Асинхронный и синхронный двигатель

Всё ещё вижу, как новички путают момент пуска у асинхронных машин с характеристиками возбуждения синхронных — будто сравнивают яблоки с подшипниками. На самом деле разница не в КПД или оборотах, а в самой философии преобразования энергии.

Где кроется подвох в выборе двигателя

В 2018 на одном из объектов в Татарстане пришлось демонтировать синхронный двигатель 10 кВт — заказчик требовал ?высокий КПД любой ценой?, но не учёл стоимость системы возбуждения. В итоге переплатили за монтаж, а через полгода перешли на асинхронный с частотником. Кстати, у асинхронный двигатель есть скрытое преимущество: при работе в запылённых цехах щётки не искрят, но этот момент часто упускают из проектных расчётов.

Нас в ООО Гуйчжоу Хайдвелл Технолоджи как-то пригласили диагностировать вибрацию на компрессорной станции. Оказалось, монтажники не учли разницу в балансировке роторов — у синхронных массивный явнополюсный ротор требует юстировки с точностью до грамма, тогда как асинхронные литые роторы прощают погрешности до 5-7 г.

Заметил интересную деталь: когда речь идёт о насосах с переменной нагрузкой, синхронные двигатели начинают ?плавать? по углу опережения при резких скачках давления. Приходится ставить дополнительные датчики положения ротора — а это ещё 15-20% к стоимости системы.

Практические нюансы эксплуатации

В прошлом месяце на заводе в Омске наблюдал классический случай: синхронный двигатель с самовозбуждением работал на вентиляторе дымоудаления. При отключении сети возбудитель не успевал размагничиваться — возникали броски напряжения до 600 В. Решение нашли через ООО Гуйчжоу Хайдвелл Технолоджи: поставили демпфирующие резисторы параллельно обмотке возбуждения.

Тепловые режимы — отдельная история. Асинхронные двигатели в режиме S1 работают стабильно, но при S6-40% их роторы перегреваются быстрее синхронных. Проверяли на стенде в Гуйяне: при 30% перегрузке асинхронный двигатель терял 12% момента за 3 минуты, тогда как синхронный держал нагрузку 7 минут.

Кстати о подшипниках — на сайте headwayer.ru есть кейс по замене подшипников скольжения на шариковые для синхронных двигателей 1500 об/мин. Мы тогда в цеху Йонгли экспериментировали с разными смазками: синхронные машины критичны к зазорам, люфт свыше 0.1 мм вызывал биение ротора.

Реальные кейсы модернизации

В 2021 переоборудовали линию розлива на консервном заводе под Владимиром. Заменили 22 синхронных двигателя на асинхронные с векторным управлением — не потому, что синхронные плохи, но для конвейера с частыми пусками/остановами моментный контроль оказался важнее точности поддержания оборотов.

Запомнился случай на руднике в Кемерово: асинхронный двигатель 75 кВт с фазным ротором работал на подъёмнике. После ремонта перемотали статор, но забыли проверить зазор между ротором и статором — получили просадку момента на 20%. Пришлось экранировать обмотки специальным лаком, который поставляет ООО Гуйчжоу Хайдвелл Технолоджи для тропического климата.

Иногда простое решение эффективнее сложного: для дробилки известняка в Ростове изначально проектировали синхронный двигатель с системой компенсации реактивной мощности. После анализа режимов работы предложили асинхронный с батареей конденсаторов — экономия на обслуживании составила 34% в год.

Особенности ремонта и диагностики

При диагностике обмоток статора синхронных машин часто упускают состояние демпферной клетки — её межвитковые замыкания проявляются только при нагрузке 80-90%. Мы в цеху Сяохэ разработали методику проверки импульсным током: подаём 500 А на 0.1 с и замеряем ЭДС в контрольно-измерительных обмотках.

Вот вам живой пример: на ТЭЦ под Казанью синхронный двигатель 6 кВ генерировал гармоники в сеть. Обычные фильтры не помогали — пришлось пересчитывать углы установки тиристоров в системе возбуждения. Кстати, документацию по таким случаям теперь выкладываем на headwayer.ru в разделе ?Нестандартные решения?.

Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором кажутся проще, но есть нюанс: при ремонте литой клетки часто не учитывают эффект вытеснения тока. После перезаливки алюминия в роторы КЗР-280М4 момент пуска падал на 18%, пока не начали добавлять в сплав 0.5% меди для увеличения проводимости.

Перспективы и заблуждения

Сейчас модно говорить о полном переходе на синхронные двигатели с постоянными магнитами. Но на практике для 80% применений в России переплата в 2.5 раза не окупается — наши сети стабильнее европейских, поэтому необходимость точного поддержания частоты есть только у 15% потребителей.

Заблуждение насчёт ?нерушимости? синхронных машин: при КЗ в сети их обмотки возбуждения страдают больше, чем статоры асинхронных. Видел как на подстанции в Новосибирске после аварии перемагничивали ротор синхронного двигателя 1000 кВт — работа на три недели, тогда как асинхронный отремонтировали за 4 дня.

Интересный тренд заметил в последних проектах ООО Гуйчжоу Хайдвелл Технолоджи: для мельничных установок теперь часто комбинируют оба типа — синхронный двигатель приводит главный вал, а вспомогательные механизмы работают на асинхронных. Такой гибрид даёт экономию 12-15% на системе компенсации реактивной мощности.