同步电机与异步电机的区别.doc

同步电机和异步电机的区别结构 同步电机和异步电机的定子绕组是相同的，主要区别在于转子的结构。同步电机的转子上有直流励磁绕组，所以需要外加励磁电源，通过滑环引入电流；而异步电机的转子是短路的绕组，靠电磁感应产生电流。相比之下，同步电机较复杂，造价高。用途同步电机大多用在大型发电机的场合。而异步电机则几乎全用在电动机场合。同步电机可以通过励磁灵活调节输入侧的电压和电流相位，即功率因数；异步电机的功率因数不可调，一般在0.75-0.85之间，因此在一些大的工厂，异步电机应用较多时，可附加一台同步电机做调相机用，用来调节工厂与电网接口处的功率因数。但是，由于同步电机造价高，维护工作量大，现在一般都采用电容补偿功率因数。另外，一些早期采用晶闸管的变频器，由于器件没有自关断能力，需要依靠负载换流，这时需要用到同步电机。n 同步电机效率较异步电机稍高，在2000KW以上的电动机选型时，一般要考虑是否选用同步电机。但是，同步机因为有励磁绕组和滑环，需要操作工人有较高的水平来控制励磁，另外，比起异步电机的免维护来，维护工作量较大；所以，现在2500KW以下的电动机，现在大多选择异步电机。在功率较小时，效率的差别已经变得微不足道了。l 在应用变频器时n 应用变频器时，需要将电机和电网断开，将变频器接入。接入变频器后，电网侧的功率与电机无关，只与变频器有关。因此，除非用户原来已经有同步电机，否则应该选用异步电机，因为变频器和电机的造价都便宜。当然，如果选用早期的负载换流型变频器，则电机必须选用同步电机，这是变频器对电机的要求。简单的说：同步和异步电机均属交流动力电机,是靠50周交流电网供电而转动.异步电机是定子送入交流电,产生旋转磁场,而转子受感应而产生磁场,这样两磁场作用,使得转子跟着定子的旋转磁场而转动.其中转子比定子旋转磁场慢,有个转差,不同步所以称为异步机.而同步电机定子同异步电机,其转子是人为加入直流电形成不变磁场,这样转子就跟着定子旋转磁场一起转而同步,始称同步电机.异步电机简单,成本低.易于安装,使用和维护.所以受到广泛使用.缺点效率低,功率因数低对电网不利.而同步电机效率高是容性负载,可改善电网功率因数.多用工矿大型没备.异步电机只用于电动机，极少用作发电机，都是同步电机用来发电。 异步电动机的原理主要是在定子中通入3相交流电，使其产生旋转磁场，转速为n0，即同步转速。不同的磁极对数p，在相同频率f=50Hz的交流电作用下，会产生不同的n0，n0=60f/p。 工作原理如下： 对称3相绕组通入对称3相电流，产生旋转磁场，磁场线切割转子绕组，根据电磁感应原理，转子绕组中产生e和i，转子绕组在磁场中受到电磁力的作用，即产生电磁转矩，使转子旋转起来，转子输出机械能量，带动机械负载旋转起来。 转子转速nn0，所以称为异步电机。s=（n0-n）/n0，称为转差率，是异步电（动）机的对重要的一个参数。sN为额定转差率。 下面再说说同步电机： 同步电机作发电机运行时，转子绕组工作时加直流励磁，由外部机械力带动转子转动，n0的方向与转矩T方向相反，定子中感应电动势（电磁感应原理），然后输出电压。 同步电机作电动机运行时，转子绕组工作时加直流励磁，定子通3相交流电，产生旋转磁场，带动转子同步转动。 补充说明： 发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。 发电机的分类可归纳如下： 发电机 直流发电机 交流发电机 同步发电机 异步发电机(很少采用) 交流发电机还可分为单相发电机与三相发电机。 同步电机和异步电机区别：（这是网上3个网友给的解释） 1，同步与异步的最大区别就在于看他门的转子速度是不是与定子旋转的磁场速度一致，如果转子的旋转速度与定子是一样的，那就叫同步电动机，如果不一致，就叫异步电动机。 2，当极对数一定时，电机的转速和频率之间有严格的关系，用电机专业术语说，就是同步。异步电机也叫感应电机，主要作为电动机使用，其工作时的转子转速总是小于同步电机。 3，所谓“同步”就是电枢（定子）绕组流过电流后，将在气隙中形成一旋转磁场，而该磁场的旋转方向及旋转速度均与转子转向，转速相同，故为同步。 异步电机的话，其旋转磁场与转子存在相对转速，即产生转距。 至于为什么异步电动机和同步电动机会有这样的区别，我来总结一下，最根本的原因其实就是定子有没有加励磁，不加励磁为异步，应为只有产生相对运动了，才会有切割磁感线的作用（或者说是磁通变化），才会产生电磁感应力（即安培力）。而加了励磁，定子就可以看作一块磁铁，有固定的NS极，会随着旋转磁场同步转动，所以称同步电机。（磁铁的吸引作用）三项异步电动机的工作原理应该是：一、旋转磁场（一）定子旋转磁场产生的原理 旋转磁场：指磁场的轴线位置随时间而旋转的磁场。 在三相异步电动机的定子铁心中放置三组结构完全相同的绕组U1U2、V1V2、W1W2，各相绕组在空间互差120电角度，向这三相绕组中通入对称的三相交流电，则在定子与转子的空气隙中产生一个旋转磁场。 以两极电机即2p=2为例说明，对称的三相绕组U1U2、V1V2、W1W2假定为集中绕组，三相绕组接成星形，并通以三相对称电流iA、iB、iC。如动画演示所示。假定电流的瞬时值为正时是从各绕组的首端流入，末端流出。电流流入端用“”表示，电流流出端用“”表示。 wt=0时，iA=0； iB为负值，即iB由末端V2流入，首端V1流出； iC为正值，即iC由首端W1流入，末端W2流出。 电流流入端用“”表示，电流流出端用“” 表示。 利用右手螺旋定则可确定在wt=0瞬间由三相电流所产生的合成磁场方向，如动画演示所示。 可见合成磁场是一对磁极，磁场方向与纵轴线方向一致，上方是北极，下方是南极。wt= /2时，iA为正最大值，即iA由首端U1流入，末端U2流出； iB为负值，即iB由末端V2流入，首端V1流出； iC为负值，即iC由W2流入，W1流出。 可见合成磁场方向以较wt=0时按时针方向转过90o。 同理可画出wt= ，wt=3/2，wt= 2时的合成磁场，可看出磁场的方向逐步按顺时针方向旋转，共转过360o，即旋转一周。 综上所述，在三相交流电动机定子上布置有结构完全相同在空间位置各相差120o电角度的三相绕组，分别通入三相交流电，则在定子与转子的空气隙间所产生的合成磁场是沿定子内圆旋转的，故称旋转磁场。 （二）旋转磁场的旋转方向 U相、V相、W相绕组的电流分别为iA、iB、iC。 三相交流电的相序A B C。 旋转磁场的旋转方向为U相 V相 W相（顺时针旋转） 若 U相、V相、W相绕组的电流分别为iA、iC、iB（即任意调换电动机两相绕组所接交流电源的相序） 旋转磁场的旋转方向为逆时针旋转。 综上所述，旋转磁场的旋转方向决定于通入定子绕组中的三相交流电源的相序。只要任意调换电动机两相绕组所接交流电源的相序，旋转磁场即反转。 （三）旋转磁场的旋转速度 两极三相异步电动机（即2P=2）定子绕组产生的旋转磁场，当三相交流电变化一周后，其所产生的旋转磁场也正好旋转一周。 故在两极电动机中旋转磁场的转速等于三相交流电的变化速度，即n1=60f1=3000转分。 四极三相异步电动机（即2P=4）定子绕组产生的旋转磁场，当三相交流电变化一周后，其所产生的旋转磁场只旋转了半圈。 故在四极电动机中旋转磁场的转速等于三相交流电的变化速度的一半，即n1= 60 f1/2 =1500转/分。 综上所述，当三相异步电动机定子绕组为p 对磁极时，旋转磁场的转速为 n1 = 60f1/p 式中 n1:旋转磁场转速（又称同步转速），转/分 f1:三相交流电源的频率，赫； p:磁极对数。 二、三相异步电动机的转动原理问题：为什么称“异步”电动机？ 正常情况下，转子转速n总是略低于旋转磁场转速即同步转速n1，若n= n1 ，则旋转磁场和转子导体间将不存在相对运动，因而转子导体电动势为零 。n和n1总存在差异，异步电动机的名称由此而来。异步电动机的转子绕组并不直接与电源相接，而是依靠电磁感应的原理产生感应电动势和电流，故又可称为感应电动机。 三、异步电动机的转差率 分析n和n1间的关系： 1、当n=0，转子切割旋转磁场的相对转速n1n= n1为最大，故转子中的感应电动势和电流最大。 2、当转子转速n增加时，则n1n开始下降，故转子中的感应电动势和电流下降。 3、当n= n1，则n1n=0，转子导体不切割定子旋转磁场，故转子中 没有感应电动势。 转差率：同步转速n1与转子转速 n之差对同步转速之比值，用S表示。 S是恒量异步电动机性能的一个重要参数，分析几个特定工作状态下的S值。 1、电动机静止或在启动的瞬间，n=0，S=1。 2、电动机空载时，需克服的阻力很小，故转速很高，S很小。 3、电动机额定负载时的转差率S约为0.010.07。 4、电机处于电动机状态运行时0S1。三项异步电动机的工作原理简单说应该是：当向三项定子绕组中通过入对称的三项交流电时，就产生了一个以同步转速n1沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。由于旋转磁场以n1转速旋转，转子导体开始时是静止的，故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势（感应电动势的方向用右手定则判定）。由于导子导体两端被短路环短接，在感应电动势的作用下，转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。转子的载流导体在定子磁场中受到电磁力的作用（力的