同步和异步就是指电机转子的转速是否和旋转磁场的转速相同。异步感应电动机的转子绕组必须切割定子磁场磁力线方能产生感应电动势,并产生感应电流与磁场,因此转子速度必然低于定子磁场速度而异步旋转。同步电动机的转子绕组可以通以直流电产生励磁磁场,或直接采用永磁体,故可与定子旋转磁场同步旋转。
在异步电动机中,转子的感应磁场大小取决于载荷对转子磁场强度的要求,载荷越大,要求切割定子磁力线就越多,因此转子转速也落后于旋转磁场转速越多,由于电动机的载荷是变化的,故转速也会随之在一定范围内波动。一般异步电动机铭牌上标注的转速为额定转速。异步转速与同步转速的差值称为转差,转差与同步转速的比值称为转差率。一般感应电动机最大的转差率约为10%,最小转差率(即空负载时)近似为0%,一般载荷时转差率为2%~4%,其值与电动机设计制造质量有一定关系。
同步转速由定子磁极对数与交变电流频率决定,即:
式中:n—同步转速,单位为r/s或r/min;
f—交流电频率,单位为Hz(我国与欧洲f=50Hz,美国等北美国家及日本部分地区ff=60Hz);
N—磁极对数(如4级电动机的磁极对数为2),磁极对数分为16种。下表是现有电动机磁极对数及不同频率时的同步转速。
磁极对数及不同频率时的同步转速
N | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | |
n/(r/min) | 50Hz | 3000 | 1500 | 1000 | 750 | 600 | 500 | 428 | 375 |
60Hz | 3600 | 1800 | 1200 | 900 | 720 | 600 | 514 | 450 | |
N | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | |
n/(r/min) | 50Hz | 333 | 300 | 250 | 214 | 187.5 | 166.6 | 150 | 125 |
60Hz | 400 | 360 | 300 | 257 | 225 | 200 | 180 | 150 |
电机的工作制表示电机在不同负载下的允许循环时间。依据 GBT 755-2019《旋转电机定额和性能标准》规定,电动机工作制为:S1-S10,其含义见下表:
电动机工作制含义
工作制 | 含义 | 工作制 | 含义 |
S1 | 连续工作制 | S6 | 连续周期工作制 |
S2 | 短时工作制 | S7 | 包括电制动的连续周期工作制 |
S3 | 断续周期工作制 | S8 | 包括负载-转速相应变化的连续周期工作制 |
S4 | 包括起动的断续周期工作制 | S9 | 负载和转速非周期性变化工作制 |
S5 | 包括电制动的断续周期工作制 | S10 | 离散恒定负载和转速工作制 |