействуя на ток возбуждения синхронного двигателя, можно в широких пределах изменять его коэффициент мощности. Можно, в частности, заставить синхронный двигатель работать с cos φ = 1, а также с опережающим током. Последнее может быть использовано для улучшения коэффициента мощности других потребителей, питающихся от той же сети. В отличие от этого асинхронный двигатель представлет собой активно-индуктивную нагрузку и имеет всегда

Источник

Достоинства и недостатки синхронных двигателей

Пуск синхронного двигателя

Синхронный двигатель не имеет начального пускового момента. Если его подключить к сети переменного тока, когда ротор неподвижен, а по обмотке возбуждения проходит постоянный ток, то за один период изменения тока электромагнитный момент будет дважды изменять свое направление, т.е. средний момент за период равняется нулю. При этих условиях двигатель не сможет прийти во вращение, так как его ротор, обладающий определенной инерцией, не может быть в течение одного полупериода разогнан до синхронной частоты вращения.

Следовательно, для пуска синхронного двигателя необходимо разогнать его ротор с помощью внешнего момента до частоты вращения, близкой к синхронный.

В настоящее время чаще всего применяют следующие способы пуска:

При этом способе синхронный двигатель пускают как асинхронный, для чего его снабжают специальной короткозамкнутой пусковой обмоткой, выполненной по типу «беличья клетка». Чтобы увеличить сопротивление стержней, клетку изготавливают из латуни. После разгона ротора до частоты вращения, близкой к синхронной, на обмотку возбуждения подается напряжение и постоянный ток, проходящий по ней, создает синхронизирующий момент, который втягивает ротор в синхронизм.

2. Пуск при помощи вспомогательного двигателя.

Ротор возбужденного двигателя приводится во вращение до синхронной скорости и с помощью синхронизирующего устройства подключается к сети. После этого вспомогательный двигатель отключают.

В качестве пускового двигателя обычно используют асинхронный двигатель с числом полюсов на два меньше, чем у синхронного.

Недостатком данного способа является невозможность пуска двигателя под нагрузкой, так как нерационально иметь пусковой двигатель большой мощности.

При частотном пуске синхронного двигателя частота питающего напряжения плавно изменяется от нуля до номинальной. При этом ротор вращается синхронно с магнитным полем статора.

Читайте также:  Двигатель 4ze1 технические характеристики

Недостатками частотного пуска являются высокая стоимость преобразователя частоты, а также необходимость реализации сложных законов регулирования исходного напряжения и частоты в процессе разгона двигателя. Частотный пуск синхронных двигателей применяется в приводах специальных установок.

Синхронные двигатели имеют следующие достоинства:

1. Возможность работы при cos φ=1; это приводит к улучшению cos φ сети, а также к сокращению размеров двигателя, так как его ток меньше тока асинхронного двигателя той же мощности. При работе с опережающим током синхронные двигатели служат генераторами реактивной мощности, поступающей в асинхронные двигатели, что снижает потребление этой мощности от генераторов электростанций.

2. Меньшую чувствительность к колебаниям напряжения, так как их максимальный момент пропорционален напряжению в первой степени, а не квадрату напряжения.

3. Строгое постоянство частоты вращения независимо от механической нагрузки на валу.

Недостатки синхронных двигателей:

1. Сложность конструкции.

2. Сравнительная сложность пуска в ход.

3. Трудности с регулированием частоты вращения, которое возможно только путем изменения частоты питающего напряжения.

Указанные недостатки синхронных двигателей делают их менее выгодными, чем асинхронные двигатели, при ограниченных мощностях до 100кВт.

Однако при более высоких мощностях, когда особенно важно иметь высокий cos φ и уменьшенные габаритные размеры машины, синхронные двигатели предпочтительнее асинхронных.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Преимущество — синхронный двигатель

Преимущество синхронных двигателей особенно сказывается при непосредственном соединении двигателя с приводным механизмом при малой скорости его вращения. [2]

Преимущества синхронных двигателей : способность компенсировать реактивную мощность с меньшими затратами ( чем у асинхронных в сочетании с конденсаторной батареей); повышение перегрузочной способности и устойчивости благодаря применению автоматического регулирования возбуждения с форсировкой возбуждения при снижении напряжения в сети ниже 85 %; более высокий КПД, чем у асинхронных электродвигателей. [3]

Преимущества синхронных двигателей , в силу которых их чаще применяют там, где раньше применяли асинхронные, следующие: способность синхронных двигателей компенсировать реактивную мощность с меньшими затратами, чем асинхронных в сочетании с конденсаторной батареей; повышение перегрузочной способности и устойчивости синхронных двигателей благодаря применению автоматического регулирования возбуждения ( АРВ) с форсировкой возбуждения при снижении напряжения в сети ниже 85 % t / ном; более высокий КПД, чем у асинхронных электродвигателей. [4]

Преимуществом синхронных двигателей является наличие у этих двигателей абсолютно жесткой скоростной характеристики — их угловая скорость строго пропор — чциональна частоте питающей сети. [5]

Одним из преимуществ синхронного двигателя перед асинхронным является способность синхронного двигателя работать при заданном как отстающем, так и опережающем коэффициенте мощности. [6]

Это мероприятие оправдывается преимуществами синхронных двигателей перед асинхронными; синхронные двигатели могут отдавать в сеть реактивную мощность, работая с механической нагрузкой при опережающем коэффициенте мощности. [7]

Это мероприятие оправдывается преимуществами синхронных двигателей перед асинхронными и, в частности, тем, что синхронные двигатели не потребляют реактивную мощность и могут отдавать в сеть реактивную мощность, работая с механической нагрузкой при опережающем коэффициенте мощности. [8]

Тем не менее, преимущество синхронных двигателей настолько велико, что при Ря 200 — г — 300 кВт их целесообразно применять всюду, где не требуется частых пусков и остановок и регулирования скорости вращения ( двигатель-генераторы, мощные насосы, вентиляторы, компрессоры, мельницы, дробилки и пр. [9]

Тем не менее, преимущество синхронных двигателей настолько велико, что при Ри 200 — f — 300 кВт их целесообразно применять всюду, где не требуется частых пусков и остановок и регулирования скорости вращения ( двигатель-генераторы, мощные насосы, вентиляторы, компрессоры, мельницы, дробилки и пр. [10]

Особого внимания заслуживает сочетание регулировочных возможностей вариатора-редуктора с преимуществами синхронного двигателя , что дает возможность создания регулируемого привода скважинной насосной установки с хорошими технико-экономическими показателями. [12]

Увеличением тока возбуждения можно иногда скомпенсировать уменьшение момента двигателя, вызванное снижением напряжения сети. В этом заключается одно из преимуществ синхронного двигателя перед асинхронным. [13]

Читайте также:  Для чего нужен насос системы охлаждения двигателя

Увеличивая ток возбуждения, можно иногда скомпенсировать уменьшение момента двигателя, вызванное снижением напряжения сети. В этом заключается одно из преимуществ синхронного двигателя перед асинхронным. [14]

Увеличением тока возбуждения можно также иногда скомпенсировать уменьшение момента двигателя, вызванное снижением напряжения сети. В этом заключается одно из преимуществ синхронного двигателя перед асинх р онным. [15]

Источник

Принцип действия и достоинства синхронных электродвигателей

Синхронные двигатели широко используются в промышленных условиях в качестве электроприводов, которые работают с постоянной скоростью.

Примером распространения синхронных двигателей является широко применяемый на предприятиях высоковольтный компрессор (6 – 10 кВ) с двигателем большой мощности.

В качестве ещё одного примера широкого распространения синхронных двигателей можно упомянуть приводы насосов большой мощности, предназначенные для продолжительного режима работы. Кроме двигателей большой мощности, массовое распространение заслужили так же и синхронные двигатели малых мощностей, используемые в часах, бытовой технике и прочих приборах.

Синхронный двигатель работает по принципу взаимодействия полюсов индуктора (постоянные магнитные поля) и вращающегося якоря (переменное магнитное поле). Как правило, индуктор располагается на роторе, а якорь на статоре. Роль полюсов в мощных двигателях досталась электромагнитам (ток на ротор поступает через скользящий контакт), а в двигателях малой мощности – постоянным магнитам. Исключительно благодаря конструкции ротора синхронные электродвигатели существенно отличаются от асинхронных.

Двигателю необходимо разогнаться до номинального значения скорости, чтобы он смог продолжить работу самостоятельно. При таких значениях скорости магнитные поля полюсов индуктора сцепляются с вращающимся магнитным полем якоря – происходит «вхождение в синхронизм».

Чтобы разогнать синхронный двигатель применяется асинхронный режим, где обмотки индуктора замыкаются с помощью реостата или накоротко. При наборе номинальной скорости индуктор дальше запитывается постоянным током при помощи выпрямителя.

Двигатели, оборудованные постоянными магнитами, разгоняются при помощи внешнего разгонного двигателя (как правило, асинхронного). В таком случае в составе асинхронного двигателя должно использоваться устройство плавного пуска.

Созданы также и комбинированные варианты. В них на ротор, совместно с постоянными и электрическими магнитами, устанавливаются короткозамкнутые обмотки. Порой на вал устанавливаются небольшие генераторы постоянного тока, которые питают электромагниты.

Помимо всего прочего используется и частотный пуск – частота якоря постепенно увеличивается от минимальных до номинальных значений. Возможно использование и противоположного варианта – частота индуктора понижается от номинального значения до нулевого, т.е. до постоянного тока.

Достоинства, которыми обладают синхронные двигатели:
Синхронный двигатель обладает более сложной структурой, нежели асинхронный, благодаря чему у него есть ряд преимуществ, которые позволяют использовать его вместо асинхронного. Основное достоинство синхронного двигателя – возможность достижения оптимального режима при наличии реактивной энергии. Процесс оптимизации режима осуществляется за счет автоматической регулировки тока возбуждающего двигатель. Синхронный двигатель может обходиться без потребления реактивной энергии, при этом, не отдавая её в сеть, при условии, что коэффициент мощности равняется единице. В подобных условиях синхронный двигатель во время работы нагружает сеть исключительно активным током. Именно поэтому обмотка статора у синхронного двигателя рассчитана исключительно на активный ток (обмотка асинхронного двигателя рассчитана как на активный, так и на реактивный токи). Благодаря этому при одинаковых значениях номинальной мощности размеры синхронного двигателя уступают габаритам асинхронного, а вот К.П.Д. синхронного двигателя оказывается большим, в сравнении с асинхроным.

Синхронные двигатели обладают меньшей чувствительностью к возможным колебаниям напряжения сети, нежели асинхронные. Максимальный момент синхронного двигателя является пропорциональным имеющемуся напряжению сети, а критический момент асинхронного двигателя тем самым пропорционален напряжению в квадрате.

Синхронные двигатели обладают высокой перегрузочной способностью. Так же, перегрузочную способность синхронного двигателя можно увеличить, если повысить ток возбуждения – к примеру, если резко кратковременно повысить нагрузку на валу двигателя. Скорость, с которой вращается синхронный двигатель, не изменяется, если нагрузка на валу не превышает перегрузочной способности.

Источник

Adblock
detector