א. הבדלים מרכזיים: מעקרונות עבודה ועד למאפיינים מרכזיים

1. יחסי מהירות: ההגדרה הבסיסית של סינכרוניות ואסינכרוניות

• מנועים סינכרונייםמהירות הרוטור (n) שווה בדיוק למהירות הסינכרונית (n₀) (כלומר, n = n₀). הרוטור דורש מקור עירור נוסף (כגון מגנטים קבועים או סליל עירור המסופק עם זרם ישר) כדי לייצר שדה מגנטי קבוע, אשר "עוקב באופן סינכרוני" אחר סיבוב השדה המגנטי המסתובב של הסטטור. אין יחס החלקה (s = (n₀ – n)/n₀ = 0).
• מנועים אסינכרונייםמהירות הרוטור (n) תמיד נמוכה ממהירות הסינכרונית (n₀) (כלומר, n

2. מבנה וביצועים: ביטויים ספציפיים של הבדלים מורחבים

• מורכבות מבניתלמנועים סינכרוניים מבנה מורכב יותר ועלויות ייצור גבוהות יותר עקב הצורך בהתקני עירור (כגון מגנטים קבועים, סלילי עירור או טבעות החלקה). לעומת זאת, למנועים אסינכרוניים יש רוטור המורכב רק מסלילי אלומיניום יצוק או מוט נחושת, ללא רכיבי עירור, וכתוצאה מכך מבנה פשוט, עלות נמוכה ותחזוקה קלה יותר.
• יעילות וגורם הספקעל ידי כוונון זרם העירור, מנועים סינכרוניים יכולים להשיג מקדם הספק של 1 או אפילו מוביל, מה שעוזר לשפר את מקדם ההספק של רשת החשמל. יש להם גם יעילות גבוהה יותר תחת עומסים מדורגים (בדרך כלל גבוה ב-3% - 5% ממנועים אסינכרוניים בעלי אותו הספק). עם זאת, למנועים אסינכרוניים תמיד יש מקדם הספק בפיגור (בדרך כלל 0.7 - 0.9), והיעילות שלהם יורדת משמעותית תחת עומסים קלים (למשל, בקצב עומס של 30%, היעילות היא רק כ-50% מזו שמתחת לעומס מדורג).
• מאפייני ויסות מהירותמהירותם של מנועים סינכרוניים עוקבת בקפדנות אחר התדר וניתן לכוונן אותה רק באמצעות המרת תדר, וכתוצאה מכך נוצר טווח ויסות מהירות צר יחסית (בדרך כלל תלוי בבקרת המרת תדר מדויקת). ניתן לווסת את מהירותם של מנועים אסינכרוניים באמצעות שינוי מתח, המרת תדר ושיטות אחרות; טכנולוגיית ויסות המהירות שלהם בוגרת ומתאימה לתרחישי ויסות מהירות בעלי דיוק בינוני עד נמוך.

II. בחירת יישום: התאמת מאפיינים לדרישות התרחיש

1. מנועים סינכרוניים: מתאים לתרחישים בעלי דיוק גבוה וביקוש גבוה

• תרחישי בקרת מהירות מדויקיםיישומים כגון סיבוב צירים במכונות טקסטיל וגירים ראשיים בכלי מכונה מדויקים דורשים מהירות קבועה (ללא תנודות מהירות). מהירות המנועים הסינכרוניים מסונכרנת בקפדנות עם התדר, ותחת בקרת המרת תדר, דיוק המהירות יכול להגיע ל-±0.1%, תוך הימנעות מסחיפת מהירות הנגרמת על ידי יחס ההחלקה של מנועים אסינכרוניים ומבטיחה אחידות חוט ודיוק עיבוד של כלי מכונה.
• תרחישים בעלי צריכת אנרגיה גבוהה וחסכוניים באנרגיהדוגמאות לכך כוללות גנרטורים של טורבינות בתחנות כוח תרמיות גדולות ומדחסים תעשייתיים (בדרך כלל עם הספק של 1000 קילוואט ומעלה). מנועים סינכרוניים מציעים יעילות גבוהה ומקדמי הספק מתכווננים. עבור מדחס של 1000 קילוואט, לדוגמה, מנוע סינכרוני צורך כ-120,000 קילוואט-שעה פחות חשמל בשנה (מחושב על סמך 8000 שעות פעולה בשנה והפרש יעילות של 1.5%) בהשוואה למנוע אסינכרוני. בנוסף, הם יכולים לקזז הספק ריאקטיבי בפיגור ברשת החשמל, ובכך להפחית הפסדי רשת.
• תרחישים מיוחדים של מהירות נמוכהגנרטורים הידרואלקטריים גדולים (עם מהירויות בדרך כלל

2. מנועים אסינכרוניים: מתאים לתרחישים כלליים ובעלות נמוכה

• תרחישי הנעה כלליים של צריכת חשמל בינונית ונמוכהאלה כוללים מדחסים למיזוג אוויר ביתי ומנועים למסועים תעשייתיים (בדרך כלל בהספק של פחות מ-100 קילוואט). תרחישים כאלה דורשים דרישות נמוכות לדיוק מהירות (מה שמאפשר תנודת מהירות של ±1%). למנועים אסינכרוניים יש מבנה פשוט, עלותם רק 60% - 70% מזו של מנועים סינכרוניים בעלי אותו הספק, וקלים לתחזוקה (ללא בלאי על רכיבי העירור), מה שהופך אותם למסוגלים לענות על צרכי הנהיגה בסיסיים.
• תרחישי הפעלה תכופים ועומס משתנהיישומים כמו מכונות גרירה למעליות ומאווררים קטנים עד בינוניים (הדורשים פעולות התחלה-עצירה תכופות או תנודות בעומס) הם אופייניים. למנועים אסינכרוניים יש מומנט התחלה בינוני (בדרך כלל פי 1.5-2 מהמומנט המדורג), וזרם ההתחלה שלהם ניתן לשליטה באמצעות מתנעים רכים, מה שהופך אותם למתאימים למחזורי התחלה-עצירה תכופים. מנועים סינכרוניים, לעומת זאת, דורשים התקנים נוספים (כגון סלילי ריסון) כדי להתגבר על "אובדן סנכרון" במהלך ההפעלה, מה שמביא לבקרת הפעלה מורכבת והופך אותם ללא מתאימים לתרחישי התחלה-עצירה תכופים.
• תרחישים בעלי עלות נמוכה ותחזוקה קלהמשאבות השקיה חקלאיות ומכונות קטנות (עם תקציבים מוגבלים ותנאי תחזוקה פשוטים) שייכות לכאן. למנועים אסינכרוניים אין רכיבים פגיעים כגון טבעות החלקה או סלילי עירור, עם זמן ממוצע בין תקלות (MTBF) של מעל 20,000 שעות. לעומת זאת, מנועים סינכרוניים מתמודדים עם בעיות כגון הזדקנות מגנט קבוע וכשלים בסלילי עירור, הדורשות תחזוקה מקצועית ומגדילות את העלויות לטווח ארוך.

ג. סיכום: עקרונות ליבה של לוגיקת הבחירה