异步电机和同步电机中的「异步」与「同步」指的是什么?

发布日期:
2020-04-07

交流电机主要分为同步电机和异步电机。

首先来说一下什么是同步转速:电机外壳是定子,定子绕组上通入三相对称交流电,三相对称交流电就会在定子上产生磁场,定子上有三相对称交流电,而且有对称绕组,形成磁场比较复杂,不过,它们的合成磁场却是一个旋转的磁场,你可以简单的认为这个三相对称交流系统形成了一个看不见摸不着的旋转磁场,这个旋转磁场绕着定子圆周旋转,旋转的速度叫做同步转速。

异步电机和同步电机中的「异步」与「同步」指的是什么? 

这是三相对称的定子绕组,通上三相对称交流电,形成旋转磁场的物理模型

异步电机和同步电机中的「异步」与「同步」指的是什么? 

但真实的异步电动机转子是这样的,这就是异步电动机的定子,里面画的那三根线代表旋转磁场的磁力线,这个磁场随着电流的变化在不停以同步转速进行旋转。

这个同步转速n是比较固定的,和交流电的频率f以及绕组的极对数p有关系,关系式为异步电机和同步电机中的「异步」与「同步」指的是什么?。因为我们国家的电网频率是50Hz,所以根据极对数p的不同,同步转速一般是3000转每分钟、1500转每分钟、1000转每分钟、750转每分钟等等。

好,现在我们明白了,定子绕组虽然安安静静的在那里不动,但是因为它通入了变化的交流电,所以它产生了以同步速度旋转的磁场。

如果是异步电动机的话,转子结构很简单,就是闭合线圈,最简单的鼠笼式异步电机就是这个样子的,所以异步电机转子结构简单、价格便宜、维护方便、运行可靠,得到了广泛的应用啊!

异步电机和同步电机中的「异步」与「同步」指的是什么? 

鼠笼式异步电动机结构,像一个鼠笼子一样,其实就是一些铝条导体组成的闭合线圈

把这样一个闭合线圈放入定子内部,定子的旋转磁场必然会在转子线圈上产生感应电动势,进而产生感应电流,最后产生转子磁场,这样异步电动机的转子就变成了一个电磁铁,这个电磁铁必然会跟随定子旋转磁场进行旋转。

异步电机和同步电机中的「异步」与「同步」指的是什么? 

看看定子磁场是如何切割转子绕组线圈的

在异步电动机中,把转子旋转的速度叫异步转速,由于转子内部的电动势和电流都是通过切割定子旋转磁场得来的感应电动势和感应电流,所以异步电机还有一个名字叫感应电机。

异步电机和同步电机中的「异步」与「同步」指的是什么? 

异步电动机一般就长这个样子,你应该见过吧,很常见的一种电动机,又叫马达。

既然你是靠切割磁感线感应得来的电动势,那你要想存在电动势,你就必须不停的切割磁感线才行,您说是不是这个道理,所以,转子旋转的速度就不能和定子旋转磁场的速度相等,如果想等了他们两个相对静止了转子就不切割定子磁场了,转子就没有感应电动势了,你明白了吗?所以转子的异步转速永远也不能等于定子旋转磁场的同步转速,即异步转速小于同步转速,于是我们把他叫做异步电机。

由于同步转速的速度比较固定,所以异步转速也比较固定,比如3000转每分钟的同步转速的话对应的异步转速就是2900+转每分钟,根据所带负载的不同转速会不同,空载时转速最快,接近于同步转速,负载时转速下降。也就是异步转速虽然低于同步转速,但是差距不会太大。

如果我们要想让转子的转速和定子旋转磁场的速度同步,也就是让转子转速等于同步转速,我们就需要想办法把转子本身变成一个电磁铁,而不能依靠人家定子旋转磁场来感应,怎么办呢?其实很简单,给你的转子专门接一个直流电源,这个直流电源就可以把转子变成一个电磁铁,这样转子就可以自立门户了,转子不再需要非得切割定子磁场来产生电动势和电流了,这个时候转子就会以同步速度跟随定子旋转磁场进行旋转,这样的电机就叫同步电机。

很明显同步电机的转子结构要比异步电机复杂很多,所以同步电动机价格高,结构复杂,在生产生活中并没有异步电机应用的那么广泛,但是同步电机的主要应用是在发电机上,现在的火电站、水电站的汽轮机和水轮机基本上都是同步发电机。

异步电机和同步电机中的「异步」与「同步」指的是什么? 

你应该见过这种小型的柴油发电机,其实就是用柴油发动机为原动机带动同步发电机工作的。

 


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