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异步与同步电机:优劣与差异解析

点击次数:5    发布时间:2024-12-15

车辆搭载的电机主要分为异步交流电机与永磁同步电机两大类。往昔,部分品牌曾选用异步电机,现今则以同步电机为主流。安徽皖南电机这两种电机究竟有何优劣之分,它们之间又存在哪些差异呢?皖南电机

同步电机,顾名思义,其运行方式总是与旋转同步,即同步旋转;无论是同步还是异步电机,都包含定子和转子两部分。定子作为电机中固定不动的部分,转子则是可以转动的部分。定子分为绕组和铁芯,两者功能一致。当三相交流电流通过定子时,定子便会产生旋转磁场,如图所示。(仅为概念图示,实际并非如此简单。)

定子磁场的旋转速度是可变的,电源频率决定了磁场的转速;同步电机的转子可视为永磁铁(包括电磁铁),具有磁极,即N/S极。因此,定子的旋转磁场能够吸引转子磁场安徽皖南电机,使其转动。永磁同步电机正是指定子磁场转速与转子转速相同,因此得名同步电机。

相对而言,异步电机则更为复杂;其转子为短路绕组,本身没有磁极。在定子通电后产生的旋转磁场会切割转子绕组,产生感应电流,使转子受到电磁力作用而加速旋转。然而,在转子转速加快的过程中,一旦其转速与定子磁场转速相等,两者便相对静止;此时旋转磁场与转子绕组无切割作用,转子便会失去电磁力(可理解为失去动力或吸引力)而减速,甚至可以理解为“瞬间失速”。

转子减速后,转子和定子磁场转速再次不同,两者再次出现相对运动——减速后加速、同步后减速、减速后再次加速,这就是异步电机,转子和磁场转速不同。

了解两者的区别后,我们还需了解它们的优缺点。

异步电机的缺点明显,启动性能不如永磁同步电机,因为启动时需通过磁场旋转在转子(短路绕组)上产生电流后才能开始运转,而同步电机只需定子通电即可与转子相互作用。另一个缺点是调速性能较差,核心原因正是“异步”,作为驱动电机似乎并不理想,但需注意的是“似乎”。

其次,异步电机的功率因数不高,运行时需要像电路系统一样吸收无用功率;功率因数是指交流电路中有功功率对视在功率的比例,该数值越高越好。无用功率并非“没有用的功率”,驱动电机是依靠电磁感应原理运行,要建立交变磁场才能进行能量转化和传递;建立交变磁场和感应磁通需要的就是无用功率,这种功率虽然不能直接转化为机械能(动力),但无无用功率就无法运转。因此,异步电机的缺点较为明显,那么同步电机有哪些缺点呢?

同步电机有一个较为突出的缺点,或者说是一个绝对突出且无法解决的缺点。

制造成本远高于异步电机,除此之外,同步电机几乎都是优点。其优点首先是功率因数高,其次是运行功率高,再次是转速恒定;在恒定转速的状态下运行,电机的使用场景会因功能的稳定而扩大,但现实还是因制造成本的问题,使得异步电机成为工业和农业生产领域的主流选项。同步电机是一种可以发出无功又能吸收无功,能够稳态运行实现N=ns=60f/p(电网频率/电机极对数)的电机,只要电网频率稳定,就能稳定运行,而频率的瞬间变化就能让电机转子瞬间变化,相对异步电机要“灵动”一些。

可以说,永磁同步电机更适合作为乘用车的发动机使用,作为发电机也是极好的。

异步与同步电机:优劣与差异解析

永磁同步电机的发电方式很简单,定子通电后,原动机带动转子旋转,定子的三相绕组切割转子磁场即可产生电动势来发电;而异步电机的定子是三相绕组,转子却是短路绕组、没有磁场;那么异步电机想要发电就要先建立磁场,说白了就是要像驱动时一样先给定子通电,随后转子才能出现电流,只是究竟要怎么发电呢?

异步电机的发电前提是先给定子通电,随后原动机将转子的转速拉动到超过定子磁场的转速才能开始发电,也就是在驱动时达到瞬间“一直转速”并开始减速的那一瞬间继续加速才能发电;这里所说的原动机就是车轮,动力来自滑行时车辆的惯性力,这种发电方式就是动能回收,理论上同步电机的回收效果应当会更高。

异步电机就没有优点吗?

答案当然是否定的,它有一个绝对优势,和一个仅在电动汽车上才能体现出来的优势。

制造成本低,高转速低转矩时运行效率高。永磁同步电机在超高转速区间效率会低一些,说白了就是会有些费电;这就是电动汽车为什么高速驾驶时电耗较高的原因之一。但如果通过技术手段提升同步电机的效率,增大功率以实现高车速时对应的转速不高,这样也是能够降低电耗的。但使用相同技术标准的异步电机总还能降低高速区间的电耗,所以*佳方案应当是两者搭配使用,比如前后双电机组成的全时四驱车就能用“同步+异步”的组合来打造,目前似乎有两个乘用车品牌用过这种组合,e3.0和某拉。皖南电机价格表

综上所述,同步电机和异步电机的优缺点就是这样了。理论上,可以用纯同步电机的多机组合实现超高性能,车辆的驾驶品质也会足够高;单纯使用异步电机还是有所欠缺,两者组合也许能带来一些有趣的变化,这就要看e3.0平台能带来什么惊喜了。皖南电机

价格低廉的异步电机在电动汽车上也许还有发挥能量的空间。

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