Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Silnik synchroniczny/asynchroniczny + falownik

KKobi 12 Mar 2011 17:27 9002 18
  • #1 12 Mar 2011 17:27
    KKobi
    Poziom 8  

    Czy ktoś zechce mi wytłumaczyć kiedy w budowie maszyn decydujemy się użyć silnika synchronicznego a kiedy asynchronicznego ? Google nie podpowiadają żadnych wymiernych korzyści ani algorytmu kiedy zdecydować się na który typ.
    Poza tym...
    Jeżeli do przesuwu platformy umieszczonej na zębatce zastosujemy silnik synchroniczny (np. o obrotach nominalnych 2 000 rpm)+przekładnie i=10, to stosując falownik w jakim zakresie obrotów mogę sterować silnikiem ? czy są jakieś ograniczenia samego silnika (np. +-40%) czy tylko muszę uważać aby moment z silnika zwielokrotniony w przekładni nie był większy niż maksymalny dozwolony przez producenta przekładni.

    Z góry dziękuję wszystkim za pomoc.

    0 18
  • #2 12 Mar 2011 21:40
    Jerzy Bartnicki
    Poziom 23  

    Przeważnie używamy silników asynchronicznych, czyli takich których obroty są mniejsze niż to wynika z częstotliwości zasilania o tak zwany poślizg. Można to określić następująco częstotliwość 50 Hz dla silnika o jednej parze biegunów obroty nie będą 3000 tylko 2840 lub coś bardzo blisko, silnik 2 pary biegunów nie 1500 obrotów tylko 1440, i tak dalej.
    Silniki synchroniczne używamy do celów specjalnych, one trzymają obroty zgodnie z częstotliwością sieci. Co do falownika również wiem, ale nie jestem w tym za mocny, więc może ktoś z większą praktyką.
    Jerzy

    0
  • #3 13 Mar 2011 14:12
    KKobi
    Poziom 8  

    Dziękuję za wypowiedź.

    Czy na decyzję jaki silnik zastosować, z poślizgiem czy bez ma wpływ np. przeciążalność (jeżeli tak to na czyją korzyść), "grzanie" się silnika, pobór prądu ?
    Który z tych typów silnika jest korzystniejszy z jakiś powodów ? Naprawdę ciężko jest się tego doszukać na witrynach dlatego piszę do Was.

    Poza tym czy ktoś mógłby wyjaśnić wcześniejsze pytanie z przekładnią, falownikiem ?

    Thx.

    0
  • #4 13 Mar 2011 14:32
    Jerzy Bartnicki
    Poziom 23  

    W zasadzie jak pisałem zawsze stosuje się silniki asynchroniczne. Silniki synchroniczne tylko gdzie liczy się dokładność, w Pana przypadku to odpada.
    Co do falownika to musi Pan przyjąć jakieś konkretne obroty silnika czyli: 2800 lub 1440, lub 980 obrotów/min. Taki jest standard.
    Nikt Panu nie chce wyjaśnić co do falowników więc spróbuję. Nimi można sterować w górę i w dół, ale nie bardzo wiem jak silnik zniesie obroty ponad znamionowe. Jeżeli chodzi o regulację to można śmiało powiedzieć że do 40 % obroty można obniżyć. Gdy obroty są zbyt małe silnik bardzo źle pracuje, nie powiem jak z mocą bo nie testowałem. Myślę że u Pana potrzeba wybrać taką przekładnię która najwyższe wymagane obroty będzie miała przy obrotach znamionowych silnika i falownikiem obniżać obroty. Falownik jest to bardzo fajne urządzenie tylko zaprogramować go to jest inna bajka. Wiele razy na Elektrodzie prosiłem o pomoc w tym temacie i jakoś wszystkie rady były jakieś takie wymijające, dopiero konkrety otrzymałem z Finlandii.
    Jerzy

    0
  • #5 13 Mar 2011 16:17
    marian_em
    Poziom 25  

    KKobi napisał:
    stosując falownik w jakim zakresie obrotów mogę sterować silnikiem ? czy są jakieś ograniczenia samego silnika (np. +-40%)
    Dolnym ograniczeniem jest chłodzenie (właściwie to jego brak przy niewielkich obrotach) a górnym wytrzymałość mechaniczna silnika - tzn jeśli masz falownik, który daje maksymalnie 500Hz to silnik np 2800obr/min da się teoretycznie rozkręcić do ok 28000obr/min. Teoretycznie, bo przy takich obrotach pewnie coś się zdezintegruje - wirnik albo łożyska.

    0
  • #6 13 Mar 2011 16:30
    Aleksander_01
    Poziom 39  

    Tak w dużym skrócie.
    Silniki synchro stosuje się niezwykle rzadko i tylko w specjalistycznych zastosowaniach. Takiego silnika nie wolno przeciążać gdyż momentalnie stanie. Rozruch jest jeszcze trudniejszy.

    Wad tych nie mają asynchrony, a dokładność momentu, prędkości kątowej idealnie załatwiają falowniki wektorowe.

    Sterowanie silnika w "dół" do niskich częstotliwości zmusza konstruktora do zastosowania odpowiedniego chłodzenia takiego silnika. Z tego względu zamiast wiatraka (śmigła) zespolonego z wałem stosuje się zasilane osobnym napięciem silniczki które stale i nieprzerwanie chłodzą silnik bez względu na jego prędkość kątową.

    Sterowanie w górę jest jak najbardziej możliwe z tym że, powyżej 50 Hz napięcie zasilające już nie wzrasta co skutkuje malejącym momentem na wale. Wtedy jedyną metodą jest przewymiarowanie silnika z falownikiem.

    0
  • #7 20 Mar 2011 16:43
    gregor50+
    Poziom 19  

    Wydaje mi się że w Twoim przypadku musisz sprecyzować warunki pracy silnika.
    Bo jeszcze są inne silniki z regulacją prędkości:
    tzw. serva oraz silniki BLDC .
    Bardzo ważne jest szybkość narastania prędkości, oraz moment niezbędny aby wykonać pracę ,zakres regulacji prędkości lub momentu , i dokładność regulacji prędkości lub momentu.
    Jak widzisz dużo pytań i dopiero będzie można zaproponować coś konkretnego.

    0
  • #8 20 Lip 2013 22:25
    musculus
    Poziom 17  

    Wątek już stary, ale ciekawy i nie wszystko zostało wyjaśnione, więc pozwolę sobie go odświeżyć.

    Brakuje mi jasnej odpowiedzi, jakie są cechy użytkowe, plusy i minusy silnika synchronicznego i asynchronicznego. Z wątku wynika, że silniki asynchroniczne są lepsze, a silniki synchroniczne są tylko do specjalnych zastosowań. OK, ale jeśli silnik pracuje z falownikiem to chyba główna wada silnika synchronicznego (rozruch) jest bez znaczenia. A skoro są produkowane silniki synchroniczne to chyba mają jakieś plusy.

    Czy można prosić o dokładniejsze wyjaśnienie różnic (nie chodzi mi o konstrukcję, tylko o cechy użytkowe, bo to decyduje o tym, co lepiej zastosować). Np. jak wygląda sprawa z gabarytami i masą silnika synchronicznego i asynchronicznego przy tej samej mocy (momencie)? Jaka jest sprawność silnika synchronicznego w porównaniu z asynchronicznym?

    Na chłopski rozum wydaje mi się, że np. silnik asynchroniczny może uzyskiwać wyższe obroty (bo jego wirnik jest chyba bardziej odporny na siłę odśrodkową), za to w stanie zatrzymanym łatwiej utrzymać silnik synchroniczny (wystarczy przyłączyć prąd stały, a w silniku asynchronicznym aby był zatrzymany i hamował próby jego przekręcenia pole musi odpowiednio wirować). Ale nie znam się na tym i mogę się mylić.

    Czy można prosić o podanie tego typu porównania plusów i minusów obydwóch tych silników, jeśli ktoś ma taką wiedzę?

    0
  • #9 20 Lip 2013 22:45
    Krzysztof Reszka
    Moderator Elektrotechnika

    Silniki asynchroniczne to domena silników małej mocy- przeważnie i moc bierna oddana.Natomiast silniki synchroniczne to domena dużych mocy ,A chodzi o cos Φ poczytaj na ten temat w dostępnej literaturze .Można poprawiać współczynnik mocy używając silników synchronicznych oczywiście opłaca się to przy dużych mocach.

    0
  • #10 20 Lip 2013 23:03
    musculus
    Poziom 17  

    Krzysztof Reszka napisał:
    Silniki asynchroniczne to domena silników małej mocy- przeważnie i moc bierna oddana.Natomiast silniki synchroniczne to domena dużych mocy ,A chodzi o cos Φ poczytaj na ten temat w dostępnej literaturze .Można poprawiać współczynnik mocy używając silników synchronicznych oczywiście opłaca się to przy dużych mocach.

    Rzeczywiście słyszałem, że silników synchronicznych można używać do poprawy współczynnika mocy. Ale czy można prosić o wyjaśnienie, jakie cechy silników asynchronicznych powodują, że są korzystniejsze przy małych mocach, i analogicznie - jakie cechy silników synchronicznych decydują o tym, że są korzystniejsze przy dużych mocach?

    0
  • #11 20 Lip 2013 23:16
    Aleksander_01
    Poziom 39  

    Analfabetyzm wtórny - umiejętność czytania tekstu i jednocześnie nierozumienie jego sensu.
    W poprzednich postach masz zawartą odpowiedź na to pytanie.

    0
  • #12 21 Lip 2013 08:13
    musculus
    Poziom 17  

    Aleksander_01 napisał:
    Analfabetyzm wtórny - umiejętność czytania tekstu i jednocześnie nierozumienie jego sensu.
    W poprzednich postach masz zawartą odpowiedź na to pytanie.

    Mógłbyś cytować to, do czego się odnosisz? Jak rozumiem, pijesz do mnie. Jednak nie mam pojęcia, o co Ci chodzi. Czy możesz mi np. wskazać miejsce, gdzie zawarta jest odpowiedź na pytanie o to, jakie cechy silnika synchronicznego sprawiają, że jest korzystniejszy przy większych mocach?

    A jeszcze jedno pytanie - gdzie jest ta graniczna moc, powyżej której wygrywają silniki synchroniczne, a poniżej - asynchroniczne. Czy przy mocach rzędu kilkudziesięciu kW (np. napęd samochodu elektrycznego) korzystniejszy jest silnik synchroniczny, czy asynchroniczny (i dlaczego)?

    0
  • #13 21 Lip 2013 23:25
    Aleksander_01
    Poziom 39  

    Tu bardziej idzie o zastosowanie.
    Wyobraź sobie przykładowo kompresor z silnikiem około 5 kW (silnik synchroniczny).
    Teraz pomyśl jak byś go uruchamiał (kręcenie korbą do nominalnych obrotów ?).
    Nie ma takiej granicy, wszystko zależy od systemu pracy danego urządzenia, maszyny itd.
    Weźmy na tapetę silnik wentylatora w kopalni - tu nie opłaca się stosować falownika, wystarczy raz go "rozbujać" i ma ciągle kręcić.

    Ze względu na coraz lepszą i tańszą energoelektronikę można też budować coraz większe asynchrony. Synchroniczne pozostaną tam gdzie stale muszą kręcić a moment jest możliwie stały w czasie.

    0
  • #14 22 Lip 2013 05:56
    musculus
    Poziom 17  

    Aleksander_01 napisał:
    Tu bardziej idzie o zastosowanie.
    Wyobraź sobie przykładowo kompresor z silnikiem około 5 kW (silnik synchroniczny).
    Teraz pomyśl jak byś go uruchamiał (kręcenie korbą do nominalnych obrotów ?).
    To rozumiem, ale nie chodzi o kompresor, ale o silnik z regulowanymi obrotami . Silnik zasilany jest z falownika (już w temacie wątku jest to zaznaczone). W takiej sytuacji odpada kwestia rozruchu - przecież falownikiem można tak samo dobrze wystartować silnik asynchroniczny jak i synchroniczny.

    Aleksander_01 napisał:
    Weźmy na tapetę silnik wentylatora w kopalni - tu nie opłaca się stosować falownika, wystarczy raz go "rozbujać" i ma ciągle kręcić.
    OK, ale dlaczego do wentylatorów w kopalni stosuje się silniki synchroniczne? Taki wentylator też trzeba raz "rozbujać", więc i do wentylatora w kopalni musi być przewidziany jakiś sposób rozruchu (np. dodatkowy silnik asynchroniczny). Dlaczego więc po prostu nie dać w ogóle silnika asynchronicznego i mieć problem z głowy? Chyba muszą być jakieś przesłanki techniczne przemawiające za synchronicznym (nie wiem, może mają wyższą sprawność, większą trwałość, większą niezawodność)? Co decyduje o tym, że zastosowano tutaj taki silnik?

    Aleksander_01 napisał:
    Ze względu na coraz lepszą i tańszą energoelektronikę można też budować coraz większe asynchrony.
    Tego akurat nie rozumiem. Przecież w razie braku falownika chyba prościej jest użyć silnika asynchronicznego (rozruch trójkąt-gwiazda i silnik się kręci, bez żadnego kombinowania). Problemy stanowią silniki synchroniczne, zatem rozwój elektroniki powinien raczej wspierać rozwój silników synchronicznych - czy coś źle rozumiem?

    Aleksander_01 napisał:
    Synchroniczne pozostaną tam gdzie stale muszą kręcić a moment jest możliwie stały w czasie.
    Tak, jak w przykładzie wentylatora w kopalni. Ale dlaczego i w tych zastosowaniach nie są wypierane przez asynchroniczne? Co synchroniczne mają takiego, że nie zastąpiły ich w tych zastosowaniach asynchrony?

    0
  • #15 22 Lip 2013 07:34
    Strumien swiadomosci swia
    Poziom 43  

    musculus napisał:
    Tak, jak w przykładzie wentylatora w kopalni. Ale dlaczego i w tych zastosowaniach nie są wypierane przez asynchroniczne? Co synchroniczne mają takiego, że nie zastąpiły ich w tych zastosowaniach asynchrony?

    Silniki ogromnej mocy czyli tak od 1MW w zwyż są przeważnie wolnoobrotowe synchrony.
    Najwolniejszy jaki widziałem w pracy to 68 obr/m 4,3MW.
    Przy takiej mocy ważna jest moc bierna którą można regulować synchronem.
    Wadą synchronów jest pgromny prąd rozruchowy i oczywiście taki silnik przeważnie nie wyłącza się nigdy jak nie potrzeba.
    Łożyska sie nie zużywają często bo często są to łożyska ślizgowe.

    0
  • #16 22 Lip 2013 17:42
    musculus
    Poziom 17  

    Strumien swiadomosci swia napisał:
    Silniki ogromnej mocy czyli tak od 1MW w zwyż są przeważnie wolnoobrotowe synchrony.
    Najwolniejszy jaki widziałem w pracy to 68 obr/m 4,3MW.
    Rzeczywiście, duży. Ja widziałem jedynie niskie kilkaset kW, ale był to silnik asynchroniczny (wirująca przetwornica częstotliwości). 68 obr/min to pewnie 88 biegunów?

    Strumien swiadomosci swia napisał:
    Przy takiej mocy ważna jest moc bierna którą można regulować synchronem.
    Tak, w przypadku takich mocy możliwość regulacji mocy biernej jest na pewno poważnym plusem tego silnika. A jak wygląda sprawność silnika synchronicznego na tle asynchronicznego? I jak wyglądają gabaryty (np. gdyby ten wspomniany silnik 4,3MW zrobić jako asynchroniczny to czy byłby większy, czy mniejszy od synchrona)?

    0
  • #17 22 Lip 2013 20:16
    Strumien swiadomosci swia
    Poziom 43  

    http://www.elzat.pl/index.php?grp=39
    http://www.remzap.pl/remzap2012/index.php?url=idpage_sil
    Co będe długo szukał, na zdjęciach są małe silniki, duże zwykle są montowane w posadzce , pół silnika nad a pół pod betonowym fundamentem. Zwykle takie maszyny mają osobny fundament żeby budynku nie zniszczyły od drgań.
    Po trzecie są to silnik 6kV i potrzebują suchego, ciepłego, niezjonizowanego powietrza do wentylacji co niekiedy jest problemem zwłaszcza w zimie.
    Wolnoobrotowe są dlatego żeby nie szarpać prądem podczas zmian obciążenia a są one ogrome przy tej mocy.

    0
  • #18 22 Lip 2013 22:10
    tob53
    Poziom 18  

    Temat jest bardzo obszerny, ja tylko gwoli wyjaśnienia:
    - w górniczych stacjach wentylatorów też pojawiają się potrzeby regulacji obrotów, wynikają ze zmieniających się potrzeb w przewietrzaniu wyrobisk, wentylatory napędzane są zarówno silnikami synchronicznymi jak i asynchronicznymi, te pierwsze w polskim górnictwie do 3,15MW te drugie do 2,5MW, regulacje obrotów rozwiązuje się również przy pomocy falowników .
    Tutaj przykład systemu zasilania średniego napięcia ABB ACS 6000SD ma zastosowanie do napędów AC do mocy 27MW, w tym przypadku akurat do napędu górniczego wyciągu szybowego:
    Shaft diameter 9.0 m
    Shaft depth 800 m
    Net load 38.4 t
    Design speed 16 m/s
    Pulley/drum diameter 4.8 m
    Drive system ACS 6000 SD
    Motor type Synchronous
    Motor output 4,176 kW
    Motor voltage 3,150 V
    Motor frequency 0 - 8.4 Hz
    Motor speed 0 – 63 r/min
    Cooling Water
    Silnik 16 biegunowy.

    Jeżeli się nie mylę to w jednej z walcowni H. Sendzimira w walcarkach pracują 10MW silniki synchroniczne. Nowoczesna energoelektronika wypiera napędy DC, wyżej jeden takich przykładów, a jaki konkretnie silnik AC wybrać do aktualnych potrzeb to już inna sprawa.
    Gabaryty silników synchronicznych i synchronicznych podobnych mocy i obrotów nie muszą wcale się bardzo różnić.

    0
  • #19 27 Lip 2013 23:06
    musculus
    Poziom 17  

    Parę dni mnie nie było - delegacje, ale już jestem i z ciekawością przeczytałem odpowiedzi.

    Czyli silniki synchroniczne i asynchroniczne tych samych mocy są zbliżone gabarytowo? A jak wygląda sprawa z kosztem produkcji? Przypuszczam, ze synchroniczne będą droższe w produkcji, bo wydają się bardziej skomplikowane do wykonania.

    Gdzieś spotkałem się też z informacją, że silniki synchroniczne mają wyższą sprawność, ale nie pamiętam źródła tej informacji.

    Spróbuję wstępnie podsumować - prosiłbym o sprawdzenie:

    Silniki asynchroniczne i synchroniczne - podobne pod względem masy i gabarytów, zatem to nie powinno być kryterium przy wyborze silnika do danego zastosowania.

    Plusy silników synchronicznych:
    + wyższa sprawność (?)
    + możliwość regulacji mocy biernej
    + w przypadku zasilania z falownika łatwiej o dokładne zachowanie prędkości (wystarczy najprostszy falownik, nie potrzeba falownika wektorowego ani enkodera)

    Minusy silników synchronicznych:
    - wyższa cena (?)
    - trudna dostępność silników synchronicznych małej mocy (czy ktoś w ogóle robi silniki synchroniczne o mocach rzędu kilowata?)
    - gorzej radzą sobie z przeciążeniami mechanicznymi
    - konieczność zastosowania specjalnych rozwiązań do uruchomienia takiego silnika

    Plusy silników asynchronicznych:
    + powszechna dostępność silników małych mocy
    + łatwy rozruch
    + niższa cena (?)

    Minusy silników asynchronicznych:
    - niższa sprawność (?)
    - trudniejsze utrzymanie dokładnej prędkości obrotowej (enkodery, falowniki wektorowe)

    Wydaje mi się, że głównym czynnikiem decydującym o zastosowaniu silników asynchronicznych małych mocy przy zasilaniu z falowników jest to, że silniki te są tanie i powszechnie dostępne. Powszechna dostępność chyba wzięła się z tego, że silniki te nie potrzebują specjalnych układów rozruchowych, zatem przy zastosowaniach bez falowników wygrywają bezapelacyjnie. Jak na razie większość silników pracuje bez falowników. Silniki asynchroniczne małej mocy są produkowane wielkoseryjnie, zatem są tanie. Gdyby silniki synchroniczne małych mocy też były produkowane wielkoseryjnie to jest duża szansa, że przy wyborze silnika do zastosowań, gdzie jest regulowana jego prędkość obrotowa (falownik) projektanci wybieraliby właśnie silniki synchroniczne. Dobrze mówię?

    0