Выбор привода

С момента изобретения трехфазного переменного тока, думаю, в качестве привода обычно используют электродвигатели — ведь дизельные двигатели и прочее слишком сложны в использовании.

Я имею в виду критерии выбора синхронных и асинхронных двигателей

Выбор синхронного или асинхронного двигателя

I. Различия в конструкции синхронных и асинхронных двигателей: ① Главное отличие синхронных и асинхронных двигателей заключается в том, совпадает ли скорость вращения ротора со скоростью магнитного поля, создаваемого статором. Если скорость вращения ротора совпадает со скоростью статора, то такой двигатель называется синхронным; если же они не совпадают, то такой двигатель называется асинхронным. . . ②При постоянном числе полюсов существует строгая связь между скоростью вращения двигателя и его частотой; с использованием специальной терминологии в области двигателей это называется синхронностью. Асинхронный двигатель, также называемый индукционным двигателем, в основном используется в качестве электродвигателя; при его работе скорость вращения ротора всегда меньше, чем у синхронного двигателя. ③Так называемая «синхронность» означает, что при протекании тока через обмотки ротора (статора) в зазоре между ними формируется вращающееся магнитное поле. Направление и скорость вращения этого поля совпадают с направлением и скоростью вращения ротора, поэтому происходит синхронизация. В асинхронном двигателе вращающееся магнитное поле имеет относительную скорость по отношению к ротору, что приводит к возникновению крутящего момента. II. Почему происходит синхронизация, а почему — десинхронизация? Катушки статора синхронных и асинхронных двигателей одинаковы, основное отличие заключается в конструкции ротора. У ротора синхронного двигателя имеются обмотки постоянного тока для возбуждения, поэтому требуется внешний источник питания для возбуждения, через скольжущие контакты подающий ток ； У асинхронного двигателя ротор представляет собой замкнутую обмотку, в которой ток генерируется за счёт электромагнитной индукции. В сравнении с этим синхронные двигатели более сложны и дороже. Как синхронные, так и асинхронные двигатели относятся к переменночастотным электродвигателям; они вращаются за счёт питания от сети с частотой 50 Гц. В асинхронном двигателе в статор подается переменный ток, что создает вращающееся магнитное поле. Ротор, в свою очередь, генерирует собственное магнитное поле под действием этого поля. Благодаря взаимодействию этих двух магнитных полей ротор вращается вместе с вращающимся магнитным полем статора. При этом ротор вращается медленнее, чем магнитное поле статора; существует зазор в скорости вращения, поэтому такие двигатели называются асинхронными. У синхронного двигателя статор такой же, как у асинхронного, но в его роторе искусственно создается постоянное магнитное поле с помощью постоянного тока. Благодаря этому ротор вращается вместе с магнитным полем статора синхронно, отсюда и название — синхронный двигатель. Проще говоря: на роторе асинхронного двигателя отсутствует постоянный ток возбуждения, тогда как на роторе синхронного двигателя применяется постоянный ток возбуждения, что позволяет скорости вращения ротора совпадать со скоростью магнитного поля, создаваемого статором и ротором. III. Почему в ротор синхронного генератора подается постоянный ток возбуждения, а не переменный? Исходя из рабочей частоты 50 Гц, при подаче постоянного тока возбуждения на ротор можно генерировать потенциал 50 Гц в обмотках статора. При подаче на ротор переменного тока возбуждения он разделяется на два вращающихся магнитных поля — в направлении вращения ротора и против него. Скорость вращения магнитного поля, направленного в соответствии с направлением вращения ротора, суммируется с его собственной скоростью вращения; в результате в обмотках статора возникает напряжение частотой 100 Гц ； Скорость вращения магнитного поля, образующегося в результате обратного вращения, компенсирует скорость вращения ротора; в результате это приводит к тому, что обмотки статора остаются относительно неподвижными, и потенциал не возникает. Однако в магнитном потоке статора появляется постоянный компонент, что может привести к его насыщению. IV. Как выбрать синхронный и асинхронный двигатель (по функциям и назначению)? ①Синхронные двигатели в основном используются в крупных генераторах. А асинхронные двигатели используются практически исключительно в электрических двигателях. Синхронный двигатель позволяет гибко регулировать фазу напряжения и тока на входе с помощью возбуждения, то есть коэффициент мощности ； Коэффициент мощности асинхронных двигателей не подлежит регулированию; он обычно находится в диапазоне от 0,75 до 0,85. Поэтому на крупных заводах, где широко используются асинхронные двигатели, можно установить дополнительный синхронный двигатель в качестве генератора для регулировки коэффициента мощности на точке соединения завода с электросетью. Однако из-за высокой стоимости синхронных двигателей и больших затрат на их обслуживание в настоящее время для коррекции коэффициента мощности обычно используется компенсация с помощью конденсаторов. ②Коэффициент эффективности синхронных двигателей немного выше, чем у асинхронных. При выборе двигателей мощностью свыше 2000 кВт обычно необходимо рассмотреть возможность использования синхронных двигателей. Однако у синхронных двигателей из-за наличия обмотки возбуждения и скользящих контактов требуется, чтобы операторы обладали высоким уровнем квалификации для контроля процесса возбуждения. Кроме того, по сравнению с асинхронными двигателями, которые не требуют технического обслуживания, синхронные двигатели требуют более интенсивного технического обслуживания ； Поэтому сейчас для электродвигателей мощностью до 2500 кВт в основном выбирают асинхронные двигатели. При низкой мощности разница в эффективности становится незначительной. ③Асинхронные двигатели просты в конструкции, имеют низкую стоимость, легко устанавливаются, эксплуатируются и обслуживаются, поэтому находят широкое применение. Недостаток — низкая эффективность и низкий коэффициент мощности, что негативно сказывается на сети. Кроме того, синхронные двигатели обладают высокой эффективностью при работе с емкостными нагрузками, что позволяет улучшить коэффициент мощности электросети. ④У синхронных двигателей необходима регулировка напряжения и тока возбуждения, в то время как у асинхронных двигателей это не требуется ； Синхронные двигатели могут компенсировать реактивную мощность в системе, тогда как асинхронным двигателям для компенсации мощности требуются специальные устройства. ⑤Существует три основных режима работы синхронного двигателя: он может работать в качестве генератора, электродвигателя и устройства для компенсации. Работа в качестве генератора является основным способом использования синхронного двигателя, а работа в качестве электродвигателя — ещё одним важным способом его применения. Коэффициент мощности синхронного двигателя можно регулировать; в случаях, когда не требуется регулировка скорости вращения, использование крупных синхронных двигателей позволяет повысить эффективность их работы. В последние годы небольшие синхронные двигатели все чаще используются в системах регулирования скорости с помощью частотного преобразования. Синхронный двигатель также может быть подключен к сети в качестве синхронного компенсатора. В этот момент двигатель не имеет никакой механической нагрузки; он вырабатывает необходимую индуктивную или емкостную реактивную мощность, регулируя ток возбуждения в роторе, с целью улучшения коэффициента мощности сети или регулирования её напряжения. Для обычных условий применения в качестве привода оборудования подойдет асинхронный двигатель.