Auswahl des Antriebsmotors

Seit der Erfindung des dreiphasigen Wechselstroms wird man wohl in der Regel Motoren als Antriebskraft verwenden – Dieselmaschinen und dergleichen sind schließlich umständlich.

Ich meine die Kriterien für die Auswahl zwischen Asynchronmotoren und Synchronmotoren

Wahl zwischen Synchronmotoren und Asynchronmotoren

I. Unterschiede in der Konstruktion von Asynchronmotoren und Synchronmotoren: ① Der größte Unterschied zwischen Synchron- und Asynchronmotoren besteht darin, ob die Drehgeschwindigkeit des Rotors mit der Geschwindigkeit des Magnetfeldes des Stators übereinstimmt. Wenn die Drehgeschwindigkeit des Rotors gleich der des Stators ist, handelt es sich um einen Synchronmotor. Ist das nicht der Fall, dann handelt es sich um einen Asynchronmotor. . . ②Wenn die Anzahl der Polpaare konstant ist, besteht eine strenge Beziehung zwischen der Drehzahl des Motors und der Frequenz. In der Fachsprache der Motoren wird das als Synchronisation bezeichnet. Der Asynchronmotor, auch Induktionsmotor genannt, wird hauptsächlich als Elektromotor eingesetzt. Bei seiner Betriebsweise ist die Drehzahl des Rotors stets geringer als bei einem Synchronmotor. ③Unter „Synchronisation“ versteht man, dass beim Durchfluss von Strom durch die Windungen des Ankers (Stator) ein rotierendes Magnetfeld im Luftspalt entsteht. Die Richtung sowie die Geschwindigkeit dieser Rotation entsprechen dabei der Drehrichtung und -geschwindigkeit des Rotors – daher spricht man von Synchronisation. Bei Asynchronmotoren gibt es eine relative Drehzahl zwischen dem rotierenden Magnetfeld und dem Rotor, wodurch ein Drehmoment entsteht. Zweitens: Warum findet eine Synchronisierung statt – und warum nicht? Die Statorwicklungen von Synchronmotoren und Asynchronmotoren sind identisch; der Hauptunterschied liegt in der Struktur des Rotors. Der Rotor des Synchronmotors verfügt über Gleichstrom-Anregungsspulen, weshalb eine externe Anregungsquelle erforderlich ist, um über Schleifringe Strom zuzuführen ； Der Rotor eines asynchronen Motors ist eine kurzgeschlossene Spule, die durch elektromagnetische Induktion einen Strom erzeugt. Im Vergleich dazu sind Synchronmotoren komplexer und teurer. Synchron- und Asynchronmotoren gehören beide zu den Wechselstromantrieben und werden durch eine Wechselstromversorgung mit 50 Hz in Bewegung gesetzt. Bei einem Asynchronmotor wird Wechselstrom in den Stator eingespeist, wodurch ein rotierendes Magnetfeld entsteht. Der Rotor erzeugt aufgrund dieser Induktion ebenfalls ein Magnetfeld. Durch die Wechselwirkung dieser beiden Magnetfelder dreht sich der Rotor im Einklang mit dem rotierenden Magnetfeld des Stators. Dabei rotiert der Rotor langsamer als das Rotfeld des Stators, es besteht ein Unterschied in der Drehzahl – daher sind sie nicht synchron und werden Asynchronmaschinen genannt. Der Stator eines Synchronmotors ist derselbe wie bei einem Asynchronmotor. Der Rotor hingegen erhält durch zugeführten Gleichstrom ein konstantes Magnetfeld. Dadurch dreht sich der Rotor im Einklang mit dem Rotationsmagnetfeld des Stators – daher wird er als Synchronmotor bezeichnet. Einfach ausgedrückt: Im Rotor eines asynchronen Motors fließt kein Gleichstrom zur Anregung. Im Rotor eines synchronen Motors hingegen fließt ein Gleichstrom zur Anregung, wodurch die Drehzahl des Rotors mit der Drehzahl des Magnetfeldes übereinstimmt, das durch das Zusammenspiel von Stator und Rotor entsteht. Drei: Warum muss in den Rotor eines synchronen Generators eine Gleichstrom-Erregungsströmung eingespeist werden und nicht eine Wechselstrom-Erregungsströmung? Unter Berücksichtigung einer Arbeitsfrequenz von 50 Hz kann durch das Einleiten einer Gleichstromanregungsströmung im Rotor eine Spannung von 50 Hz in den Statorwindungen erzeugt werden. Wenn in den Rotor eine Wechselstrom-Erregungsströmung geleitet wird, entstehen zwei rotierende Magnetfelder – eines in die eine Richtung und eines in die entgegengesetzte Richtung. Die Drehgeschwindigkeit des Magnetfelds in der richtigen Richtung addiert sich zur Drehgeschwindigkeit des Rotors. Dadurch entsteht in den Statorwicklungen eine Spannung von 100 Hz ； Die Drehgeschwindigkeit des umgekehrten Rotationsfeldes kompensiert die Drehgeschwindigkeit des Rotors. Dadurch bleibt der Stator ruhig – es entsteht keine Spannung. Allerdings kommt es im Magnetfluss des Stators zu einer Gleichstromkomponente, was zu einer möglichen Sättigung führen kann. IV. Wie wählt man zwischen Asynchronmotoren und Synchronmotoren aus (unter Berücksichtigung von Funktion und Anwendung)? ①Synchronmotoren werden hauptsächlich in großen Generatoren eingesetzt. Asynchrone Motoren hingegen werden fast ausschließlich in elektrischen Anwendungen eingesetzt. Synchronmotoren können die Spannungs- und Stromphasen auf der Eingangsseite durch die Anregung flexibel regulieren, d.h. den Leistungsfaktor ； Der Leistungsfaktor von Asynchronmotoren ist nicht einstellbar und liegt in der Regel zwischen 0,75 und 0,85. Deshalb können in großen Fabriken, in denen viele Asynchronmotoren eingesetzt werden, zusätzlich Synchrongeneratoren als Phasenregler verwendet werden, um den Leistungsfaktor an der Schnittstelle zwischen der Fabrik und dem Stromnetz zu regulieren. Doch aufgrund der hohen Kosten von Synchronmotoren sowie der umfangreichen Wartungsarbeiten wird heutzutage in der Regel die Kapazitivkompensation zur Verbesserung des Leistungsfaktors verwendet. ②Die Effizienz von Asynchronmotoren ist etwas geringer als die von Synchronmotoren. Bei der Auswahl von Motoren mit einer Leistung von über 2000 KW sollte in der Regel berücksichtigt werden, ob ein Synchronmotor verwendet werden soll. Allerdings benötigen Synchronmaschinen aufgrund ihrer Erregerspulen und Bürsten qualifizierte Bediener, um die Erregung zu steuern. Zudem erfordern sie im Vergleich zu Asynchronmotoren, die wartungsfrei sind, mehr Wartungsarbeiten ； Deshalb werden für Elektromotoren mit einer Leistung von unter 2500 KW heutzutage meist Asynchronmotoren gewählt. Bei geringer Leistung werden die Unterschiede in der Effizienz bereits unbedeutend. ③Asynchrone Motoren sind einfach, kostengünstig und leicht zu installieren, in Betrieb zu nehmen sowie zu warten – weshalb sie weit verbreitet sind. Der Nachteil ist die geringe Effizienz sowie der niedrige Leistungsfaktor, was für das Stromnetz nachteilig ist. Der hohe Wirkungsgrad des Synchronmotors bei kapazitiven Lasten ermöglicht eine Verbesserung des Leistungsfaktors des Stromnetzes. ④Synchrone Maschinen benötigen eine Regulierung der Anregungsspannung und -stromstärke, asynchrone Maschinen hingegen nicht ； Synchronmaschinen können dem System Reaktivleistung zur Verfügung stellen, Asynchronmaschinen benötigen spezielle Geräte zur Leistungscompensation. ⑤Es gibt drei Hauptbetriebsmodi für Asynchronmotoren: als Generator, als Elektromotor und als Kompensationsmaschine. Im Betrieb als Generator ist der synchrone Motor die wichtigste Betriebsart, im Betrieb als Elektromotor ist er eine weitere wichtige Betriebsart. Der Leistungsfaktor von Asynchronmotoren kann reguliert werden. In Fällen, in denen keine Drehzahlregelung erforderlich ist, ermöglicht die Verwendung großer Asynchronmotoren eine höhere Betriebseffizienz. In den letzten Jahren werden kleine synchrone Motoren zunehmend in Frequenzumrichtersystemen eingesetzt. Synchronmaschinen können auch an das Stromnetz angeschlossen werden, um als Synchronkompensator zu fungieren. In diesem Zustand hat der Motor keine mechanische Last. Er erzeugt durch Anpassung der Erregungsströme im Rotor die benötigte induktive oder kapazitive Blindleistung, um den Leistungsfaktor des Stromnetzes zu verbessern oder die Netzspannung zu regulieren. Für allgemeine Anwendungen reicht es aus, als Antrieb einen asynchronen Motor zu verwenden.