江玖小課堂:同步電機和異步電機有什么差別?
異步電動機(asynchronous motor)
異步電動機是由定子側接入三相交流電源,定子繞組流過的三相對稱電流產生三相磁動勢(定子旋轉磁動勢)并產生旋轉磁場。該旋轉磁場與轉子導體有相對切割運動,根據電磁感應原理,轉子導體產生感應電動勢并產生感應電流。根據電磁力定律,載流的轉子導體在磁場中受到電磁力作用,形成電磁轉矩,驅動轉子旋轉。異步電動機的轉速小于定子旋轉磁場的轉速,有個轉差(轉差與定子所產生的旋轉磁場的轉速的比值叫轉差率),從而叫做異步電動機。因其轉子繞組電流是感應產生的,又稱感應電動機。
異步電動機的同步轉速,即旋轉磁場的轉速為:n=60f/p
其中:
n——異步電動機的同步轉速;
f——電源頻率;
p——磁極對數。
由上式可以看出,改變異步電動機的供電頻率就可以改變其同步轉速,從而實現調速運行,即變頻調速。
異步電動機按照轉子結構分為兩種形式:有鼠籠式(鼠籠式異步電機)、繞線式異步電動機。
特點:
優點:結構簡單,制造方便,價格便宜,運行方便。
缺點:功率因數滯后,輕載功率因數低,調速性能稍差。
主要做電動機用,一般不做發電機。
同步電動機是由定子側送入三相交流電,不同的只是在轉子側同時通一個直流電流,產生相對定子方向不變的磁場,這個磁場旋轉的速度和由定子產生的旋轉磁場的速度是相等的,所以稱為同步電動機。其轉子轉速n與磁極對數p、電源頻率f之間滿足n=60f/p。轉速n決定于電源頻率f,故電源頻率一定時,轉速不變,且與負載無關。具有運行穩定性高和過載能力大等特點。
過去的電力拖動中,很少采用同步電動機,同步電動機主要作為發電機使用,其主要原因是同步電動機不能在電網電壓下自行起動,靜止的轉子磁極在旋轉磁場的作用下,平均轉矩為零。但是近年來,隨著電力電子技術的發展,解決了同步電動機起動和調速的問題,使同步電動機在電力拖動中作為原動機出現。
同步電機和異步電機的區別在于:從供電方面說,異步電機只是在定子側加上電壓(也有轉子上加電壓的),而同步電機要在定子和轉子上都加上電壓。也就是說異步電機是單邊勵磁,同步電機是雙邊勵磁。同步電機就是靠勵磁電流運行的,如果沒有勵磁,電機就是異步的。從轉速方面說,異步電機的轉速只與負荷大小有關(當然有一定的范圍),而同步電機的轉速只與定子供電的頻率有關。從結構上說,同步電機與異步電機轉子的構造也不一樣。異步電機的轉子是有夕鋼片和鋁條(或夕鋼片和線圈組成),而同步電機一般由數塊磁鋼和線圈組成(也有隱極式的不太一樣)。
l 結構
n 同步電機和異步電機的定子繞組是相同的,主要區別在于轉子的結構。同步電機的轉子上有直流勵磁繞組,所以需要外加勵磁電源,通過滑環引入電流;而異步電機的轉子是短路的繞組,靠電磁感應產生電流。相比之下,同步電機較復雜,造價高。
l 用途
n 同步電機大多用在大型發電機的場合。而異步電機則幾乎全用在電動機場合。同步電機可以通過勵磁靈活調節輸入側的電壓和電流相位,即功率因數;異步電機的功率因數不可調,一般在0.75-0.85之間,因此在一些大的工廠,異步電機應用較多時,可附加一臺同步電機做調相機用,用來調節工廠與電網接口處的功率因數。但是,由于同步電機造價高,維護工作量大,現在一般都采用電容補償功率因數。
n 另外,一些早期采用晶閘管的變頻器,由于器件沒有自關斷能力,需要依靠負載換流,這時需要用到同步電機。
n 同步電機效率較異步電機稍高,在2000KW以上的電動機選型時,一般要考慮是否選用同步電機。但是,同步機因為有勵磁繞組和滑環,需要操作工人有較高的水平來控制勵磁,另外,比起異步電機的免維護來,維護工作量較大;所以,現在2500KW以下的電動機,現在大多選擇異步電機。在功率較小時,效率的差別已經變得微不足道了。
l 在應用變頻器時
n 應用變頻器時,需要將電機和電網斷開,將變頻器接入。接入變頻器后,電網側的功率與電機無關,只與變頻器有關。因此,除非用戶原來已經有同步電機,否則應該選用異步電機,因為變頻器和電機的造價都便宜。當然,如果選用早期的負載換流型變頻器,則電機必須選用同步電機,這是變頻器對電機的要求。
簡單的說:同步和異步電機均屬交流動力電機,是靠50周交流電網供電而轉動.異步電機是定子送入交流電,產生旋轉磁場,而轉子受感應而產生磁場,這樣兩磁場作用,使得轉子跟著定子的旋轉磁場而轉動.其中轉子比定子旋轉磁場慢,有個轉差,不同步所以稱為異步機.而同步電機定子同異步電機,其轉子是人為加入直流電形成不變磁場,這樣轉子就跟著定子旋轉磁場一起轉而同步,始稱同步電機.異步電機簡單,成本低.易于安裝,使用和維護.所以受到廣泛使用.缺點效率低,功率因數低對電網不利.而同步電機效率高是容性負載,可改善電網功率因數.多用工礦大型沒備.