Синхронен двигател срещу асинхронен двигател
Както асинхронните двигатели, така и синхронните двигатели са AC двигатели, използвани за преобразуване на електрическа енергия в механична енергия.
Повече за индукционните двигатели
Въз основа на принципите на електромагнитната индукция, първите асинхронни двигатели са изобретени от Никола Тесла (през 1883 г.) и Галилео Ферарис (през 1885 г.), независимо един от друг. Поради своята проста конструкция и здрава употреба и ниски разходи за изграждане и поддръжка, индукционните двигатели бяха изборът пред много други AC двигатели за тежко оборудване и машини.
Конструкцията и сглобяването на асинхронния двигател са прости. Двете основни части на асинхронния двигател са статорът и роторът. Статорът в асинхронния двигател е поредица от концентрични магнитни полюси (обикновено електромагнити), а роторът е поредица от затворени намотки или алуминиеви пръти, подредени по начин, подобен на клетка на катерица, оттук и името ротор с катерица. Валът за предаване на произведения въртящ момент е през оста на ротора. Роторът е поставен в цилиндричната кухина на статора, но не е електрически свързан към никаква външна верига. Не се използва комутатор или четки, или друг свързващ механизъм за подаване на ток към ротора.
Както всеки двигател, той използва магнитни сили, за да върти ротора. Връзките в намотките на статора са подредени по такъв начин, че противоположните полюси се генерират от точно противоположната страна на намотките на статора. Във фазата на стартиране се създават магнитни полюси по периодично изместващ се начин по периметъра. Това създава промяна в потока през намотките в ротора и индуцира ток. Този индуциран ток генерира магнитно поле в намотките на ротора и взаимодействието между полето на статора и индуцираното поле задвижва двигателя.
Асинхронните двигатели са направени да работят както в еднофазни, така и в многофазни токове, последните за тежкотоварни машини, които изискват голям въртящ момент. Скоростта на асинхронните двигатели може да се контролира или чрез използване на броя на магнитните полюси в полюса на статора, или чрез регулиране на честотата на входния източник на енергия. Приплъзването, което е мярка за определяне на въртящия момент на двигателя, дава индикация за ефективността на двигателя. Намотките на ротора с късо съединение имат малко съпротивление, което води до индуциран голям ток за малко приплъзване в ротора; следователно произвежда голям въртящ момент.
При максимално възможни условия на натоварване, приплъзването за малки двигатели е около 4-6% и 1,5-2% за големи двигатели, следователно се счита, че индукционните двигатели имат регулиране на скоростта и се считат за двигатели с постоянна скорост. И все пак скоростта на въртене на ротора е по-ниска от честотата на входния източник на енергия.
Повече за синхронния двигател
Синхронният двигател е другият основен тип AC двигател. Синхронният двигател е проектиран да работи без разлика в скоростта на въртене на вала и честотата на променливотоковия източник на ток; периодът на въртене е цяло кратно на AC цикли.
Има три основни типа синхронни двигатели; двигатели с постоянен магнит, хистерезисни двигатели и реактивни двигатели. Като постоянни магнити на ротора се използват постоянни магнити, направени от неодим-бор-желязо, самарий-кобалт или ферит. Задвижванията с променлива скорост, при които статорът се захранва от променлива честота, променливо напрежение е основното приложение на двигателите с постоянен магнит. Те се използват в устройства, които се нуждаят от прецизен контрол на скоростта и позицията.
Хистерезисните двигатели имат солиден гладък цилиндричен ротор, който е излят от висококоерцитивна магнитна „твърда“кобалтова стомана. Този материал има широка верига на хистерезис, т.е. след като бъде намагнетизиран в дадена посока, той изисква голямо обратно магнитно поле в обратната посока, за да обърне намагнитването. В резултат на това хистерезисният двигател има ъгъл на забавяне δ, който не зависи от скоростта; той развива постоянен въртящ момент от стартиране до синхронна скорост. Следователно той се стартира сам и не се нуждае от индукционна намотка, за да го стартира.
Асинхронен двигател срещу синхронен двигател
• Синхронните двигатели работят при синхронна скорост (RPM=120f/p), докато асинхронните двигатели работят при по-ниска от синхронна скорост (RPM=120f/p – приплъзване), а приплъзването е почти нула при нулев въртящ момент на натоварване и приплъзването нараства с въртящия момент на товара.
• Синхронните двигатели изискват постоянен ток за създаване на поле в намотките на ротора; не се изисква индукционните двигатели да подават ток към ротора.
• Синхронните двигатели изискват контактни пръстени и четки за свързване на ротора към захранването. Индукционните двигатели не изискват контактни пръстени.
• Синхронните двигатели изискват намотки в ротора, докато индукционните двигатели най-често са конструирани с проводящи пръти в ротора или използват късо свързани намотки, за да образуват „катерица“.
