同步電機與異步電機的區(qū)別
同步電機與異步電機結(jié)構(gòu)上的區(qū)別:
同步電機和異步電機的定子繞組是相同的，主要區(qū)別在于轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)。同步電機的轉(zhuǎn)子上有直流勵磁繞組，所以需要外加勵磁電源，通過滑環(huán)引入電流；而異步電機的轉(zhuǎn)子是短路的繞組，靠電磁感應(yīng)產(chǎn)生電流。相比之下，同步電機較復(fù)雜，造價高。
同步電機與異步電機用途的區(qū)別:
同步電機大多用在大型發(fā)電機的場合。而異步電機則幾乎全用在電動機場合。同步電機可以通過勵磁靈活調(diào)節(jié)輸入側(cè)的電壓和電流相位，即功率因數(shù)；異步電機的功率因數(shù)不可調(diào)，一般在0.75-0.85之間，因此在一些大的工廠，異步電機應(yīng)用較多時，可附加一臺同步電機做調(diào)相機用，用來調(diào)節(jié)工廠與電網(wǎng)接口處的功率因數(shù)。但是，由于同步電機造價高，維護工作量大，現(xiàn)在一般都采用電容補償功率因數(shù)。
另外，一些早期采用晶閘管的變頻器，由于器件沒有自關(guān)斷能力，需要依靠負(fù)載換流，這時需要用到同步電機。
n 同步電機效率較異步電機稍高，在2000KW以上的電動機選型時，一般要考慮是否選用同步電機。但是，同步機因為有勵磁繞組和滑環(huán)，需要操作工人有較高的水平來控制勵磁，另外，比起異步電機的免維護來，維護工作量較大；所以，現(xiàn)在2500KW以下的電動機，現(xiàn)在大多選擇異步電機。在功率較小時，效率的差別已經(jīng)變得微不足道了。
l 在應(yīng)用變頻器時
n 應(yīng)用變頻器時，需要將電機和電網(wǎng)斷開，將變頻器接入。接入變頻器后，電網(wǎng)側(cè)的功率與電機無關(guān)，只與變頻器有關(guān)。因此，除非用戶原來已經(jīng)有同步電機，否則應(yīng)該選用異步電機，因為變頻器和電機的造價都便宜。當(dāng)然，如果選用早期的負(fù)載換流型變頻器，則電機必須選用同步電機，這是變頻器對電機的要求。
簡單的說：同步和異步電機均屬交流動力電機,是靠50周交流電網(wǎng)供電而轉(zhuǎn)動.異步電機是定子送入交流電,產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場,而轉(zhuǎn)子受感應(yīng)而產(chǎn)生磁場,這樣兩磁場作用,使得轉(zhuǎn)子跟著定子的旋轉(zhuǎn)磁場而轉(zhuǎn)動.其中轉(zhuǎn)子比定子旋轉(zhuǎn)磁場慢,有個轉(zhuǎn)差,不同步所以稱為異步機.而同步電機定子同異步電機,其轉(zhuǎn)子是人為加入直流電形成不變磁場,這樣轉(zhuǎn)子就跟著定子旋轉(zhuǎn)磁場一起轉(zhuǎn)而同步,始稱同步電機.異步電機簡單,成本低.易于安裝,使用和維護.所以受到廣泛使用.缺點效率低,功率因數(shù)低對電網(wǎng)不利.而同步電機效率高是容性負(fù)載,可改善電網(wǎng)功率因數(shù).多用工礦大型沒備.
異步電機只用于電動機，極少用作發(fā)電機，都是同步電機用來發(fā)電。
異步電動機的原理主要是在定子中通入3相交流電，使其產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)速為n0，即同步轉(zhuǎn)速。不同的磁極對數(shù)p，在相同頻率f=50Hz的交流電作用下，會產(chǎn)生不同的n0，n0=60f/p。
工作原理如下：
對稱3相繞組通入對稱3相電流，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，磁場線切割轉(zhuǎn)子繞組，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生e和i，轉(zhuǎn)子繞組在磁場中受到電磁力的作用，即產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來，轉(zhuǎn)子輸出機械能量，帶動機械負(fù)載旋轉(zhuǎn)起來。
轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n<n0，所以稱為異步電機。s=（n0-n）/n0，稱為轉(zhuǎn)差率，是異步電（動）機的對重要的一個參數(shù)。sN為額定轉(zhuǎn)差率。
下面再說說同步電機：
同步電機作發(fā)電機運行時，轉(zhuǎn)子繞組工作時加直流勵磁，由外部機械力帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，n0的方向與轉(zhuǎn)矩T方向相反，定子中感應(yīng)電動勢（電磁感應(yīng)原理），然后輸出電壓。
同步電機作電動機運行時，轉(zhuǎn)子繞組工作時加直流勵磁，定子通3相交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，帶動轉(zhuǎn)子同步轉(zhuǎn)動。
補充說明：
發(fā)電機的形式很多，但其工作原理都基于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律。因此，其構(gòu)造的一般原則是：用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)磁和導(dǎo)電材料構(gòu)成互相進(jìn)行電磁感應(yīng)的磁路和電路，以產(chǎn)生電磁功率，達(dá)到能量轉(zhuǎn)換的目的。
發(fā)電機的分類可歸納如下：
發(fā)電機 { 直流發(fā)電機
交流發(fā)電機 { 同步發(fā)電機
異步發(fā)電機(很少采用)
交流發(fā)電機還可分為單相發(fā)電機與三相發(fā)電機。
同步電機和異步電機區(qū)別：（這是部分使用人員給的解釋）
1，同步與異步的最大區(qū)別就在于看他門的轉(zhuǎn)子速度是不是與定子旋轉(zhuǎn)的磁場速度一致，如果轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度與定子是一樣的，那就叫同步電動機，如果不一致，就叫異步電動機。。。
2，當(dāng)極對數(shù)一定時，電機的轉(zhuǎn)速和頻率之間有嚴(yán)格的關(guān)系，用電機專業(yè)術(shù)語說，就是同步。異步電機也叫感應(yīng)電機，主要作為電動機使用，其工作時的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是小于同步電機。
3，所謂“同步”就是電樞（定子）繞組流過電流后，將在氣隙中形成一旋轉(zhuǎn)磁場，而該磁場的旋轉(zhuǎn)方向及旋轉(zhuǎn)速度均與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)速相同，故為同步。
異步電機的話，其旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子存在相對轉(zhuǎn)速，即產(chǎn)生轉(zhuǎn)距。
至于為什么異步電動機和同步電動機會有這樣的區(qū)別，我來總結(jié)一下，最根本的原因其實就是定子有沒有加勵磁，不加勵磁為異步，應(yīng)為只有產(chǎn)生相對運動了，才會有切割磁感線的作用（或者說是磁通變化），才會產(chǎn)生電磁感應(yīng)力（即安培力）。而加了勵磁，定子就可以看作一塊磁鐵，有固定的NS極，會隨著旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)動，所以稱同步電機。（磁鐵的吸引作用）
三項異步電動機的工作原理應(yīng)該是：
一、旋轉(zhuǎn)磁場
（一）定子旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生的原理
旋轉(zhuǎn)磁場：指磁場的軸線位置隨時間而旋轉(zhuǎn)的磁場。
在三相異步電動機的定子鐵心中放置三組結(jié)構(gòu)完全相同的繞組U1U2、V1V2、W1W2，各相繞組在空間互差120°電角度，向這三相繞組中通入對稱的三相交流電，則在定子與轉(zhuǎn)子的空氣隙中產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場。
以兩極電機即2p=2為例說明，對稱的三相繞組U1U2、V1V2、W1W2假定為集中繞組，三相繞組接成星形，并通以三相對稱電流iA、iB、iC。如動畫演示所示。假定電流的瞬時值為正時是從各繞組的首端流入，末端流出。電流流入端用“×”表示，電流流出端用“﹒”表示。
wt=0時，iA=0；
iB為負(fù)值，即iB由末端V2流入，首端V1流出；
iC為正值，即iC由首端W1流入，末端W2流出。
電流流入端用“×”表示，電流流出端用“﹒” 表示。
利用右手螺旋定則可確定在wt=0瞬間由三相電流所產(chǎn)生的合成磁場方向，如動畫演示所示。
可見合成磁場是一對磁極，磁場方向與縱軸線方向一致，上方是北極，下方是南極。
wt= π/2時，iA為正最大值，即iA由首端U1流入，末端U2流出；
iB為負(fù)值，即iB由末端V2流入，首端V1流出；
iC為負(fù)值，即iC由W2流入，W1流出。
可見合成磁場方向以較wt=0時按時針方向轉(zhuǎn)過90o。
同理可畫出wt= π ，wt=3π/2，wt= 2π時的合成磁場，可看出磁場的方向逐步按順時針方向旋轉(zhuǎn)，共轉(zhuǎn)過360o，即旋轉(zhuǎn)一周。
綜上所述，在三相交流電動機定子上布置有結(jié)構(gòu)完全相同在空間位置各相差120o電角度的三相繞組，分別通入三相交流電，則在定子與轉(zhuǎn)子的空氣隙間所產(chǎn)生的合成磁場是沿定子內(nèi)圓旋轉(zhuǎn)的，故稱旋轉(zhuǎn)磁場。
（二）旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向
U相、V相、W相繞組的電流分別為iA、iB、iC。
三相交流電的相序A —— B ——C。
旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向為U相—— V相—— W相（順時針旋轉(zhuǎn)）
若 U相、V相、W相繞組的電流分別為iA、iC、iB（即任意調(diào)換電動機兩相繞組所接交流電源的相序）
旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向為逆時針旋轉(zhuǎn)。
綜上所述，旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向決定于通入定子繞組中的三相交流電源的相序。只要任意調(diào)換電動機兩相繞組所接交流電源的相序，旋轉(zhuǎn)磁場即反轉(zhuǎn)。
（三）旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度
兩極三相異步電動機（即2P=2）定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場，當(dāng)三相交流電變化一周后，其所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場也正好旋轉(zhuǎn)一周。
故在兩極電動機中旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速等于三相交流電的變化速度，即n1=60f1=3000轉(zhuǎn)\分。
四極三相異步電動機（即2P=4）定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場，當(dāng)三相交流電變化一周后，其所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場只旋轉(zhuǎn)了半圈。
故在四極電動機中旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速等于三相交流電的變化速度的一半，即n1= 60 f1/2 =1500轉(zhuǎn)/分。
綜上所述，當(dāng)三相異步電動機定子繞組為p 對磁極時，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為 n1 = 60f1/p
式中 n1:旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速（又稱同步轉(zhuǎn)速），轉(zhuǎn)/分
f1:三相交流電源的頻率，赫； p:磁極對數(shù)。
二、三相異步電動機的轉(zhuǎn)動原理
問題：為什么稱“異步”電動機？
正常情況下，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n總是略低于旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速即同步轉(zhuǎn)速n1，若n= n1 ，則旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子導(dǎo)體間將不存在相對運動，因而轉(zhuǎn)子導(dǎo)體電動勢為零
。n和n1總存在差異，異步電動機的名稱由此而來。異步電動機的轉(zhuǎn)子繞組并不直接與電源相接，而是依靠電磁感應(yīng)的原理產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電流，故又可稱為感應(yīng)電動機。
三、異步電動機的轉(zhuǎn)差率
分析n和n1間的關(guān)系：
1、當(dāng)n=0，轉(zhuǎn)子切割旋轉(zhuǎn)磁場的相對轉(zhuǎn)速n1－n= n1為最大，故轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電動勢和電流最大。
2、當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n增加時，則n1－n開始下降，故轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電動勢和電流下降。
3、當(dāng)n= n1，則n1－n=0，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割定子旋轉(zhuǎn)磁場，故轉(zhuǎn)子中
沒有感應(yīng)電動勢。
轉(zhuǎn)差率：同步轉(zhuǎn)速n1與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n之差對同步轉(zhuǎn)速之比值，用S表示。
S是恒量異步電動機性能的一個重要參數(shù)，分析幾個特定工作狀態(tài)下的S值。
1、電動機靜止或在啟動的瞬間，n=0，S=1。
2、電動機空載時，需克服的阻力很小，故轉(zhuǎn)速很高，S很小。
3、電動機額定負(fù)載時的轉(zhuǎn)差率S約為0.01~0.07。
4、電機處于電動機狀態(tài)運行時0﹤S﹤1。
三項異步電動機的工作原理簡單說應(yīng)該是：
當(dāng)向三項定子繞組中通過入對稱的三項交流電時，就產(chǎn)生了一個以同步轉(zhuǎn)速n1沿定子和轉(zhuǎn)子內(nèi)圓空間作順時針方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場。由于旋轉(zhuǎn)磁場以n1轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體開始時是靜止的，故轉(zhuǎn)子導(dǎo)體將切割定子旋轉(zhuǎn)磁場而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢（感應(yīng)電動勢的方向用右手定則判定）。由于導(dǎo)子導(dǎo)體兩端被短路環(huán)短接，在感應(yīng)電動勢的作用下，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中將產(chǎn)生與感應(yīng)電動勢方向基本一致的感生電流。轉(zhuǎn)子的載流導(dǎo)體在定子磁場中受到電磁力的作用（力的方向用左手定則判定）。電磁力對轉(zhuǎn)子軸產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動轉(zhuǎn)子
沿著旋轉(zhuǎn)磁場方向旋轉(zhuǎn)。
通過上述分析可以總結(jié)出電動機工作原理為：當(dāng)步進(jìn)電機電動機的三項定子繞組（各相差120度電角度），通入三項交流電后，將產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，該旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組，從而在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電流（轉(zhuǎn)子繞組是閉合通路），載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在定子旋轉(zhuǎn)磁場作用下將產(chǎn)生電磁力，從而在步進(jìn)電機轉(zhuǎn)軸上形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動步進(jìn)電機旋轉(zhuǎn)，并且步進(jìn)電機旋轉(zhuǎn)方向與旋轉(zhuǎn)磁場方向相同。
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