Двигатели переменного тока широко используются на предприятиях различного профиля для приведения в движение разных механизмов. Моторы, работающие на постоянном токе, применяются реже – как правило, сфера их использования ограничивается запуском тяговых агрегатов (городской электрический транспорт, погрузчики, складское оборудование, поезда).
Для того, чтобы добиться максимальной эффективности при использовании того или иного электродвигателя, важно грамотно подобрать сам мотор. Рассмотрим далее, чем отличаются синхронные и асинхронные двигатели.
Их конструкция в целом схожа. Оба типа двигателей имеют неподвижный статор, который состоит из уложенных в пазы сердечника катушек с обмотками. Сердечник в таких двигателях выполнен из стальных пластин (используется специальная электротехническая сталь). Кроме того, имеется подвижная часть – ротор.
Обмотки статора располагаются по отношению друг к другу под углом в 120°, что позволяет току при прохождении через них формировать вращающееся магнитное поле – а оно, в свою очередь, приводит в движение ротор. Именно в конструкции ротора заключается различие между синхронными и асинхронными двигателями. И данное различие важно понимать, как как от конструкции ротора напрямую зависит скорость вращения.
Асинхронные электродвигатели
В двигателях асинхронного типа ротор может быть двух видов: фазный или короткозамкнутый. Однако, независимо от вида ротора, частота его вращения в асинхронном моторе всегда ниже скорости вращения магнитного поля. Это не недостаток конструкции, а разница, обусловленная физическими законами.
В магнитном поле статора силовые линии, пересекая замкнутый контур ротора, создают в нем электродвижущие силы – формируют магнитное поле. Возникает крутящий момент, который заставляет ротор вращаться. Как только скорости вращения выравниваются, электродвижущая сила перестает формироваться – следовательно, крутящий момент начинает стремиться к нулю. Ротор замедляется. Однако с этим замедлением его скорость вращения по отношению к скорости вращения магнитного поля статора падает, и вследствие этого возобновляется формирование электродвижущей силы.
Синхронные электродвигатели
В синхронных двигателях ротор укомплектован обмотками возбуждения либо постоянными магнитами. Обмотки возбуждения могут быть трех видов: распределенные (то есть уложенные в пазы ротора), короткозамкнутые или явнополюсные.
Как только ротор синхронного двигателя разгоняется, и его скорость приближается к скорости вращения магнитного поля статора, на катушки полюсов начинает подаваться напряжение, возбуждающее постоянное магнитное поле. Противоположные полюса разных полей начинают притягиваться друг к другу, благодаря чему частота вращения ротора синхронизируется.
Разгон ротора в синхронных двигателях выполняется либо при помощи короткозамкнутой обмотки, либо с помощью дополнительного двигателя.
Преимущества и недостатки
У обоих типов двигателей есть свои плюсы и минусы. Так, синхронные моторы обладают достаточно сложной конструкцией, которая обусловлена наличием щеточного узла. Также для их запуска требуется дополнительный источник тока. Такие двигатели не предназначены для работы, предполагающей частые пуски и остановки. Однако все эти недостатки компенсируются высокой мощностью, хорошим КПД, стойкостью к скачкам напряжения в сети и стабильным вращением вала при любых нагрузках.
Асинхронные двигатели же более чувствительны к перепадам напряжения, а с ростом нагрузки перестает сохранять требуемую скорость вращения. Однако среди их плюсов – простота конструкции, долговечность, универсальность, а также устойчивость к частым включениям-выключениям.
