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同步電機

編輯

同步電機和感應電機一樣是一種常用的交流電機。特點是：穩態運行時，轉子的轉速和電網頻率之間有不變的關系n=ns=60f/p，ns成為同步轉速。若電網的頻率不變，則穩態時同步電機的轉速恒為常數而與負載的大小無關。同步電機分為同步發電機和同步電動機。現代發電廠中的交流機以同步電機為主。

工作原理

主磁場的建立：勵磁繞組通以直流勵磁電流，建立極性相間的勵磁磁場，即建立起主磁場。

載流導體：三相對稱的電樞繞組充當功率繞組，成為感應電勢或者感應電流的載體。

切割運動：原動機拖動轉子旋轉（給電機輸入機械能），極性相間的勵磁磁場隨軸一起旋轉并順次切割定子各相繞組（相當于繞組的導體反向切割勵磁磁場

交變電勢的產生：由于電樞繞組與主磁場之間的相對切割運動，電樞繞組中將會感應出大小和方向按周期性變化的三 相 對稱交變電勢。通過引出線，即可提供交流電源。

交變性與對稱性：由于旋轉磁場極性相間，使得感應電勢的極性十分交變；由于電樞繞組的對稱性，保證了感應電勢的三相對稱性

一、交流同步電動機

交流同步電動機是一種恒速驅動電動機，其轉子轉速與電源頻率保持恒定的比例關系，被廣泛應用于電子儀器儀表、現代十分辦公設備、紡織機械等。

二、永磁同步電動機

永磁同步電動機屬于異步啟動永磁同步電動機，其磁場系統由一個或多個永磁體組成，通常是在用鑄鋁或銅條焊接而成的籠型轉子的內部，按所需的極數裝鑲有永磁體的磁極。定子結構與異步電動機類似。

當定子繞組接通電源后，電動機以異步電動機原理起動動轉，加速運轉至同步轉速時，由轉子永磁磁場和定子磁場產生的同步電磁轉矩（由轉子永磁磁場產生的電磁轉矩與定子磁場產生的磁阻轉矩合成）將轉子牽入同步，電動機進入同步運行。

磁阻同步電動機 磁阻同步電動機也稱反應式同步電動機，是利用轉子交軸和直軸磁阻不等而產生磁阻轉矩的同步電動機，其定子與異步電動機的定子結構類似，只是轉子結構不同。

三、磁阻同步電動機

同籠型異步電動機演變來的，為了使電動機能產生異步起動轉矩，轉子還設有籠型鑄鋁繞阻。轉子上開設有與定子極數相對應的反應槽（僅有凸極部分的作用，無勵磁繞組和永十分久磁鐵），用來產生磁阻同步轉矩。根據轉子上反應槽的結構的不同，可分為內反應式轉子、外反應式轉子和內外反應式轉子，其中，外反應式轉子反應槽開地轉子外圓，使其直軸與交軸方向氣隙不等。內反應式轉子的內部開有溝槽，使交軸方向磁通受阻，磁阻加大。內外反應式轉子結合以上兩種轉子的結構特點，直軸與交軸差別較大，使電動機的力能較大。磁阻同步電動機也分為單相電容運轉式、單相電容起動式、單相雙值電容式等多種類型。

四、磁滯同步電動機

磁滯同步電動機是利用磁滯材料產生磁滯轉矩而工作的同步電動機。它分為內轉子式磁滯同步電動機、外轉子式磁滯同步電動機和單相罩極式磁滯同步電動機。

內轉子式磁滯同步電動機的轉子結構為隱極式，外觀為光滑的圓柱體，轉子上無繞組，但鐵心外圓上有用磁滯材料制成的環狀有效層。

定子繞組接通電源后，產生的旋轉磁場使磁滯轉子產生異步轉矩而起動旋轉，隨后自行牽入同步運轉狀態。在電動機異步運行時，定子旋轉磁場以轉差頻率反復地磁化轉子；在同步運行時，轉子上的磁滯材料被磁化而出現了永磁磁極，從而產生同步轉矩。軟啟動器采用三相反并聯晶閘管作為調壓器，將其接入電源和電動機定子之間。這種電路如三相全控橋式整流電路。使用軟啟動器啟動電動機時，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動機逐漸加速，直到晶閘管全導通，電動機工作在額定電壓的機械特性上，實現平滑啟動，降低啟動電流，避免啟動過流跳閘。待電機達到額定轉數時，啟動過程結束，軟啟動器自動用旁路接觸器取代已完成任務的晶閘管，為電動機正常運轉提供額定電壓，以降低晶閘管的熱損耗，延長軟啟動器的使用壽命，提高其工作效率，又使電網避免了諧波污染。軟啟動器同時還提供軟停車功能，軟停車與軟啟動過程相反，電壓逐漸降低，轉數逐漸下降到零，避免自由停車引起的轉矩沖擊。