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2025-09-09 0
我们走进工厂里,老远就能听到机器的轰鸣声,这些轰鸣声中其中就有一部分是各种电机在运转时产生的。在各种电机中很多朋友对异步电机和同步电机各自有什么不同,他们是迷茫的,今天我们一起来探讨一下这两种电机的区别和不同的应用场景。
我们知道虽然同步电机和异步电机都是感应型电机,它们是交流电机家族中最主要的两个成员,但是它们在工作过程、本身特点和应用场景有着明显不同。
从它们的名称我们也可以窥见这两者的不同之处了。从名称看,一种电机叫“异步”,另一个叫“同步”。我们先了解一下什么叫异步电机。在中学物理课中我们就学过电磁感应现象,只不过我们中学在物理课上用的电是直流电,产生的磁场也是静止的。
我们这里给电机通入的电则是频率为50HZ的交流电,它通入到电机的定子绕组中后会产生旋转的磁场,刚通电时,电机里的转子不转,而这个旋转的磁场会切割闭合的转子绕组,从而转子会产生感应电流。具有感应电流的转子又在旋转磁场中受到一种力,这种力我们叫它安培力,就是这个安培力带动了转子的转动。
从以上我叙述的过程可以看出,先是有交流电产生的旋转磁场,然后才产生了转子的转动。这个旋转的磁场我们叫它同步转速,而转子的速度我们叫它转子转速。转子的转速是低于磁场转速的,这是异步电机能够转动的根本原因。
我们给旋转磁场的同步转速起个名字叫n₀,电机转子的转速给它起个名字叫n,显然这个n₀与n之间存在一个差值,不妨我们给它起个名字叫“转差”。很显然,没有转差,就没有感应电流,电机也就不会转动起来。这就是“异步”电机的由来。
回过头再看一下同步电机,同步电机同样也是有50HZ的交流电通入定子,它也产生旋转磁场。而转子是使用永磁体或者给转子通入直流电,它会形成一个固定的磁极。这样定子的旋转磁场会“锁定”或者“拖拽”转子的磁极一起旋转。这样我们就知道了定子磁场的旋转速度与转子的旋转速度是一样的,两者没有转速差。也就是说转子转速n严格等于旋转磁场的同步转速n₀,即 n = n₀,转差率为零。因此,它被称为“同步”电机。
由此可见,同步电机的转速和通入的交流电的频率之间有固定不变的关系,它的速度是一个定值,与拖动的负载没有关系;而异步电动机它的转速是低于同步转速的,同时它的转速会随着负载的变化而产生变化。
从结构上看,虽然两者都有定子和转子组成,但是同步电机的定子通常作为电枢来看待,转子则作为主磁极;异步电机的主磁场由通入定子绕组的三相交流电进行激励,转子是三相或多相的短路绕组。
对于两者其它的不同点,我列写了表格进行对比区别,以供朋友们查阅。
由于异步电机结构简单、坚固耐用、成本低廉、控制方便,异步电机是工业领域的绝对主力,约占所有电机应用的90%以上。在不需要精确调速、对成本敏感、追求可靠性和免维护性的场合,我们都会优先选择异步电机。
比如工业领域的各种风机、水泵、压缩机、传送带、机床等不需要精确速度控制的设备。家里用的家用电器类,象冰箱、空调、洗衣机、电风扇、抽油烟机等。
同步电机因其转速恒定、效率高且能调节功率因数的独特优点,它主要用在特定领域。比如大型压缩机、鼓风机、泵、轧钢机等设备,功率可达数万千瓦。用于替代异步电机以保持电网功率因数稳定;几乎所有的大型发电机都是同步电机。
还有就是要求高精度、高响应速度、高功率密度的场合,比如数控机床/工业机器人等也会用到同步电机;在新能源电动汽车领域,用同步电机是当前主流驱动电机的类型,由于其高效率能显著提升续航里程。
以上就是我针对同步电机与异步电机两者之间的主要区别,希望这个详细的解释能帮助您全面理解同步电机和异步电机的区别与应用。
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