Różnica między silnikiem synchronicznym a silnikiem indukcyjnym

Silnik synchroniczny a silnik indukcyjny
 

Zarówno silniki indukcyjne, jak i synchroniczne są silnikami prądu przemiennego wykorzystywanymi do przekształcania energii elektrycznej w energię mechaniczną.

Więcej o silnikach indukcyjnych

W oparciu o zasady indukcji elektromagnetycznej pierwsze silniki indukcyjne zostały wynalezione niezależnie przez Nikola Teslę (w 1883 r.) I Galileo Ferraris (w 1885 r.). Ze względu na prostą konstrukcję i wytrzymałe użytkowanie oraz niskie koszty budowy i konserwacji silniki indukcyjne były wybierane spośród wielu innych silników prądu przemiennego do ciężkich urządzeń i maszyn.

Budowa i montaż silnika indukcyjnego są proste. Dwie główne części silnika indukcyjnego to stojan i wirnik. Stojan w silniku indukcyjnym to szereg koncentrycznych biegunów magnetycznych (zwykle elektromagnesów), a wirnik to szereg zamkniętych uzwojeń lub prętów aluminiowych ułożonych w sposób podobny do klatki wiewiórczej, stąd nazwa wirnika klatkowego. Wał do dostarczania wytwarzanego momentu obrotowego przechodzi przez oś wirnika. Wirnik jest umieszczony w cylindrycznej wnęce stojana, ale nie jest elektrycznie podłączony do żadnego zewnętrznego obwodu. Do dostarczenia prądu do wirnika nie stosuje się komutatora, szczotek ani innego mechanizmu łączącego.

Jak każdy silnik, wykorzystuje on siły magnetyczne do obracania wirnika. Połączenia w cewkach stojana są rozmieszczone w taki sposób, że przeciwne bieguny są generowane dokładnie po przeciwnej stronie cewek stojana. W fazie rozruchu słupy magnetyczne są okresowo przesuwane wzdłuż obwodu. Powoduje to zmianę strumienia na uzwojeniach wirnika i indukuje prąd. Ten indukowany prąd generuje pole magnetyczne w uzwojeniach wirnika, a interakcja między polem stojana a polem indukowanym napędza silnik.

Silniki indukcyjne są przystosowane do pracy zarówno w prądach jednofazowych, jak i wielofazowych, przy czym te ostatnie są przeznaczone do ciężkich maszyn wymagających dużego momentu obrotowego. Prędkość silników indukcyjnych można kontrolować, wykorzystując liczbę biegunów magnetycznych w stojanie lub regulując częstotliwość wejściowego źródła zasilania. Poślizg, który jest miarą określającą moment obrotowy silnika, wskazuje na sprawność silnika. Zwarte zwoje uzwojenia wirnika mają niewielki opór, w wyniku czego powstaje duży prąd indukowany dla małego poślizgu wirnika; dlatego wytwarza duży moment obrotowy.

Przy maksymalnych możliwych warunkach obciążenia poślizg małych silników wynosi około 4-6% i 1,5-2% dla dużych silników, dlatego uważa się, że silniki indukcyjne mają regulację prędkości i są uważane za silniki o stałej prędkości. Jednak prędkość obrotowa wirnika jest mniejsza niż częstotliwość wejściowego źródła zasilania.

Więcej informacji o silniku synchronicznym

Silnik synchroniczny jest drugim głównym rodzajem silnika prądu przemiennego. Silnik synchroniczny jest zaprojektowany do działania bez żadnych różnic w prędkości obrotowej wału i częstotliwości prądu źródła prądu przemiennego; okres rotacji jest całkowitą wielokrotnością cykli prądu przemiennego.

Istnieją trzy główne typy silników synchronicznych; silniki z magnesem trwałym, silniki histerezy i silniki reluktancyjne. Magnesy trwałe wykonane z neodymu-boru-żelaza, samaru-kobaltu lub ferrytu są używane jako magnesy trwałe na wirniku. Napędy o zmiennej prędkości, w których stojan zasilany jest ze zmiennej częstotliwości, napięcie zmienne jest głównym zastosowaniem silników z magnesami trwałymi. Są one stosowane w urządzeniach wymagających precyzyjnej kontroli prędkości i położenia.

Silniki histerezy mają stały gładki cylindryczny wirnik, który jest odlewany z magnetycznej „twardej” stali kobaltowej o wysokiej koercji. Materiał ten ma szeroką pętlę histerezy, co oznacza, że ​​po namagnesowaniu w danym kierunku wymaga dużego odwrotnego pola magnetycznego w przeciwnym kierunku do odwrócenia magnetyzacji. W rezultacie silnik histerezy ma kąt opóźnienia δ, który jest niezależny od prędkości; rozwija stały moment obrotowy od uruchomienia do prędkości synchronicznej. Dlatego jest samoczynny i nie potrzebuje uzwojenia indukcyjnego, aby go uruchomić.

Silnik indukcyjny a silnik synchroniczny

• Silniki synchroniczne działają z prędkością synchroniczną (RPM = 120f / p), podczas gdy silniki indukcyjne działają z prędkością mniejszą niż prędkość synchroniczna (RPM = 120f / p - poślizg), a poślizg jest prawie zerowy przy zerowym momencie obciążenia, a poślizg rośnie wraz z momentem obciążenia.

• Silniki synchroniczne wymagają prądu stałego do wytworzenia pola w uzwojeniach wirnika; silniki indukcyjne nie muszą dostarczać prądu do wirnika.

• Silniki synchroniczne wymagają pierścieni ślizgowych i szczotek, aby podłączyć wirnik do źródła zasilania. Silniki indukcyjne nie wymagają pierścieni ślizgowych.

• Silniki synchroniczne wymagają uzwojenia w wirniku, podczas gdy silniki indukcyjne są najczęściej budowane z prętami przewodzącymi w wirniku lub wykorzystują zwarte uzwojenia, aby utworzyć „klatkę wiewiórki”.