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同步電動機和異步電動機有什麼區別?

2021 年 1 月 7 日 | 博客文章

電動機是通過將電能轉換為機械能來執行機械操作的機器。 這些電動機設計為以交流電(AC)或直流電(DC)運行。 交流電動機有兩種類型:同步電動機和異步電動機。 這兩種機器在結構上都有一些相似之處,但是在功能和性能方面卻有很大的不同。

我們將討論的基礎知識 同步電動機 和異步電動機之前,我們先來看一下它們的區別。

感應或交流電動機是異步電動機。 由於滑差,感應電動機的運行是異步的,由於滑差,定子磁場的旋轉速度比轉子磁場的速度稍慢。

今天,大多數感應電動機的轉子都稱為鼠籠。 圓柱形的鼠籠是由沉重的銅,鋁或黃銅棒組成的,它們被刻入凹槽並在兩端進行電氣短路。 實心鐵心由多層電工鋼疊片構成。 定子比轉子具有更多的槽。 轉子槽的數量必須是定子槽的非整數倍,以便在電動機通電時轉子和定子的齒不會磁性互鎖。

感應電動機也可以使用由繞組而不是鼠籠製成的轉子。 這種繞線轉子設計的目的是在電動機開始旋轉時減小轉子電流。 這是通過將每個轉子繞組串聯一個電阻器來實現的。 滑環裝置向繞組提供電流。 一旦轉子達到最大速度,轉子的磁極就會短路,因此它在電氣上像鼠籠形轉子一樣工作。

電動機繞組的定子或電樞是電動機的固定部分。 交流電源連接到定子繞組。 向定子繞組施加電壓後,電流開始在定子中流動。 電流的流產生會影響轉子的磁場,然後磁場會建立電壓和電流以在轉子繞組中流動。

定子中的北極會在轉子中感應出南極。 但是,當交流電壓的振幅和極性改變時,定子極旋轉。 感應的轉子磁極試圖跟隨定子磁極旋轉。 但是,法拉第定律指出,當導線的迴路從低強度磁場移動到高強度磁場之一時,會產生電動勢,反之亦然。 如果轉子跟隨運動的定子極,則磁場將保持恆定。 因此,轉子磁場旋轉總是滯後於定子磁場旋轉。 轉子磁場始終滯後並在定子磁場之後運行。 這導致旋轉發生的速度略低於定子的旋轉速度。 滑差是兩個場之間的速度差。

滑差量可以是可變的。 它主要受電動機驅動的負載的影響,還受轉子電路的電阻和定子磁通感應的磁場強度的影響。

同步電動機的說明

同步電動機使用特殊的轉子結構,使它們能夠以與定子磁場相同的速度旋轉-因此,電動機與定子磁場同步。 通常,同步電動機用於需要位置控制的應用中。 同步電動機的一個很好的例子是步進電動機。 儘管如此,電源控制電路的發展導致同步電動機設計的發展,該同步電動機設計經過優化,可用於大功率應用,例如風扇,鼓風機和越野車的驅動橋。

同步電動機有兩種基本類型:

  • 自激式:基於與感應電動機相同的原理,
  • 直接勵磁:磁場主要使用永磁體,但並非總是如此

自激同步電動機除了被稱為開關磁阻電動機之外,還包含一個由鑄鋼製成的轉子,該轉子鑄有帶缺口或齒(稱為凸極)的鋼。 轉子上的槽口使轉子與定子磁場鎖定並以相同速度運行。

為了將轉子從一個位置移動到另一個位置,必須以類似於步進電機的方式順序切換連續的定子繞組/相。 可以使用幾種不同的名稱來描述直接勵磁同步電動機。 通用名稱包括ECPM(電子開關式永磁體),BLDC(無刷直流)和無刷永磁電動機。 該設計中的轉子包含永磁體。 磁體可以安裝在轉子表面上,也可以插入轉子組件中。

這種設計的永磁體可以防止打滑,並且是凸極。 微處理器使用固態開關在適當的時間依次將電功率切換到定子繞組,從而最大程度地減小轉矩波動。 所有這些 同步電動機 具有相同的工作原理。 基本上,當向纏繞在定子齒上的線圈供電時,大量的磁通量會穿過轉子和定子之間的氣隙。 通量垂直穿過氣隙。 如果定子和轉子完全對齊,將不會產生扭矩。 如果轉子齒與定子齒成一定角度,則至少有一些磁通量以與齒的表面不垂直的角度穿過間隙。 結果,在轉子上產生轉矩。 因此,取決於磁通量模式,在正確的時刻將功率切換到定子繞組會導致順時針或逆時針運動。

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