同步电机,和感应电机(即异步电机)一样是一种常用的交流电机。同步电机是电力系统的心脏,它是一种集旋转与静止、电磁变化与机械运动于一体,实现电能与机械能变换的元件,其动态性能十分复杂,而且其动态性能又对全电力系统的动态性能有极大影响。

1.同步电机的分类

 

根据励磁方式不同,同步电机可以分为电励磁同步电机和永磁同步电机

1、电励磁同步电机

它的转子做成显极式的,安装在磁极铁芯上面的磁场线圈是相互串联的,接成具有交替相反的极性,并有两根引线连接到装在轴上的两只滑环上面。磁场线圈是由一只小型直流发电机或蓄电池来激励,在大多数同步电动机中,直流发电机是装在电动机轴上的,用以供应转子磁极线圈的励磁电流。由于这种同步电动机不能自动启动,所以在转子上还装有鼠笼式绕组而作为电动机启动之用。鼠笼绕组放在转子的周围,结构与异步电动机相似。

当在定子绕组通上三相交流电源时,电动机内就产生了一个旋转磁场,鼠笼绕组切割磁力线而产生感应电流,从而使电动机旋转起来。电动机旋转之后,其速度慢慢增高到稍低于旋转磁场的转速,此时转子磁场线圈经由直流电来激励,使转子上面形成一定的磁极,这些磁极就企图跟踪定子上的旋转磁极,这样就增加电动机转子的速率直至与旋转磁场同步旋转为止。

2、永磁同步电机

转子不励磁的同步电动机能够运用于单相电源上,也能运用于多相电源上。这种电动机中,有一种的定子绕组与分相电动机或多相电动机的定子相似,同时有一个鼠笼转子,而转子的表面切成平面。所以是属于显极转子,转子磁极是由一种磁化钢做成的,而且能够经常保持磁性。鼠笼绕组是用来产生启动转矩的,而当电动机旋转到一定的转速时,转子显极就跟住定子线圈的电流频率而达到同步。显极的极性是由定子感应出来的,因此它的数目应和定子上极数相等,当电动机转到它应有的速度时,鼠笼绕组就失去了作用,维持旋转是靠着转子与磁极跟住定子磁极,使之同步。

同步电机的分类

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2.同步电机工作原理

 

同步电动机工作时,定子的三相绕组中通入三相对称电流,转子的励磁绕组通入直流电流。在定子三相对称绕组中通入三相交变电流时,将在气隙中产生旋转磁场。在转子励磁绕组中通人直流电流时,将产生极性恒定的静止磁场。若转子磁场的磁极对数与定子磁场的磁极对数相等,转子磁场因受定子磁场磁拉力作用而随定子旋转磁场同步旋转,即转子以等同于旋转磁场的速度、方向旋转,这就是同步电动机的基本工作原理。

同步电机工作原理

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3.同步电机的特点

 

稳态运行时,转子的转速和电网频率之间有不变的关系n═ns═60f/p,ns称为同步转速。若电网的频率不变,则稳态时同步电机的转速恒为常数而与负载的大小无关。

同步电机的特点

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4.同步电机的用途

 

同步电动机具有改善电网功率因数的作用,且转速不随负载的变化而改变,因此在不需要调速而功率 又较大的场合,如驱动大型的空气压缩机、预磨机、鼓风机和水泵等,多采用同步电动机。另外,同步补偿机实际上就是一台空载运行的同步电动机,主要用于变电站或大型工、矿企业中,专 门用来调节电网的无功功率,补偿电网的功率因数。

同步电机的用途

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