Синхронний і асинхронний двигун: відмінності по конструкції і принципу роботи

Всім відомо, що основне призначення електродвигунів — це перетворення електричної енергії в енергію механічну. Це виявив аж в 1821 році Майкл Фарадей, який проводив досліди з магнітами і магнітним полем. З тих пір пройшло багато часу, а електричні мотори зайняли своє основне місце в промисловості та побуті. Без них сьогодні нікуди. В даний час виробники електродвигунів пропонують велику кількість моделей, що розрізняються по конструкції і принципу дії. Це двигуни постійного і змінного струму, синхронні і асинхронні. Нас сьогодні цікавить саме синхронний та асинхронний двигун — відмінності.

Щоб розібратися у відмінностях, необхідно розглянути конструктивні особливості кожного типу моторів і зрозуміти принцип їх роботи.

асинхронний електродвигун

Отже, треба почати з розгляду конструкції асинхронної моделі. Основна відмінність від синхронної — це наявність трьох обмоток в статорі, кінці яких виводяться для підключення в клемник. Друга основна частина мотора — ротор цільного типу, торці якого замикаються між собою, звідси, в принципі, і назва — короткозамкнений.

Доповненням конструкції є крильчатка, за допомогою якої охолоджується двигун. Встановлюється крильчатка на вал (ротор) електричного мотора. Сам ротор тримається і обертається в підшипниках, встановлених в двох кришках корпусу. Зверніть увагу, що саме підшипники і є найбільш вразливим місцем агрегату. Саме вони найчастіше виходять з ладу. Правда, замінити їх не дуже складно.

Принцип роботи

За яким принципом працює асинхронний двигун? Усередині корпусу мотора, де розташовані обмотки статора, виникає магнітне поле, яке діє на ротор, змушуючи його обертатися під дією виниклої електрорушійної сили. Але обертання ротора може бути тільки в тому випадку, якщо швидкість обертання магнітного поля буде швидше обертання самого вала двигуна. Якщо швидкості будуть однаковими, то електрорушійна сила не з’явиться.

Але в будь-якому випадку цього статися не може, тому що тут кілька причин, що стримують швидкість обертання ротора.

  • Тертя в підшипниках.
  • Навантаження на сам вал.

Але найголовніше, що магнітні полюси в асинхронному двигуні постійно змінюються, що впливає на зміну напрямків струму в статорі електродвигуна. Тобто, в певний час ток починає обертатися «на нас», а в наступний проміжок «від нас». Саме тому такі двигуни називаються асинхронними, у них просто немає стабільного напрямку струму.

Що стосується швидкості обертання ротора, то тут необхідно зробити одне зауваження. Цей показник буде залежати від того, скільки полюсів одномоментно підключено до живлення. Наприклад, максимальна швидкість обертання валу буде при двох підключених полюсах. Щоб знизити цей показник, необхідно додати ще два полюси, тобто, збільшити їх удвічі.

І ще один недолік. Асинхронні двигуни при роботі володіють різною швидкістю обертання валу. Наприклад, на холостому ходу це може бути одна величина, при навантаженні вона різко знижується. По суті, виходить так, що зміна частоти струму впливає на швидкість вала. Іншого способу змінити швидкість обертання не існує.

синхронний електродвигун

Отже, синхронний електродвигун — це мотор з постійною швидкістю обертання ротора, плюс можливість регулювати цю швидкість. Пристрій синхронного мотора досить складне. Щоб в ньому розібратися, необхідно розглянути фотографію нижче.

Тут чітко показано, що обмотки двигуна розташовуються на якорі або роторі агрегату. Кінці обмоток виведені і закріплені на струмознімальних кільце, а, точніше, до його секторам. Сам же струм подається на це ж кільце тільки через графітові щітки, які підключені до мережі живлення.

Увага! Кінці обмоток підключаються таким чином, що при роботі мотора через щітки електричний струм потрапляв завжди тільки на одну пару.

У двигуна цієї моделі більше вразливих місць, ніж у асинхронної.

  • Зношуються графітні щітки.
  • Поганий контакт між струмознімальних кільцем і щітками за рахунок ослаблення пружини, яка притискає останні до кільця (колектора).
  • Зношуються підшипники.
  • Освіта грязьового нальоту на поверхні токоз’ємного кільця.

Тепер переходимо до іншої позиції — принцип роботи синхронного електродвигуна. Обертається момент всередині мотора утворюється за рахунок взаємодії магнітного поля, яке утворюється в обмотках збудження, і струму, що проходить по якоря агрегату. Але тут є один момент — змінюється напрямок струму (змінного) буде міняти і напрямок обертання магнітного поля двигуна. Правда, зміна обертання буде змінюватися і в корпусі апарату, і на якорі одночасно. Ось чому обертання ротора мотора завжди відбувається з однаковою швидкістю.

Саме тому змінити цю величину можна лише тим, якщо змінити напругу, що подається на щітки електроенергії. Згадайте пилососи, де засвоюється потужність змінюють перемикачем, який просто з’єднаний з реостатом. А потужність пилососа залежить від швидкості обертання валу крильчатки, тобто вала електродвигуна. Чим більше швидкість, тим більше потужність всмоктування.

Але синхронні електродвигуни в промисловості свого основного місця не знайшли. Тут в основному використовуються асинхронні моделі.

Який краще

Отже, в статті були розібрані пристрій і принцип дії двох видів електродвигунів. Говорити про те, що якийсь із них краще, не можна. Але відзначимо, що асинхронні моделі простіше в конструктивному аспекті. Вони надійніше в експлуатації. Якщо їх не перевантажувати, то термін служби може бути дуже тривалим. На жаль, синхронні види цим похвалитися не можуть. Графітові щітки швидко зношуються, їм потрібна заміна. Але якщо не встежити, і графіт зітреться повністю, то металеві утримувачі щіток почнуть стиратися струмознімальних кільце. А його вихід з ладу — це не тільки повний вихід з ладу двигуна, це велика кількість іскор (тертя металу об метал) і можливість появи більш серйозних неприємностей.

Ссылка на основную публикацию