同期モーターと誘導モーターの違い: 数式 & 選択 (2026 ガイド)
簡単な回答
あ 同期モーター 正確に電源の同期速度で動作します (Ns = 120f/P) と ゼロスリップ, その間 誘導電動機 常にNよりわずかに遅く回転しますs—そのスリップ s = (Ns−Nr)/Ns ローター電流を誘導し、トルクを生成するものです. 実際の決定的な違いは始動と力率です: 誘導モーターは自己始動式です, 頑丈な, 常に遅れ無効電流を引き込みます; 同期モーターには始動補助が必要です (ダンパー巻線またはVFD) しかし、過度に興奮する可能性があります 先頭に立って 力率を改善し、コンデンサのような無効電力も供給します.
効率は同等 - IE3/IE4 の導入率は約 89 ～ 96% に達します, PMSM 同期 ~93 ～ 98% - ただし、同期機のコストは 30 ～ 50% 高く、定速または力率補正が必要な場合にのみ指定されます。. どちらも次のように構築されています IEC 60034 と MGはありません 1; 汎用の可変負荷ドライブには誘導を選択し、精度には同期を選択します, 定速, または事後補償義務.
同期モーターと誘導モーターとは?
どちらも三相です ACモーター ステータが生成する回転磁界を使用するもの (RMF). それらは、ローターがそのフィールドとどのように相互作用するかという点で異なります。そして、その 1 つの違いが以下のすべての比較の原動力となります。.
同期モーター (意味)
同期モーターは二重励磁の機械です: ステータには三相交流が供給されます, ローターには別の DC 励磁が与えられます (スリップリング経由, ブラシレスエキサイター, または永久磁石). ローターフィールド 磁気的にロックします ステータ RMF に伝達され、正確に同期した速度で回転します。, Ns = 120f/P, 負荷に関係なく. 速度は供給周波数と極数によって決まります; 負荷はトルクのみを変更します (負荷) 角度, 回転数ではありません. 主要なサブタイプ: PMSM (永久磁石), 創傷フィールド (凸型/円筒型ローター), 気が進まない, およびヒステリシスモーター.
誘導電動機 (意味)
誘導電動機は単励磁機です: ステーターのみがACを受信します. ローター電流は 誘発された ローター速度とRMFの間の滑りによる電磁誘導による. トルクには相対運動が必要なため, ローターは N よりも遅く回転する必要がありますs—この速度差は スリップ. サブタイプ: かご (産業用ユニットの 80% 以上, 最も単純な) そしてワインドローター (スリップリング, 高始動トルクまたは速度制御用).
| 側面 | 同期 | 誘導 |
|---|---|---|
| 励起 | 二重に興奮 (ACステータ + DCローター) | ひとりで興奮 (ACステータのみ) |
| ローター速度 | = Ns (ゼロスリップ) | < Ns (2 ～ 5% のスリップ) |
| トルク源 | 磁気ロック | スリップによるローター電流の誘導 |
| 自己始動式 | いいえ | はい |
同期モーターと誘導モーターの仕組み?
ステーターは両方とも同じです: 三相巻線は N に回転磁界を生成します。s. ローターで何が起こっているかがすべてです.
ステップ 1 — 回転磁場
平衡三相交流をステータに印加すると、N のボアの周りをスイープする磁界が生成されます。s = 120f/P (例えば, 1,500 4 極マシンの RPM 50 Hz; 1,800 回転数オン 60 Hz).
ステップ 2 — 同期モーター: 磁気ロック
ローターは独自の DC または永久磁石フィールドを保持します。. 速度まで引き上げたら (ダンパー巻線により, ポニーモーター, または VFD ランプ), その極は固定子の磁界にロックされ、段階的に回転します。すべての荷重でゼロスリップ. 負荷が引き抜きトルクを超える場合, マシンが同期を失い、停止してしまう. 負荷の変化によりトルクが変化する (負荷) 角度ではあるが速度ではない.
ステップ 3 — 誘導モーター: スリップがトルクを生み出す
ローターがショートしたケージです. RMF は固定をカットします (またはそれより遅い) ローターバー, 誘導電流 (ファラデーの法則). その電流によりローター磁界が形成され、これがステーター磁界に引きずられます。, トルクを生み出す. トルクが存在する のみ ローターが遅れているため、スリップがありません, 誘導電流なし, トルクがない. 負荷がかかっている状態, スリップが大きくなる, 誘導電流が上昇する, 負荷と釣り合うまでトルクが増加します.
ステップ 4 — 力率の動作
誘導モーターは常に電源から磁化電流を引き出します。, したがって、それはで実行されます 遅れている 力率 (全負荷時 ≈0.8 ～ 0.9, 軽負荷時は 0.3 ～ 0.4 ほど悪い). 同期モーターの界磁電流は調整可能です: 興奮不足 = 遅れている, 通常 = 統一, 過度に興奮している = 先頭に立って—その後、コンデンサバンクのように VAR をエクスポートできます (ある “同期コンデンサー”).
同期モーターと誘導モーター: 機能の比較
これは、購入者が実際に仕様書に貼り付ける決定表を並べて示したものです。. すべての行に IEC が反映されています 60034 / MGはありません 1 行動.
| パラメーター | 同期モーター | 誘導電動機 |
|---|---|---|
| 速度 vs Ns | まさにNs | N以下s (2 ～ 5% のスリップ) |
| スリップ | ゼロ | ゼロ以外の (トルクに欠かせない) |
| 励起 | 二重に興奮 (交流 + DC) | ひとりで興奮 (交流のみ) |
| 自己始動式 | いいえ (ダンパー/VFD/ポニーが必要) | はい |
| 力率 | 調整可能: 遅れている / 団結 / 先頭に立って | 常に遅れている (0.8–0.9FL) |
| 効率 | PMSM 93 ～ 98%; まで大きい 98% | IE3 89–94%; IE4 91 ～ 96% |
| 速度の安定性 | 絶え間ない (負荷に依存しない) | 負荷により若干変化 |
| 開始トルク | 固有のものはありません; 援助が必要です | 中～高 (DOL/スターデルタ) |
| 料金 | 30–50%高い | より低い |
| メンテナンス | 適度 (エキサイター/スリップリング) | 非常に低い (檻＝頑丈) |
| 速度制御 | VFD / フィールドのみ | VFD, ポールチェンジ, ローター抵抗 |
| 狩猟 | 負荷ステップ下で可能 (ダンパーが減少する) | なし |
| 一般的な使用方法 | 定速, PF補正, >1 MW | 汎用, 変動負荷 |
経験則: あらゆるセルフスタートに, コスト重視の, 可変負荷ドライブ (パンプス, ファン, コンベア) 誘導電動機が勝つ. 正確な速度が必要な場合にのみ同期を使用してください, 進み力率, または、効率性と VAR サポートによって 30 ～ 50% のプレミアムが回収される大規模な継続負荷.
エンジニアリングデータ & 数式
これらの方程式を使用して速度を予測します, スリップ, データシートなしのトルクとトルク.
重要な公式
| 量 | 式 | 意味 |
|---|---|---|
| 同期速度 | Ns = 120・f / P | f = 供給Hz, P = 極. どちらのモータータイプでも同じ. |
| スリップ (分数) | s = (Ns − Nr) / Ns | 同期の場合はゼロ; 0.02全負荷時の誘導の場合 -0.05. |
| ローター速度 (誘導) | Nr = Ns·(1 − s) | 誘導電動機の実速度. |
| すべり周波数 | fスリップ = s・f | ローター電流周波数; 誘導EMFを設定します. |
| 引抜トルク | T最大 ∝ V² (誘導) | これを超えて, 誘導ストール; 同期は同期を失います. |
| 力率 (同期します。) | Iで調整f (界磁電流) | V カーブ: 最小電機子電流 = ユニティ PF. |
動作例 — 4 極, 50 Hz
- 同期速度: Ns = 120・50 / 4 = 1,500 回転数.
- 誘導電動機 4% 全荷重スリップ: Nr = 1,500・(1 − 0.04) = 1,440 回転数.
- スリップ速度: Ns − Nr = 60 回転数; すべり周波数 = 0.04・50 = 2 Hz.
- 同じ電源の同期モーターは、 1,500 回転数 無負荷からプルアウトまで - ±60 RPM ドリフトの場合に便利 (2%) 受け入れられない.
効率クラス (IEC 60034-30-1)
| IEクラス | 誘導 (典型的な) | 同期 / PMSM (典型的な) |
|---|---|---|
| IE2 | 標準 | — |
| IE3 | 89–94％ | — |
| IE4 | 91–96% | 93–97% |
| IE5 | スーパープレミアム (珍しいケージ) | 96–98% (軸方向磁束, PMSM) |
絶縁温度制限 (IEC 60034-1)
| クラス | 最高巻取温度 | 使用 |
|---|---|---|
| B | 130 ℃ | 汎用, 低い義務 |
| ふ | 155 ℃ | ほとんどの産業用誘導/同期 |
| H | 180 ℃ | トラクション, 高環境, 同封された |
長寿命を実現するため、クラス B の立ち上がりでクラス F 絶縁を実現 (≈40 °C マージン) 上記のレートを下げます 40 周囲温度 °C (あたり) IEC 60034-1. によると、 IEA, モーター効率のアップグレードは、最も費用対効果の高い産業用省エネ対策の 1 つです, と エネルギー省 モーターシステムは産業用電力の約 70% を消費することに注意してください.
各モーターの最適な用途
| 応用 | 推奨タイプ | なぜ |
|---|---|---|
| パンプス, ファン, ブロワー, コンベア | 誘導 (IE4ケージ) | 自己始動式, 安い, 頑丈な, VFD対応 |
| 家庭用電化製品, コンプレッサー | 誘導 | 低コスト, メンテナンスフリー |
| EVのトラクション (テスラ型) | 誘導またはPMSM | 高トルク, 単純, 刺激的ではない |
| 定速ミル, 破砕機, >1 MW | 同期 | 正確な速度, 全負荷時の高効率 |
| 力率改善 (プラントVAR) | 同期 (興奮しすぎた) | リーディングPF, コンデンサーとして機能する |
| CNC, ロボット工学, 繊維/紙の精度 | PMSM (同期サーボ) | 一定速度, 高い動的精度 |
EVの重複に注意: テスラ モデル S は 誘導 リアユニット, 一方、最新の EV のほとんどは 永久磁石同期式 (PMSM) マシン - それぞれのコストとトレードオフ, レアアースへの依存, と効率.
ACモーター選定ガイド (ステップバイステップ)
- 速度要件を修正する. 速度が正確に N でなければならない場合s (または VFD 設定値にロック) 負荷に依存しない, 同期/PMSM の計画; ±2～5%のドリフトが問題ない場合, 誘導はもっと簡単です.
- 力率のニーズを確認する. プラントに遅れ PF が発生した場合, 過励磁された同期モーターは、負荷の駆動中にそれを修正します。これには 2 つの仕事があります。, 1台のマシン.
- 義務を定義する. 継続的, 定荷重 >1 MW は同期効率を優先します; 頻繁な始動/停止または変動負荷は誘導を優先します。.
- 同期速度の計算. Ns = 120f/P; 必要なベーススピードに合わせてポールを選択してください, 次に制御用の VFD を追加します.
- サイズ トルク, 力だけではない. 誘導始動トルクはローターの設計に依存します (DOL vs スターデルタ vs ローター抵抗); 同期では、N に達するにはダンパー巻線または VFD ランプが必要ですs.
- 効率クラスの確認. IE4を指定してください (または IE5 PMSM) 当たり IEC 60034-30-1; 稼働時間に応じて保険料が戻ってくることを確認する.
- メカニカルインターフェース. IEC B5/B14 または NEMA C 面フランジを選択し、シャフト/ブレーキ/エンコーダのオプションを確認します。.
- 基準の検証. 引用先 MGはありません 1 と IEC 60034; IEEE に準拠したテスト 112.
AC モーターのよくある間違い
| 間違い | 結果 | 修理 |
|---|---|---|
| 同期モーターが自己始動すると仮定すると | ローターがNに達することはありませんs; 正味トルクがない | ダンパー巻線を追加する, ポニーモーター, または VFD ランプ |
| 誘導ニーズスリップを忘れる | Nに当たると信じてs; カップリングのサイズが間違っています | Nのためのデザインr = Ns(1−s), Nではありませんs |
| VAR バジェットなしの過剰な同期 | 最先端のPFトリップ保護 / 過電圧 | V カーブ統一点での界磁電流を設定します |
| ネームプレートの電源のみに基づくサイジング | 熱または始動トルクの故障 | デューティサイクルトルクのサイズ + 開始メソッド |
| 誘導時の軽負荷 PF を無視する | 悪い 0.3 ～ 0.4 PF, 違約金 | キャップまたは同期コンデンサーを追加します |
| 一定速度が必要な場合に VFD をスキップする | 無駄な効率 / サージ電流 | ソフトスタートに VFD を使用する + 正確な制御 |
ACモーターのトラブルシューティング表
| 問題 | 考えられる原因 | 解決 |
|---|---|---|
| 誘導過熱, 高電流を引き込みます | 過負荷, 低い電圧, ハイスリップ | 負荷を軽減する; チェックV; 冷却を確認する; もちろん |
| 誘導が始まらない (ハム, スピンなし) | 単相, オープンローターバー | 供給バランスを確認する; メガボディ; ローターを交換する |
| 同期はステップに引き込まれません | スタートエイドなし / 助走時にフィールドオフ | ダンパー巻線または VFD ランプを使用する; フィールドを活性化する |
| 同期は負荷がかかると同期を失います | 負荷 > 引き抜きトルク | マシンの大型化または負荷の軽減; チェックV |
| 同期ハンティング / 発振 | 突然の負荷ステップ, 弱いダンパー | ダンパーバーの強化; 負荷ランプをソフトにする |
| 誘導の力率が悪い | 軽負荷, 補償なし | キャップを追加するか、同期に切り替えます (興奮しすぎた) |
| 過度の振動 | アンバランス, ベアリングの摩耗, 位置ずれ | バランスローター; ベアリングを交換する; カップリングを調整する |
| 絶縁不良 | 過熱, 水分, 電圧スパイク | クラス評価を確認する; 乾燥/ニス; VFD で dv/dt フィルターを使用する |
よくある質問
同期モーターと誘導モーターの主な違いは何ですか?
同期モーターは正確に同期速度 N で回転します。s = 120f/P (スリップなし), 一方、誘導モーターは常にわずかに遅く動作します。その滑り s = (Ns−Nr)/Ns トルクを生成するローター電流を誘導します. 同期マシンは二重励起になります (交流 + DCローター); 誘導機は単一励磁されます (交流のみ).
同期モーターが自己始動しないのはなぜですか?
静止している場合、ローターは高速で回転するステーターの磁界に即座に追従することができません。, そのため安定したトルクが発生しません. ダンパーが必要だ (かご) 非同期始動用の巻線, ポニーモーター, または周波数をゼロから N までランプする VFDs.
どのモーターの効率が良いか?
トップエンドでも同等: IE3/IE4 の導入は最大 89 ～ 96% に達します, 一方、PMSM 同期は最大 93 ～ 98% に達し、大規模な同期マシンは最大 93 ～ 98% に達します。 98%. 同期プレミアム (30–50%のコスト) 継続的な高出力または一定速度の作業でのみ利益が得られます.
誘導電動機は力率を改善できるか?
いいえ. 誘導電動機には常に遅れ励磁電流が流れます。 (0.8全負荷時 -0.9, 0.3 ～ 0.4 光程度). 過励磁時に、優れた力率で動作し、コンデンサ バンクのように VAR を供給できるのは同期モータだけです.
誘導モーターは同期速度に達することができるでしょうか?
いいえ. 滑りがなければ相対運動はありません, 誘導ローター起電力なし, そしてトルクも無い. 漸近的に N に近づきますs ゼロ負荷およびゼロ損失の場合のみ - 実際には行われない.
業界でより多く使用されているモーターはどれですか?
誘導電動機が主流 (以上 90% 設置されている空調機の数) 彼らは自己スタート型だから, 頑丈な, そして安い. 同期モーターは定速用に予約されています, 力率改善, または大きい (>>1 MW) 連続負荷.
AC に Greensky を選ぶ理由 & 精密モーターソリューション?
Greensky は、中国に拠点を置く B2B モーター メーカーです。 IE3/IE4高効率三相誘導電動機, 永久磁石同期式 (PMSM) 機械, 統合されたBLDCサーボ & ギアモーターユニットを世界中の OEM に提供. すべてのユニットは次のように構築されています IEC 60034 と MGはありません 1 寸法, 効率クラス, と絶縁限界 (クラスF/B上昇).
- 完全なACポートフォリオ—かご誘導 (0.18–315kW) および PMSM 同期, ソフトスタートと正確な速度制御のための VFD 対応設計.
- 効率コンプライアンス—IE4を標準搭載, IE5 PMSM オプション, 完全なテストデータ IEEE 112 リクエストに応じて.
- エンジニアリングサポート—私たちはNを実行しますs = 120f/P, スリップ, 上記の力率チェックにより、ユニットのデューティ サイクルと起動方法に応じたサイズが決定されます。, 銘板の力だけではない.
- 柔軟なMOQ & カスタマイズ—IEC B5/B14 または NEMA C 面フランジ, ブレーキ, エンコーダ, そして一致しました ギアモーター 定速または精密負荷用.
コストが最適化された誘導ドライブが必要か、それとも優れた力率を備えた定速 PMSM が必要か, 私たちのチームは数週間でプロトタイプを納品し、大規模な生産を実現します. 見積もりを依頼する あなたのスピードで, トルク, 力率要件.
関連書籍
参照
- IEC 60034-1: 回転電機 ― 定格と性能 (スピード, 絶縁, アンビエント). https://webstore.iec.ch/publication/56936
- IEC 60034-30-1: 効率クラス (IE1～IE5) 低電圧モーター用. https://webstore.iec.ch/publication/63493
- MGはありません 1: モーターと発電機 - 寸法, パフォーマンス, スリップ & テスト. https://www.nema.org/standards/view/mg-1
- IEEE規格 112: 多相誘導の標準試験手順 & 同期モーター. https://standards.ieee.org/ieee/112/590/
- 私たち. エネルギー省: モーターと駆動システムの性能の向上 (モーターシステムは産業用電力の約 70%). https://www.energy.gov/eere/amo/improving-motor-and-drive-system-performance
- 国際エネルギー機関 (IEA): 産業用の最大の省エネ対策としてのモーター効率. https://www.iea.org/
- シーメンス: 低電圧モーターのポートフォリオ & 同期/誘導選択メモ. https://www.siemens.com/global/en/products/drives/motors.html
- ABB: 電動モーターと駆動効率ガイド (IEC/NEMA). https://new.abb.com/motors-generators
- SKF: ベアリングの選択 & モーターシャフトのL10寿命. https://www.skf.com/group/products/bearings-units-housings
- マクソン / ファウルハーバー技術ライブラリ: 同期 (BLDC/PMSM) vs 誘導の基本. https://www.maxongroup.com/maxon/view/content/design-in
