Синхронный двигатель переменного тока. Синхронные двигатели: принцип работы, преимущества и применение

Как устроен синхронный двигатель. Каковы основные преимущества синхронных двигателей. Где применяются синхронные электродвигатели в промышленности. Какие типы синхронных двигателей существуют.

Принцип работы синхронного двигателя

Синхронный двигатель состоит из двух основных частей:

• Статор — неподвижная часть с обмотками, создающими вращающееся магнитное поле
• Ротор — вращающаяся часть с постоянными магнитами или электромагнитами

Принцип работы синхронного двигателя основан на взаимодействии магнитных полей статора и ротора. Как это происходит?

1. На обмотки статора подается трехфазный переменный ток, создающий вращающееся магнитное поле
2. Магнитное поле ротора стремится совместиться с полем статора
3. В результате возникает крутящий момент, заставляющий ротор вращаться
4. Скорость вращения ротора в точности равна скорости вращения магнитного поля статора — отсюда название «синхронный»

Ключевая особенность — синхронная скорость вращения ротора, не зависящая от нагрузки. Это обеспечивает высокую точность и стабильность работы.

Преимущества синхронных двигателей

Синхронные двигатели обладают рядом важных преимуществ по сравнению с асинхронными:

• Высокий КПД (до 98%) за счет отсутствия потерь на скольжение
• Стабильная скорость вращения при изменении нагрузки
• Возможность работы с высоким коэффициентом мощности
• Компактные размеры при большой мощности
• Хорошие регулировочные свойства
• Высокая перегрузочная способность

За счет чего достигаются эти преимущества? Ключевую роль играет синхронное вращение ротора, а также использование постоянных магнитов в роторе современных синхронных машин.

Области применения синхронных электродвигателей

Где используются синхронные двигатели в промышленности? Основные сферы применения:

• Привод мощных компрессоров, насосов, вентиляторов
• Прокатные станы в металлургии
• Бумагоделательные машины
• Судовые гребные электродвигатели
• Тяговые двигатели электровозов
• Генераторы электростанций
• Сервоприводы станков с ЧПУ

Синхронные двигатели особенно эффективны в установках, требующих высокой мощности и точного поддержания скорости. Их применение позволяет существенно повысить энергоэффективность производства.

Конструктивные особенности синхронных двигателей

Какие бывают типы синхронных двигателей по конструкции ротора?

• С электромагнитным возбуждением (классическая схема)
• С постоянными магнитами на роторе
• Реактивные (без обмотки возбуждения)
• Гибридные (комбинированные)

Наиболее перспективными считаются синхронные двигатели с постоянными магнитами. Они обладают максимальным КПД и минимальными габаритами. Какие еще особенности характерны для современных синхронных машин?

• Применение высококоэрцитивных редкоземельных магнитов
• Оптимизированная геометрия магнитной системы
• Использование специальных электротехнических сталей
• Повышенная теплопроводность обмоток

Все это позволяет создавать высокоэффективные синхронные двигатели нового поколения.

Системы управления синхронными двигателями

Для эффективной работы синхронного двигателя необходима точная система управления. Какие задачи она решает?

• Плавный пуск и разгон до синхронной скорости
• Регулирование скорости вращения
• Поддержание заданного момента
• Оптимизация энергопотребления
• Защита от перегрузок и аварийных режимов

Современные системы управления строятся на базе цифровых контроллеров и силовых преобразователей частоты. Они позволяют реализовать векторное управление синхронным двигателем с высокой точностью и динамикой.

Синхронные двигатели в составе мехатронных модулей

Перспективным направлением является создание интегрированных мехатронных модулей на базе синхронных двигателей. Что они собой представляют?

• Синхронный двигатель с постоянными магнитами
• Встроенный датчик положения ротора
• Интегрированный силовой преобразователь
• Микропроцессорная система управления
• Интерфейсы для подключения к системам верхнего уровня

Такие модули позволяют создавать высокоэффективные приводы для различных отраслей промышленности. Их преимущества — компактность, высокая надежность, простота внедрения.

Перспективы развития синхронных двигателей

Каковы основные тенденции в совершенствовании синхронных электрических машин?

• Повышение удельной мощности и КПД
• Улучшение массогабаритных показателей
• Снижение стоимости за счет новых технологий производства
• Интеграция с цифровыми системами управления
• Адаптация для работы в составе интеллектуальных энергосистем

Синхронные двигатели будут играть все большую роль в повышении энергоэффективности промышленности и транспорта. Их развитие тесно связано с прогрессом в области силовой электроники, материаловедения и цифровых технологий управления.

Как это работает: синхронный электродвигатель

Фото: концерн «Автоматика»

Синхронные электродвигатели впервые появились в середине XIX века и сегодня широко применяются в газо- и нефтедобывающей промышленности, станкостроении, автомобилестроении, ЖКХ и других отраслях. Они хорошо справляются с перегрузками и могут стабильно работать долгое время без остановки. Именно такие двигатели для самых разных задач выпускает Калужский электромеханический завод концерна «Автоматика».

О том, как устроен и как работает синхронный электродвигатель, читайте в нашем материале.
 

По законам магнетизма

Синхронные электродвигатели служат людям в самых разных отраслях промышленности. Благодаря своим характеристикам они могут приводить в движение мощные приводы, устойчивы к ударным нагрузкам, часто возникающим, например, в металлургии и машиностроении. Такие двигатели подходят для длительной постоянной работы в приводах насосов, вентиляторов, компрессоров, генераторов – устройств, которые используются практически на каждом промышленном производстве. Конструктивная сложность таких двигателей окупается их высоким КПД и экономичностью.   

Фото: концерн «Автоматика»

В основе работы синхронного электродвигателя лежит знакомый всем по урокам физики эффект отталкивания одноименных магнитных полюсов. Не погружаясь в терминологию, эту работу можно описать так: стационарная и движущаяся части устройства отталкиваются друг от друга, в результате чего получается полезный крутящий момент, то есть электрическая энергия превращается в механическую.

Принципиальная конструкция любого электродвигателя такова: неподвижная часть (статор), подвижная часть (ротор), ось ротора с подшипниками, корпус и провода. Нужно упомянуть, что электродвигатели бывают постоянного и переменного тока, последние в свою очередь делятся на асинхронные и синхронные.
 

Как работает синхронный двигатель

Чтобы получить полезное действие, практически в любой электротехнике, где движение вызывается благодаря электромагнитному полю, применяется закон Ампера. Именно Мари Ампер в 1820 году установил, что между двумя параллельными проводниками, подключенными к постоянному току, действует притяжение, если токи однонаправленные, или отталкивание, если токи противоположные. Сила Ампера приводит в движение электропоезда и трамваи, двери лифтов и электрические ворота, а также заставляет звучать виброзвонок в вашем смартфоне.

Если в качестве проводника тока мы возьмем рамку и разместим ее в магнитное поле между двумя магнитами, на нее начнет действовать сила Ампера, то есть линии магнитной индукции начнут толкать проводник. Закрепив эту рамку посредством подшипников на оси, мы получим вращение.

Фото: концерн «Автоматика»

В синхронном двигателе статор создает вращающееся магнитное поле, а ротор − постоянное магнитное поле. На статоре присутствует электрическая цепь в виде обмотки, на которую подается трехфазное напряжение, создающее магнитное поле, которое вращается с синхронной скоростью. Обмотка ротора возбуждается источником питания постоянного тока, поэтому он действует как постоянный магнит. Разноименные полюса ротора будут притягиваться к соответствующим полюсам вращающегося поля статора. При таком взаимодействии возникает крутящий момент, вращающий вал. Скорость вращения будет равна частоте вращающегося магнитного поля неподвижного статора.

Если противополюсные магниты статора и ротора совпадают, они вращаются с синхронной скоростью. Если ротор не имеет первоначального вращения, то появится отталкивающая сила, и ротор не сможет начать вращение. Таким образом синхронные двигатели – это двигатели без самозапуска.

Для запуска ротора синхронного двигателя между краями полюсов устанавливается так называемое «беличье колесо». При запуске на катушки ротора не подается напряжение, при этом электрический ток индуцируется в прутьях «колеса», и ротор начинает вращаться как в асинхронном двигателе.

Когда ротор достигает максимальной скорости, на катушки ротора подается напряжение. В результате полюс ротора и статора фиксируются, и начинается синхронное движение.
 

Электродвигатели широкого профиля

Разработка и выпуск синхронных двигателей – одно из направлений работы Калужского электромеханического завода (КЭМЗ) в составе концерна «Автоматика» Госкорпорации Ростех.

Двигатели из Калуги отличаются высокими коэффициентами мощности и полезного действия, повышенной надежностью и энергоэффективностью. Постоянная частота вращения в них поддерживается даже при большой механической нагрузке на вал. По сравнению с асинхронными двигателями устройства КЭМЗа имеют более широкий диапазон настроек частоты вращения, а также более выгодные массогабаритные характеристики.

Фото: Агентство регионального развития Калужской области

Именно компактные размеры и небольшой вес – до 3 кг – делают возможным в перспективе применение одной из последних разработок калужан в качестве двигателя для беспилотников вертолетного типа.

Такой электродвигатель был представлен заводом Ростеха на форуме «Армия-2022». Двигатели КЭМЗа собраны полностью из российских комплектующих, что отвечает задачам импортозамещения.

Среди других направлений, в которых калужские синхронные двигатели уже зарекомендовали себя, − нефтегазовый сектор, промышленные системы вентиляции и кондиционирования, автотранспорт, ЖКХ. Для коммунальщиков инженеры КЭМЗа недавно представили новый синхронный электродвигатель для лифтов, выпускаемых Щербинским лифтостроительным заводом. Двигатель отличается тихим ходом и экономичным потреблением энергии.

О том, что калужские синхронные двигатели востребованы промышленностью, можно понять по цифрам производства. Так, в 2022 году КЭМЗ выпустил более 11 тысяч штук, нарастив объем с 2020 года примерно в два раза. В планах на текущий год – увеличить выпуск по некоторым моделям еще на 100%.

Синхронные двигатели DR…J | SEW-EURODRIVE

Вы ищете двигатель с самым высоким уровнем энергоэффективности и компактной конструкцией? В этом случае Вас могут заинтересовать двигатели серии DR. ..J с технологией LSPM: один двигатель охватывает три класса эффективности. IE2, IE3 и IE4.

Синхронные двигатели DR…J (технология LSPM) Синхронные двигатели DR…J (технология LSPM)

Линейный стартовый двигатель с постоянным магнитом (двигатель LSPM) представляет собой асинхронный двигатель переменного тока с дополнительными постоянными магнитами в роторе с «беличьей клеткой». После асинхронного пуска двигатель синхронизируется с рабочей частотой и работает в синхронном режиме. Технология двигателя, открывающая новые, гибкие возможности применения приводной техники.

Cинхронные двигатели в процессе работы не показывают каких-либо потерь в роторе.Они демонстрируют впечатляющую степень эффективности, сохраняя при этом очень компактную конструкцию. В том же классе продуктивности двигатель DR..J с технологией LSPM на два типоразмера меньше стандартного двигателя с той же номинальной мощностью.

Пример для сравнения:

Стандартный двигатель DRE.. с номинальной мощностью 1,1 кВт и размером 90 M соответствует требованиям класса энергоэффективности IE2. В то же время, благодаря технологии LAMP Вы теперь используете «только» один DRE..J меньшего размера 80S для IE2. Эффективно и выгодно!

В двигателях DR…J (технология LSPM ) нам, как производителям двигателей, удалось объединить преимущества прочного и надежного асинхронного двигателя с преимуществами компактного синхронного с малыми потерями двигателя. Для более высокой эффективности при использовании в Ваших условиях.

Задача решена только наполовину, если нет редуктора? В этом случае используйте нашу модульную систему и комбинируйте двигатель LSPM с цилиндрическим, червячным, коническим, SPIROPLAN® редуктором или редуктором с параллельными валами на Ваш выбор. Все эти типы редукторов уже имеются в продаже, комбинированные с двигателями DR … J двигатели в виде мотор-редукторов.

И конечно же, мы предлагаем подходящие Инверторные технологии для контроллера и контроль. Мы сами разрабатываем и производим приводную электронику, поэтому она прекрасно подходит к нашим двигателям и мотор-редукторам, а также к Вашим условиям.

Наверх

Ваши преимущества

• Повысьте энергоэффективность,

  ведь Вы можете использовать синхронные двигатели DR … J в любой точке мира, а также и в самом высоком классе эффективности IE4.

• Уменьшите размер,

  так как двигатель DR…J может быть на два типоразмера меньше аналогичного стандартного асинхронного двигателя.

• Постоянная скорость,

  так как двигатель DR..J работает с постоянной скоростью независимо от нагрузки, синхронизирован с рабочей частотой без проскальзывания.

Наверх

AC Synchronous Stepper Motors — Синхронные двигатели переменного тока

Магазин будет работать некорректно в случае, если куки отключены.

Возможно, в вашем браузере отключен JavaScript. Для максимально удобной работы с нашим сайтом обязательно включите Javascript в своем браузере.

Имейте в виду, что мы используем файлы cookie, чтобы вам было удобнее. Файл cookie — это часть данных, хранящихся на жестком диске посетителя, чтобы помочь нам улучшить ваш доступ и идентифицировать повторных посетителей. Файлы cookie также могут позволить нам отслеживать и нацеливать интересы наших пользователей, чтобы улучшить взаимодействие с нашим сайтом. Использование файлов cookie никоим образом не связано с какой-либо личной непубличной информацией. Узнать больше.

MOTION CONTROL AT THE SPEED OF TECHNOLOGY™

1.877.737.8698

Currency

USD — US Dollar

• CAD — Canadian Dollar

Toggle Nav

Search

Search

Мой счет Регистрация Свяжитесь с нами

Меню

Аккаунт

Мы предлагаем синхронные шаговые двигатели переменного тока от Haydon Kerk и Kollmorgen.

Синхронные двигатели переменного тока  от Haydon Kerk — это шаговые двигатели, работающие на переменном токе. В технологии синхронного двигателя скорость прямо пропорциональна входной частоте переменного тока — например, при 120 В переменного тока, 60 Гц синхронный двигатель переменного тока будет вращаться со скоростью 72 об/мин. Эта скорость может варьироваться путем изменения частоты, хотя в большинстве приложений для достижения желаемой скорости нагрузки просто используется зубчатая передача или система ременного или цепного привода. Другие технологии двигателей (например, асинхронные двигатели, двигатели постоянного тока, серводвигатели и шаговые двигатели) требуют либо зубчатых редукторов, либо электронных приводов, соответствующих фиксированной скорости синхронных двигателей.

Синхронные двигатели переменного тока Kollmorgen доступны в двух семействах: серии ST/SN и серии KS/SS. Высокопроизводительные двигатели этой серии предлагаются в типоразмерах NEMA 23, 34 и 42, причем двух- и трехфазные модели доступны в каждом типоразмере. Имеются резисторно-конденсаторные комплекты для работы двухфазных синхронных двигателей от однофазного источника питания. Мы также предлагаем синхронные двигатели переменного тока для опасных условий эксплуатации, сертифицированные по UL Class I, Division 1, Group D; UL класс 1, раздел 2, группы E, F и G; и стандарты ATEX.

	Серия ST и SN Синхронные двигатели серий ST и SN обеспечивают высокую производительность в трех типоразмерах NEMA 23, 34 и 42 (60, 90 и 110 мм). Также доступны комплекты резистор-конденсатор.
	Серия KS и SS Эти синхронные двигатели с высоким крутящим моментом доступны с размерами корпуса NEMA 23, 34 и 42 (60, 90 и 110 мм), обеспечивая до 1500 унций на дюйм (1059Н-см) крутящего момента.
	Синхронные двигатели для опасных условий эксплуатации Обеспечивая крутящий момент до 1 500 унций на дюйм (1 059 Н·см), эти синхронные двигатели доступны в версиях, внесенных в список UL и подходящих для использования во взрывоопасных зонах класса I, раздела 1, группы D. Размеры рамы: NEMA 42 и 66 (110 мм и 170 мм).

 

---

Синхронные двигатели переменного тока также доступны в 9Конфигурации синхронного линейного привода переменного тока 0005 от Haydon Kerk. В случае линейного привода производимая линейная скорость зависит от разрешения на шаг двигателя. Например, если на двигатель с шагом 0,001 дюйма подается 60 Гц, результирующая скорость составит 0,240 дюйма в секунду (240 шагов в секунду, умноженных на 0,001 дюйма на шаг). Многие шаговые двигатели Haydon Kerk™ доступны в виде синхронных двигателей переменного тока со скоростью вращения 300 или 600 об/мин.

 

Офис в Канаде

6221 Highway 7, Unit #15
Vaughan, Ontario, Canada L4H 0K8
P | 877.737.8698 • Ф | 877.737.8699

Офис в США

dba Servo2Go.com® Ltd.
4023 Kennett-Pike Suite #583
Greenville, DE USA 19807
P | 877.378.0240  • Ф | 877.378.0249

Подпишитесь сейчас

1. 905.850.7447

• Copyright © 2023 Electromate Inc. ® Все права защищены.
• Карта сайта
• Политика конфиденциальности
• Положения и условия

Синхронные двигатели NORD DRIVESYSTEMS

Наши синхронные двигатели работают чрезвычайно эффективно. Поэтому они идеально подходят для использования в энергоемких приложениях, таких как интралогистика.

Синхронные двигатели IE5+ (TEFC)

Эффективный и компактный

• Производительность: 0,35 кВт — 4,00 кВт
  
• Новый уровень энергоэффективности: IE5+
• Сертификаты и признание во всем мире
• Компактный дизайн
• Постоянный крутящий момент и КПД в широком диапазоне скоростей

Подробная информация о продукте

Синхронные двигатели IE5+ (TENV)

Эффективный. Гигиенический. Компактный.

• Производительность: 0,35 кВт — 2,2 кВт
  
• Класс защиты: IP69K
• Класс эффективности: IE5+
• Дополнительное покрытие nsd tupH™ и IP69K
• Сертификаты и признание во всем мире
• Компактный, гигиеничный дизайн
• Постоянный крутящий момент и КПД в широком диапазоне скоростей

Подробная информация о продукте

Стандартные синхронные двигатели

Синхронные двигатели

• Производительность: 1,1 кВт — 5,5 кВт
  
• Класс эффективности IE4
• Глобальные одобрения и приемки

Подробная информация о продукте

Синхронные двигатели

Максимальная эффективность

Синхронные двигатели NORD отличаются чрезвычайно высоким КПД и очень высокой удельной мощностью. Благодаря этим превосходным свойствам может быть достигнута значительная экономия энергии, особенно при непрерывном режиме работы.

Двигатели NORD IE4 используются во всем мире, особенно во внутренней логистике (например, в распределительных центрах и аэропортах), а также в насосах, вентиляторах и т. д.

Наши двигатели переменного тока: высокая эффективность, низкое энергопотребление Эффективность
Наши двигатели переменного тока имеют очень высокий КПД. В отличие от обычно используемых асинхронных двигателей, этот КПД остается неизменным даже при работе с частичной нагрузкой и на низких скоростях.

Высокая производительность
Синхронные двигатели NORD DRIVESYSTEMS обеспечивают впечатляющий крутящий момент и высокую перегрузочную способность до 300 %.

Надежный
Синхронные двигатели NORD доступны в версии с промывкой без вентилятора, и при необходимости они также могут быть герметизированы высокоэффективной защитой от коррозии nsd tupH.

Гибкий
Благодаря высокой удельной мощности наши синхронные двигатели имеют компактную конструкцию и поэтому могут быть легко установлены в ограниченном пространстве.

Эффективнее, чем предписано: энергосберегающие двигатели NORD

Чрезвычайно эффективная работа двигателей переменного тока NORD достигается за счет использования постоянных магнитов, которые устраняют необходимость во внешнем источнике энергии для создания магнитного поля. Благодаря этой технологии наши синхронные двигатели IE4 значительно более эффективны, чем это требуется в настоящее время по мировым стандартам. Энергосберегающие двигатели NORD значительно снижают ваши эксплуатационные расходы. Инвестиции в эти диски часто окупаются менее чем за два года (ROI).

Хотите узнать больше о наших высокоэффективных двигателях IE4?
Нажмите здесь

Двигатели NORD IE4 Уменьшите количество вариантов

Благодаря использованию постоянных магнитов и отличному рассеиванию тепла наши синхронные двигатели имеют высокую удельную мощность и более высокий максимально достижимый крутящий момент, чем аналогичные приводы.