Wie unterscheiden sich Induktionsmotoren von Synchronmotoren?

In diesem Artikel gehen wir auf die Hauptunterschiede zwischen Synchron-Elektromotoren und Induktionsmotoren ein, damit jeder, der diese Zeilen liest, diese Unterschiede klar verstehen kann.

Asynchronmotoren sind heute weiter verbreitet, aber in manchen Situationen sind Synchronmotoren besser geeignet und effektiver zur Lösung spezifischer Industrie- und Produktionsprobleme, worauf weiter unten eingegangen wird.

Erinnern wir uns zunächst daran, was ein Elektromotor ist. Elektromotor wird als elektrische Maschine bezeichnet, die elektrische Energie in mechanische Rotationsenergie des Rotors umwandeln soll und als Antrieb für einen Mechanismus dient, beispielsweise zum Antrieb eines Krans oder einer Pumpe.

Schon in der Schule wurde allen erzählt und gezeigt, wie sich zwei Magnete von den gleichnamigen Polen abstoßen und von den entgegengesetzten Polen anziehen. Es Permanentmagnete… Es gibt aber auch variable Magnete. Jeder erinnert sich an eine Zeichnung mit einem leitfähigen Rahmen, der sich zwischen den Polen eines Permanentmagneten in Form eines Hufeisens befindet.

Ein horizontal angeordneter Rahmen wird, wenn ein Gleichstrom durch ihn fließt, unter der Wirkung eines Kräftepaares zum Magnetfeld eines Permanentmagneten (Amperestärke), bis ein aufrechtes Gleichgewicht erreicht ist.

Wird dann ein Gleichstrom in entgegengesetzter Richtung durch den Rahmen geleitet, dreht sich der Rahmen weiter. Durch eine solche abwechselnde Versorgung des Rahmens mit Gleichstrom in die eine oder andere Richtung wird eine kontinuierliche Drehung des Rahmens erreicht. Der Rahmen hier ist ein Analogon eines variablen Magneten.

Das obige Beispiel mit einem rotierenden Rahmen in seiner einfachsten Form demonstriert das Funktionsprinzip eines Synchron-Elektromotors. Jeder Rotor-Synchronmotor verfügt über Feldwicklungen, die mit Gleichstrom versorgt werden, der das Magnetfeld des Rotors bildet. Der Stator eines Synchronelektromotors enthält eine Statorwicklung, die das Statormagnetfeld bildet.

Wenn Wechselstrom an die Statorwicklung angelegt wird, dreht sich der Rotor mit einer Frequenz, die der Frequenz des Stroms in der Statorwicklung entspricht. Die Drehzahl des Rotors ist synchron mit der Frequenz des Statorwicklungsstroms, weshalb ein solcher Elektromotor als Synchronmotor bezeichnet wird. Das Rotormagnetfeld wird durch den Strom erzeugt und nicht durch das Statorfeld induziert, sodass der Synchronmotor unabhängig von der Lastleistung die synchrone Nenndrehzahl aufrechterhalten kann, natürlich innerhalb angemessener Grenzen.

Ein Induktionsmotor wiederum unterscheidet sich von einem Synchronmotor. Wenn wir uns an das Bild im Rahmen erinnern und der Rahmen einfach kurzgeschlossen ist, dann erzeugt der im Rahmen induzierte Strom, wenn sich der Magnet um den Rahmen dreht, ein Magnetfeld auf dem Rahmen und der Rahmen versucht, mit dem einzuholen Magnet.

Die Geschwindigkeit des Rahmens unter mechanischer Belastung wird immer geringer sein als die Geschwindigkeit des Magneten und daher ist die Frequenz nicht synchron. Dieses einfache Beispiel zeigt, wie ein Induktionsmotor funktioniert.

Bei einem asynchronen Elektromotor wird das rotierende Magnetfeld durch einen Wechselstrom der in seinen Kanälen befindlichen Statorwicklung gebildet. Der Rotor eines typischen Induktionsmotors hat keine eigentlichen Wicklungen, sondern kurzgeschlossene Stäbe (Eichhörnchenrotor). Ein solcher Rotor wird als Eichhörnchenrotor bezeichnet. Es gibt auch Phasenrotor-Induktionsmotoren, bei denen der Rotor Wicklungen enthält, deren Widerstand und Strom durch einen Rheostat gesteuert werden können.

Was ist also der Hauptunterschied zwischen Induktionsmotor und Synchronmotor? Äußerlich sind sie ähnlich, manchmal wird selbst ein Fachmann einen synchronen Elektromotor anhand äußerer Eigenschaften nicht von einem asynchronen unterscheiden. Der Hauptunterschied liegt im Design der Rotoren. Der Rotor des Induktionsmotors wird nicht mit Strom versorgt und die Pole darauf werden durch das Magnetfeld des Stators induziert.

Der Rotor eines Synchronmotors verfügt über eine unabhängig angetriebene Feldwicklung. Die Statoren eines Synchron- und Asynchronmotors sind gleich angeordnet, die Funktion ist jeweils die gleiche – am Stator ein rotierendes Magnetfeld zu erzeugen.

Die Drehzahl eines Induktionsmotors unter Last hinkt der Drehung des Statormagnetfelds immer um den Schlupfbetrag hinterher, während die Drehzahl des Synchronmotors in der Frequenz gleich der „Umdrehung“ des Statormagnetfelds ist Soll die Geschwindigkeit bei unterschiedlichen Belastungen konstant sein, ist es vorzuziehen, einen Synchronmotor zu wählen, z. B. Der Antrieb der Tafelschere ist für seine Aufgabe durch einen leistungsstarken Synchronmotor am besten geeignet.

Der Einsatzbereich von Asynchronmotoren ist heute sehr breit. Dabei handelt es sich um alle Arten von Maschinen, Förderbändern, Ventilatoren, Pumpen – alle Geräte, bei denen die Last relativ stabil ist oder die Reduzierung der Lastgeschwindigkeit für den Arbeitsprozess nicht kritisch ist.

Einige Kompressoren und Pumpen erfordern bei jeder Last eine konstante Drehzahl. Auf solchen Geräten sind Synchronmotoren installiert.

Synchronmotoren sind in der Herstellung teurer als Asynchronmotoren. Wenn Sie also die Wahl haben und eine leichte Reduzierung der Drehzahl unter Last nicht kritisch ist, kaufen Sie einen Asynchronmotor.

Synchrone Elektromotoren werden häufig in elektrischen Antrieben eingesetzt, die keine Drehzahlregelung erfordern. Im Vergleich zu Asynchronmotoren haben sie eine Reihe von Vorteilen:

• höhere Effizienz;

• die Möglichkeit, Motoren mit niedriger Drehzahl herzustellen, wodurch auf Zwischengänge zwischen Motor und Arbeitsmaschine verzichtet werden kann;

• Die Motordrehzahl hängt nicht von der Wellenbelastung ab.

• die Möglichkeit, Blindleistung als Kompensationsgeräte zu nutzen.

Synchronelektromotoren können Verbraucher und Generatoren sein Blindleistung... Art und Wert der Blindleistung eines Synchronmotors hängen von der Größe des Stroms in der Feldwicklung ab. Die Abhängigkeit des Stroms in der Wicklung, die das Stromnetz mit Spannung versorgt, vom Erregerstrom wird als U-förmige Kennlinie eines Synchronmotors bezeichnet. Bei 100 % Motorwellenlast ist es Kosinus Phi ist gleich 1. In diesem Fall nimmt der Elektromotor keine Blindleistung aus dem Stromnetz auf. In diesem Fall hat der Strom in der Statorwicklung einen minimalen Wert.