同步還是異步,交流電機該做何選擇?
發布時間:2013-02-25 來源:電子元件技術網 責任編輯:hedyxing
【導讀】交(jiao)流(liu)電(dian)機(ji)是(shi)用(yong)於(yu)實(shi)現(xian)機(ji)械(xie)能(neng)和(he)交(jiao)流(liu)電(dian)能(neng)相(xiang)互(hu)轉(zhuan)換(huan)的(de)機(ji)械(xie),一(yi)般(ban)分(fen)為(wei)同(tong)步(bu)電(dian)機(ji)和(he)異(yi)步(bu)電(dian)機(ji)兩(liang)大(da)類(lei)。但(dan)是(shi)為(wei)什(shen)麼(me)會(hui)分(fen)同(tong)步(bu)和(he)異(yi)步(bu),同(tong)步(bu)電(dian)機(ji)和(he)異(yi)步(bu)電(dian)機(ji)有(you)什(shen)麼(me)區(qu)別(bie),該(gai)在(zai)什(shen)麼(me)情(qing)況(kuang)下(xia)用(yong)同(tong)步(bu)電(dian)機(ji),什(shen)麼(me)情(qing)況(kuang)下(xia)又(you)該(gai)用(yong)異(yi)步(bu)電(dian)機(ji)呢(ne)?本(ben)次(ci)半(ban)月(yue)談(tan)將(jiang)一(yi)一(yi)為(wei)您(nin)分(fen)解(jie)。

同步電機與異步電機的區別
1、同(tong)步(bu)與(yu)異(yi)步(bu)的(de)最(zui)大(da)區(qu)別(bie)就(jiu)在(zai)於(yu)它(ta)們(men)的(de)轉(zhuan)子(zi)速(su)度(du)是(shi)不(bu)是(shi)與(yu)定(ding)子(zi)旋(xuan)轉(zhuan)的(de)磁(ci)場(chang)速(su)度(du)一(yi)致(zhi),如(ru)果(guo)轉(zhuan)子(zi)的(de)旋(xuan)轉(zhuan)速(su)度(du)與(yu)定(ding)子(zi)是(shi)一(yi)樣(yang)的(de),那(na)就(jiu)叫(jiao)同(tong)步(bu)電(dian)動(dong)機(ji),如(ru)果(guo)不(bu)一(yi)致(zhi),就(jiu)叫(jiao)異(yi)步(bu)電(dian)動(dong)機(ji)。
2、dangjiduishuyidingshi,dianjidezhuansuhepinlvzhijianyouyangedeguanxi,yongdianjizhuanyeshuyushuo,jiushitongbu。yibudianjiyejiaoganyingdianji,zhuyaozuoweidiandongjishiyong,qigongzuoshidezhuanzizhuansuzongshixiaoyutongbudianji。
3、所謂“同步”就是電樞(定子)繞rao組zu流liu過guo電dian流liu後hou,將jiang在zai氣qi隙xi中zhong形xing成cheng一yi旋xuan轉zhuan磁ci場chang,而er該gai磁ci場chang的de旋xuan轉zhuan方fang向xiang及ji旋xuan轉zhuan速su度du均jun與yu轉zhuan子zi轉zhuan向xiang,轉zhuan速su相xiang同tong,故gu為wei同tong步bu。異yi步bu電dian機ji的de話hua,其qi旋xuan轉zhuan磁ci場chang與yu轉zhuan子zi存cun在zai相xiang對dui轉zhuan速su,即ji產chan生sheng轉zhuan距ju。
為什麼會同步,為什麼會不同步?
同(tong)步(bu)電(dian)機(ji)和(he)異(yi)步(bu)電(dian)機(ji)的(de)定(ding)子(zi)繞(rao)組(zu)是(shi)相(xiang)同(tong)的(de),主(zhu)要(yao)區(qu)別(bie)在(zai)於(yu)轉(zhuan)子(zi)的(de)結(jie)構(gou)。同(tong)步(bu)電(dian)機(ji)的(de)轉(zhuan)子(zi)上(shang)有(you)直(zhi)流(liu)勵(li)磁(ci)繞(rao)組(zu),所(suo)以(yi)需(xu)要(yao)外(wai)加(jia)勵(li)磁(ci)電(dian)源(yuan),通(tong)過(guo)滑(hua)環(huan)引(yin)入(ru)電(dian)流(liu);而異步電機的轉子是短路的繞組,靠電磁感應產生電流。相比之下,同步電機較複雜,造價高。
同步和異步電機均屬交流動力電機,是靠50Hz交(jiao)流(liu)電(dian)網(wang)供(gong)電(dian)而(er)轉(zhuan)動(dong)。異(yi)步(bu)電(dian)機(ji)是(shi)定(ding)子(zi)送(song)入(ru)交(jiao)流(liu)電(dian),產(chan)生(sheng)旋(xuan)轉(zhuan)磁(ci)場(chang),而(er)轉(zhuan)子(zi)受(shou)感(gan)應(ying)而(er)產(chan)生(sheng)磁(ci)場(chang),這(zhe)樣(yang)兩(liang)磁(ci)場(chang)作(zuo)用(yong),使(shi)得(de)轉(zhuan)子(zi)跟(gen)著(zhe)定(ding)子(zi)的(de)旋(xuan)轉(zhuan)磁(ci)場(chang)而(er)轉(zhuan)動(dong)。其(qi)中(zhong)轉(zhuan)子(zi)比(bi)定(ding)子(zi)旋(xuan)轉(zhuan)磁(ci)場(chang)慢(man),有(you)個(ge)轉(zhuan)差(cha),不(bu)同(tong)步(bu)所(suo)以(yi)稱(cheng)為(wei)異(yi)步(bu)機(ji)。而(er)同(tong)步(bu)電(dian)機(ji)定(ding)子(zi)與(yu)異(yi)步(bu)電(dian)機(ji)相(xiang)同(tong),但(dan)其(qi)轉(zhuan)子(zi)是(shi)人(ren)為(wei)加(jia)入(ru)直(zhi)流(liu)電(dian)形(xing)成(cheng)不(bu)變(bian)磁(ci)場(chang),這(zhe)樣(yang)轉(zhuan)子(zi)就(jiu)跟(gen)著(zhe)定(ding)子(zi)旋(xuan)轉(zhuan)磁(ci)場(chang)一(yi)起(qi)轉(zhuan)而(er)同(tong)步(bu),始(shi)稱(cheng)同(tong)步(bu)電(dian)機(ji)。
簡單的說就是:異步電機的轉子上沒加直流勵磁電流,同步電機的轉子上加了一個直流勵磁電流使轉子的轉速與定子與轉子切割產生的磁場轉速一致。
同步電機轉子為什麼要通入直流勵磁電流,而不通入交流勵磁電流?
按工頻50HZ考慮,轉子通入直流勵磁電流,可在定子繞組中感應出50HZ電勢。
轉子通入交流勵磁電流後,可分解為正向與反向兩個旋轉磁場,正向旋轉磁場旋轉速度與轉子旋轉速度迭加,在定子繞組中感應出100HZ電勢;反向旋轉磁場旋轉速度與轉子旋轉速度抵消,與定子繞組相對靜止,不產生電勢,但定子磁通中出現直流分量,可能飽和。
同步電機與異步電機的選用原則
同tong步bu電dian機ji大da多duo數shu用yong在zai大da型xing發fa電dian機ji的de場chang合he,而er異yi步bu電dian機ji則ze幾ji乎hu全quan用yong在zai電dian動dong機ji場chang合he。同tong步bu電dian機ji可ke以yi通tong過guo勵li磁ci靈ling活huo調tiao節jie輸shu入ru側ce的de電dian壓ya和he電dian流liu相xiang位wei,即ji功gong率lv因yin數shu;異步電機的功率因數不可調,一般在0.75—0.85之間,因此在一些大的工廠,異步電機應用比較多,可附加一台同步電機做調相機用,用來調節工廠與電網接口處的功率因數。但是,由於同步電機造價高,維護工作量大,現在一般都采用電容補償功率因數。
另外,一些早期采用晶閘管的變頻器,由於器件沒有自關斷能力,需要依靠負載換流,這時需要用到同步電機。
同步電機效率較異步電機較高,在2000KWyishangdediandongjixuanxingshi,yibanyaokaolvshifouxuanyongtongbudianji。danshi,tongbujiyinweiyouliciraozuhehuahuan,xuyaocaozuogongrenyoujiaogaodeshuipinglaikongzhilici,lingwai,biqiyibudianjidemianweihulai,weihugongzuoliangjiaoda,suoyi,xianzai2500KW以下的電動機,現在大多選擇異步電機。在功率較小時,效率的差別已經變得微不足道了。
應ying用yong變bian頻pin器qi時shi,需xu要yao將jiang電dian機ji和he電dian網wang斷duan開kai,將jiang變bian頻pin器qi接jie入ru。接jie入ru變bian頻pin器qi後hou,電dian網wang側ce的de功gong率lv與yu電dian機ji無wu關guan,隻zhi與yu變bian頻pin器qi有you關guan。因yin此ci,除chu非fei用yong戶hu原yuan來lai已yi經jing有you同tong步bu電dian機ji,否fou則ze應ying該gai選xuan用yong異yi步bu電dian機ji,因yin為wei變bian頻pin器qi和he電dian機ji的de造zao價jia都dou便bian宜yi。當dang然ran,如ru果guo選xuan用yong早zao期qi的de負fu載zai換huan流liu型xing變bian頻pin器qi,則ze電dian機ji必bi須xu選xuan用yong同tong步bu電dian機ji,這zhe是shi變bian頻pin器qi對dui電dian機ji的de要yao求qiu。
交流電機的低電壓保護
交流電機裝設低電壓保護是為了限製自啟動,而不是保護電機本身。當係統電壓降到一定程度,電動機將疲倒、堵轉,這個數值可稱為臨界電壓,與電動機類型和負荷大小有關。
根據上海電器科學研究所資料,臨界電壓與額定電壓的比值如下:在額定負荷下,籠型電動機為0. 67;繞線型電動機為0.71;同步電動機為0.5。在額定負荷的80%以下,同步電動機為0.4;在額定負荷的50%以下,異步電動機為0.4左右。
低電壓保護的動作電壓均接近臨界電壓(欠壓保護)或低於甚至大大低於臨界電壓(失壓保護一低壓電動機應用甚廣)。由此可見,在係統電壓降到低電壓保護的動作電壓之前,電動機早已因電流增加而過負荷。
低電壓保護可歸納為兩類:①為保證人身和設備安全,防止電動機自啟動(包括短延時和長延時);②為保證重要電動機能自啟動.切除足夠數量的次要電動機(瞬時)。
【措施】
l)按工藝或安全條件不允許自啟動的電動機或為保證重要電動機自啟動而需要切除的次要電動機,應裝設低電壓保護。
2)對(dui)於(yu)不(bu)裝(zhuang)設(she)低(di)電(dian)壓(ya)保(bao)護(hu)或(huo)裝(zhuang)設(she)延(yan)時(shi)低(di)電(dian)壓(ya)保(bao)護(hu)的(de)重(zhong)要(yao)電(dian)動(dong)機(ji),當(dang)電(dian)源(yuan)電(dian)壓(ya)中(zhong)斷(duan)後(hou)在(zai)規(gui)定(ding)的(de)時(shi)限(xian)內(nei)恢(hui)複(fu)時(shi),其(qi)接(jie)觸(chu)器(qi)應(ying)維(wei)持(chi)吸(xi)合(he)狀(zhuang)態(tai)或(huo)能(neng)重(zhong)新(xin)吸(xi)合(he)。
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交流電動機的過負荷保護裝設規定
過guo負fu荷he是shi導dao致zhi電dian動dong機ji損sun壞huai的de主zhu要yao原yuan因yin。過guo負fu荷he引yin起qi的de溫wen度du過guo高gao,除chu危wei及ji絕jue緣yuan外wai,還hai使shi定ding子zi和he轉zhuan子zi電dian阻zu增zeng加jia,導dao致zhi損sun耗hao和he轉zhuan矩ju改gai變bian,由you於yu定ding子zi和he轉zhuan子zi發fa熱re不bu同tong而er使shi氣qi隙xi減jian少shao,導dao致zhi運yun行xing可ke靠kao性xing降jiang低di甚shen至zhi“掃堂”。在進行的調查中,收集到國內許多因過負荷保護不善而燒壞電動機的實例。這類情況國外亦有,以致美國《電氣建設與維護》雜誌稱,大約電動機故障的95%是由過負荷產生的過熱所致。當然,以上所稱“過負荷”是廣義的,即包括機械過負荷、斷相運行、電壓過低、頻率升高、散熱不良、huanjingwenduguogaodenggezhongyinsu。danwulunruhe,guofuhebaohudebiyaoxingshikendingde。yinci,buyijixieguofuhedelianxuyunxingdediandongji,yingjinkenengsheguofuhebaohu。
目前常用的過負荷保護器件用於短時工作或斷續周期工作的電動機時,整定困難,效果不好:guguidingshangshudiandongjikebuzhuangsheguofuhebaohu,shiweilezhaoguxianshiqingkuang。ruyouyunxingjingyanhuocaiyongqitashiyongdebaohushi,rengyizhuangshe。ciwai,mouxiechanghexiaduandiandehouguobiguofuheyunxinggengyanzhong,rumeiyoubeiyongjizudexiaofangshuibeng,yingzaiguofuheqingkuangxiajianchigongzuo。
【措施】
交流電機的過負荷保護裝設應符合下列規定:
1)運行中容易過負荷的電動機、啟動或自啟動條件困難而要求限製啟動時間的電動機,應裝設過負荷保護。額定功率大於3kW的連續運行電動機宜裝設過負荷保護,但斷電導致損失比過負荷更大時,不應裝設過負荷保護,或使過負荷保護動作於信號。
2)短時工作或斷續周期工作的電動機,可不裝設過負荷保護,當電動機運行中可能堵轉時,應裝設保護電動機堵轉的過負荷保護。
各種交流電機調速方式比較表

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