异步机和同步机的原理区别(异步机和同步机哪个控制复杂)

关键词：减速停机、自由停车、反电动势、端电压、电流超前角、Q轴、D轴电流、电枢磁链、弱磁、能耗制动

同步电机和异步电机一样，是一种常见的交流电机。同步电机因其功耗低、功率因数高、速度精度高、体积小等优点而得到广泛应用。在不需要调速且功率较大的场合，如驱动大型空压机、预磨机、鼓风机、水泵等，多采用同步电机，需要调速的如曳引机、龙门吊等多采用同步电机，需要弱磁控制的如试验台等也普遍采用。

目前，异步机和同步机的原理都只是以驱动器停止的方式进行分析。

1、 减速停机

异步电机和同步电机一样，减速时处于发电状态，恒速运行时回到电动状态。原理如下：

假设目前电机从50HZ降到20HZ，那么在从50HZ降到20HZ的过程中，驾驶员会输出制动力矩。制动电流如图1-1中箭头所示，电流流向驱动器。由于驱动器前端的整流二极管是不可逆的，电机的机械能通过逆变桥的续流二极管充到母线侧电容上。充电电流由负载的制动电流、加速转矩和稳态转矩决定，加速转矩取决于负载的惯性。负载的惯性越大，制动电流就越大，所以需要采用制动单元的制动电阻，将负载的机械能转化为热能消耗掉，这也叫能耗制动，以防止母线电压泵起过电压。

当驱动器达到20HZ时，电机以稳定的速度运行，驱动器的输出电流为电扭矩，如图1-2所示。电流流向电机，驱动器处于电动状态。

同样，对于潜在负载，驱动器输出制动力矩，发电原理与减速停机相同，此处不再赘述。

2、 自由停车

对于免费停车，异步机和同步机是有区别的。

异步电机：由于自由停车模式，驱动器的输出电机端电压为零，不考虑剩磁。此时异步电机的转子是旋转的，转子只是一个闭环的金属导体，定子无法产生旋转磁链。根据磁能发电原理，它不能产生感应电势。无论负载的惯性有多大，对于自由停车模式，异步电机都处于自由停车状态，异步电机不需要能耗制动。

同步电机：由于自由停车模式，驱动器的输出电机端电压为零，不考虑剩磁。此时，同步电机的转子正在旋转。因为转子是永磁体，所以转子具有恒定的磁链。此时同步电机处于发电机状态，反电动势与转子转速成正比。这里有两种情况，如图2-1所示，是同步电机在试验台上的输出特性。当电机处于13200转的状态，端电压高于反电动势时，电位差为负。如图2-1所示，当电机的反电动势高于20000转/分时的端电压时，电位差为正，同步电机对母线电容充电。这时候就要考虑加能量制动，消耗此时的机械能。

总之，在减速模式下不需要能耗制动的情况下，我们可以根据同步电机的输出特性表来判断是否需要额外的制动元件。当高转速反电动势超过端电压时，需要相加，但当高转速反电动势低于端电压时，不需要相加。

图：2-1

图：2-2

图：2-3

注：如图2-1同步电机的输出特性表所示，从表中我们可以看出，Q轴和D轴的电感是相同的，说明是SPM电机，也叫隐极电机，如图2-2所示。转速在4775转/分之前是恒转矩调速；图2-3