Unterschied zwischen Synchronmotor und Induktionsmotor

Synchronmotor gegen Induktionsmotor
 

Sowohl Induktionsmotoren als auch Synchronmotoren sind Wechselstrommotoren, die elektrische Energie in mechanische Energie umwandeln.

Mehr über Induktionsmotoren

Basierend auf den Prinzipien der elektromagnetischen Induktion wurden die ersten Induktionsmotoren von Nikola Tesla (1883) und Galileo Ferraris (1885) unabhängig voneinander erfunden. Induktionsmotoren waren aufgrund ihrer einfachen Konstruktion und ihres robusten Einsatzes sowie ihrer geringen Bau- und Wartungskosten die Wahl für viele andere Wechselstrommotoren für schwere Maschinen und Anlagen.

Aufbau und Montage des Induktionsmotors sind einfach. Die beiden Hauptteile des Induktionsmotors sind der Stator und der Rotor. Der Stator im Induktionsmotor besteht aus einer Reihe konzentrischer Magnetpole (normalerweise Elektromagnete), und der Rotor ist eine Reihe geschlossener Wicklungen oder Aluminiumstangen, die ähnlich wie ein Käfigläufer angeordnet sind. Die Welle, die das erzeugte Drehmoment liefert, verläuft durch die Achse des Rotors. Der Rotor befindet sich im zylindrischen Hohlraum des Stators, ist jedoch nicht mit einem externen Stromkreis verbunden. Es werden weder ein Kommutator noch Bürsten oder ein anderer Verbindungsmechanismus verwendet, um den Rotor mit Strom zu versorgen.

Wie jeder Motor verwendet er magnetische Kräfte, um den Rotor zu drehen. Die Verbindungen in den Statorspulen sind so angeordnet, dass auf der genau gegenüberliegenden Seite der Statorspulen entgegengesetzte Pole erzeugt werden. In der Startphase werden Magnetpole periodisch entlang des Umfangs verschoben. Dies bewirkt eine Änderung des Flusses über die Wicklungen im Rotor und induziert einen Strom. Dieser induzierte Strom erzeugt ein Magnetfeld in den Rotorwicklungen, und die Wechselwirkung zwischen dem Statorfeld und dem induzierten Feld treibt den Motor an.

Induktionsmotoren können sowohl in Einphasen- als auch in Mehrphasenströmen betrieben werden, letzteres für Hochleistungsmaschinen, die ein hohes Drehmoment erfordern. Die Drehzahl der Induktionsmotoren kann gesteuert werden, indem entweder die Anzahl der Magnetpole im Statorpol verwendet wird oder indem die Frequenz der Eingangsstromquelle geregelt wird. Der Schlupf, der ein Maß zur Bestimmung des Motordrehmoments ist, gibt einen Hinweis auf die Motoreffizienz. Die kurzgeschlossenen Rotorwicklungen haben einen kleinen Widerstand, was zu einem großen Strom führt, der für einen kleinen Schlupf im Rotor induziert wird; Daher erzeugt es ein großes Drehmoment.

Bei den maximal möglichen Lastbedingungen beträgt der Schlupf für kleine Motoren etwa 4-6% und für große Motoren 1,5-2%. Daher haben Induktionsmotoren eine Drehzahlregelung und Motoren mit konstanter Drehzahl. Dennoch ist die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors niedriger als die Frequenz der Eingangsleistungsquelle.

Mehr zum Synchronmotor

Synchronmotor ist der andere Haupttyp eines Wechselstrommotors. Der Synchronmotor ist so ausgelegt, dass er ohne Unterschied in der Drehzahl der Welle und der Frequenz des Wechselstromquellenbetriebs arbeitet. Die Rotationsperiode ist ein ganzzahliges Vielfaches von Wechselstromzyklen.

Es gibt drei Haupttypen von Synchronmotoren. Permanentmagnetmotoren, Hysterese-Motoren und Reluktanzmotoren. Als Permanentmagnete am Rotor werden Permanentmagnete aus Neodym-Bor-Eisen, Samarium-Cobalt oder Ferrit eingesetzt. Drehzahlveränderbare Antriebe, bei denen der Stator von einer variablen Frequenz mit variabler Spannung versorgt wird, ist die Hauptanwendung von Permanentmagnetmotoren. Diese werden in Geräten verwendet, die eine präzise Geschwindigkeits- und Positionssteuerung erfordern.

Die Hysteresemotoren haben einen festen, glatten zylindrischen Rotor, der aus einem magnetischen "harten" Kobaltstahl mit hoher Koerzitivfeldstärke gegossen wird. Dieses Material hat eine breite Hystereseschleife, das heißt, sobald es in einer bestimmten Richtung magnetisiert ist, erfordert es ein großes umgekehrtes Magnetfeld in der entgegengesetzten Richtung, um die Magnetisierung umzukehren. Infolgedessen hat der Hysteresemotor einen Nachlaufwinkel δ, der von der Geschwindigkeit unabhängig ist; Es entwickelt ein konstantes Drehmoment vom Start bis zur Synchrondrehzahl. Daher startet es selbsttätig und benötigt zum Starten keine Induktionswicklung.

Induktionsmotor gegen Synchronmotor

• Synchronmotoren arbeiten mit Synchrondrehzahl (RPM = 120f / p), während Induktionsmotoren mit weniger als Synchrondrehzahl (RPM = 120f / p - Schlupf) arbeiten. Der Schlupf ist bei Nulllastmoment nahezu Null und der Schlupf steigt mit dem Lastmoment.

• Synchronmotoren benötigen Gleichstrom, um das Feld in den Rotorwicklungen aufzubauen. Induktionsmotoren müssen dem Rotor keinen Strom zuführen.

• Synchronmotoren benötigen Schleifringe und Bürsten, um den Rotor mit der Stromversorgung zu verbinden. Induktionsmotoren benötigen keine Schleifringe.

• Synchronmotoren erfordern Wicklungen im Rotor, während Induktionsmotoren meistens mit Leitungsstäben im Rotor aufgebaut sind oder kurzgeschlossene Wicklungen verwenden, um einen "Käfig" zu bilden.