同步電機和異步電機的主要區(qū)別是：同步電機能與其定子磁場旋轉(zhuǎn)達到同步轉(zhuǎn)速，異步電機轉(zhuǎn)速達不到定子磁場的同步轉(zhuǎn)速。

電機大致分成三種，同步機，異步機（以上兩種多與電網(wǎng)相連），還有個直流電機。

下面的內(nèi)容是一個過渡，只作為對電機（同步機、異步機）原理性的知識進行形象的講解（懂電機的可跳過）。

同步機和異步機，這兩個東西都是交流電機，利用了三相交流電的比較有意思的一個特性：簡單的說如果把三個線圈像攪拌器（就是家里用來打雞蛋的那種東西）那樣布置，三個線圈相互不接觸，分別加上ａｂｃ三相電壓，于是產(chǎn)生三相電流，接著好玩的事情就發(fā)生了，線圈所圍的空間內(nèi)出現(xiàn)了與所加電壓同頻的旋轉(zhuǎn)磁場（若要更深入的解釋，就得說駐波的分解，疊加，比較麻煩）。所以人們把線圈按照上述所說的辦法，嵌進定子，于是轉(zhuǎn)子所在的那個空間就產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)的磁場。

有了這個磁場就好辦了，我們就可以想象定子處有一個看不見的磁鐵在轉(zhuǎn)，此時如果轉(zhuǎn)子是個磁鐵的話，那么轉(zhuǎn)子不就被帶動起來了么，就是電動機了，反之如果轉(zhuǎn)子帶動那個看不見的磁鐵，就成了發(fā)電機了（首先轉(zhuǎn)子帶動那個虛擬磁鐵，轉(zhuǎn)子肯定受個阻力矩吧，虛擬磁鐵受個動力矩吧，注意！力是能量轉(zhuǎn)換的中介（或者說是標志），虛擬磁鐵畢竟是虛擬的，定子又不動，那么定子肯定地獲得電動勢嘍。如定子帶負載的話，就會有電流，還是三相的，有電流就會有磁場，干擾轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場，這個叫做電樞反應(yīng)。于是帶上負載后定子處獲得的電動勢與空載時的不一樣）。

在上面的原理指引下，把轉(zhuǎn)子做成個電磁鐵，外部單獨用個電源給它電，那么這個電機就叫做同步機，之所以叫同步機是轉(zhuǎn)子的磁性是獨立產(chǎn)生的，于是轉(zhuǎn)子能達到那個虛擬磁鐵的轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)子磁性獨立產(chǎn)生是個大好事，使得同步機調(diào)整很容易，比如說調(diào)無功功率。

后來人們發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子不用電磁鐵也行，把轉(zhuǎn)子做成個裝松鼠的籠子，由于虛擬磁鐵的磁力線會切割鼠籠的籠棍，于是由偉大的右手定則，就會產(chǎn)生電流，仔細研究一下你會發(fā)現(xiàn)這個電流也是個三相的，于是與定子的產(chǎn)生磁場的原理類似，轉(zhuǎn)子也產(chǎn)生個圍繞他旋轉(zhuǎn)的虛擬磁鐵，再研究一下你會發(fā)現(xiàn)，定轉(zhuǎn)子的虛擬磁鐵在空間上轉(zhuǎn)速一樣。于是鼠籠子起到了與電磁鐵類似的效果，不過鼠籠的電流是由于其與定子虛擬磁鐵相對運動產(chǎn)生的，鼠籠的虛擬磁鐵也就不是獨立的了，鼠籠轉(zhuǎn)速總是要比定子虛擬磁鐵轉(zhuǎn)速慢點，達不到同步速（否則就無相對運動，電流就無從產(chǎn)生，鼠籠磁場也就無從產(chǎn)生）。

在分析上，同步機由于有個轉(zhuǎn)子獨立的磁場，像電路里的有源負載。而異步機，由于轉(zhuǎn)子的一切都是由定子產(chǎn)生的，所以就相當于無源負載。在設(shè)計上，當然同步電機更為復(fù)雜些。

下面看看他們的區(qū)別吧。

01

同步電機和異步電機在設(shè)計上的不同

永磁同步電動機模型

三相異步電機結(jié)構(gòu)圖

①同步與異步的最大區(qū)別就在于看他門的轉(zhuǎn)子速度是不是與定子旋轉(zhuǎn)的磁場速度一致，如果轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度與定子是一樣的，那就叫同步電動機，如果不一致，就叫異步電動機。

②當極對數(shù)一定時，電機的轉(zhuǎn)速和頻率之間有嚴格的關(guān)系，用電機專業(yè)術(shù)語說，就是同步。異步電機也叫感應(yīng)電機，主要作為電動機使用，其工作時的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是小于同步電機。

③所謂“同步”就是電樞（定子）繞組流過電流后，將在氣隙中形成一旋轉(zhuǎn)磁場，而該磁場的旋轉(zhuǎn)方向及旋轉(zhuǎn)速度均與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)速相同，故為同步。

異步電機的話，其旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子存在相對轉(zhuǎn)速，即產(chǎn)生轉(zhuǎn)距。

02

為什么會同步，為什么會不同步呢

同步電機和異步電機的定子繞組是相同的，主要區(qū)別在于轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)。同步電機的轉(zhuǎn)子上有直流勵磁繞組，所以需要外加勵磁電源，通過滑環(huán)引入電流；而異步電機的轉(zhuǎn)子是短路的繞組，靠電磁感應(yīng)產(chǎn)生電流。相比之下，同步電機較復(fù)雜，造價高。

同步和異步電機均屬交流動力電機，是靠50Hz交流電網(wǎng)供電而轉(zhuǎn)動。異步電機是定子送入交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，而轉(zhuǎn)子受感應(yīng)而產(chǎn)生磁場，這樣兩磁場作用，使得轉(zhuǎn)子跟著定子的旋轉(zhuǎn)磁場而轉(zhuǎn)動。其中轉(zhuǎn)子比定子旋轉(zhuǎn)磁場慢，有個轉(zhuǎn)差，不同步所以稱為異步機。而同步電機定子與異步電機相同，但其轉(zhuǎn)子是人為加入直流電形成不變磁場，這樣轉(zhuǎn)子就跟著定子旋轉(zhuǎn)磁場一起轉(zhuǎn)而同步，始稱同步電機。

簡單的說就是：異步電機的轉(zhuǎn)子上沒加直流勵磁電流，同步電機的轉(zhuǎn)子上加了一個直流勵磁電流使轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與定子與轉(zhuǎn)子切割產(chǎn)生的磁場轉(zhuǎn)速一致。

03

同步發(fā)電機轉(zhuǎn)子為什么要通入直流勵磁電流

而不通入交流勵磁電流

按工頻50HZ考慮，轉(zhuǎn)子通入直流勵磁電流，可在定子繞組中感應(yīng)出50HZ電勢。

轉(zhuǎn)子通入交流勵磁電流后，可分解為正向與反向兩個旋轉(zhuǎn)磁場，正向旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)速度與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度迭加，在定子繞組中感應(yīng)出100HZ電勢；反向旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)速度與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度抵消，與定子繞組相對靜止，不產(chǎn)生電勢，但定子磁通中出現(xiàn)直流分量，可能飽和。

04

同步電機和異步電機怎么選擇

（從功能和用途上區(qū)分）

①同步電機大多用在大型發(fā)電機的場合。而異步電機則幾乎全用在電動機場合。同步電機可以通過勵磁靈活調(diào)節(jié)輸入側(cè)的電壓和電流相位，即功率因數(shù)；異步電機的功率因數(shù)不可調(diào)，一般在0.75-0.85之間，因此在一些大的工廠，異步電機應(yīng)用較多時，可附加一臺同步電機做調(diào)相機用，用來調(diào)節(jié)工廠與電網(wǎng)接口處的功率因數(shù)。但是，由于同步電機造價高，維護工作量大，現(xiàn)在一般都采用電容補償功率因數(shù)。

②同步電機效率較異步電機稍高，在2000KW以上的電動機選型時，一般要考慮是否選用同步電機。但是，同步機因為有勵磁繞組和滑環(huán)，需要操作工人有較高的水平來控制勵磁，另外，比起異步電機的免維護來，維護工作量較大；所以，現(xiàn)在2500KW以下的電動機，現(xiàn)在大多選擇異步電機。在功率較小時，效率的差別已經(jīng)變得微不足道了。

③異步電機簡單，成本低，易于安裝、使用和維護，所以受到廣泛使用。缺點是效率低，功率因數(shù)低對電網(wǎng)不利。而同步電機效率高是容性負載，可改善電網(wǎng)功率因數(shù)。

④同步機需要勵磁電壓、電流調(diào)節(jié)，異步機則不需；同步機可以給系統(tǒng)補償無功，異步機需要專門設(shè)備增加功率補償。

⑤同步電機的主要運行方式有三種，即作為發(fā)電機、電動機和補償機運行。作為發(fā)電機運行是同步電機最主要的運行方式，作為電動機運行是同步電機的另一種重要的運行方式。同步電動機的功率因數(shù)可以調(diào)節(jié)，在不要求調(diào)速的場合，應(yīng)用大型同步電動機可以提高運行效率。近年來，小型同步電動機在變頻調(diào)速系統(tǒng)中開始得到較多地應(yīng)用。同步電機還可以接于電網(wǎng)作為同步補償機。這時電機不帶任何機械負載，靠調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子中的勵磁電流向電網(wǎng)發(fā)出所需的感性或者容性無功功率，以達到改善電網(wǎng)功率因數(shù)或者調(diào)節(jié)電網(wǎng)電壓的目的。一般的應(yīng)用場合做為設(shè)備驅(qū)動選擇異步電動機就可以了。