同步電動機
簡介
轉子轉速與定子鏇轉磁場的轉速相同的交流電機。其轉子轉速n與磁極對數p、電源頻率f之間滿足n=60f/p。轉速n決定於電源頻率f,故電源頻率一定時,轉速不變,且與負載無關。具有運行穩定性高和過載能力大等特點。常用於多機同步傳動系統、精密調速穩速系統和大型設備(如軋鋼機)等。同步電動機是屬於交流電機,定子繞組與異步電動機相同。它的轉子鏇轉速度與定子繞組所產生的鏇轉磁場的速度是一樣的,所以稱為同步電動機。正由於這樣,同步電動機的電流在相位上是超前於電壓的,即同步電動機是一個容性負載。為此,在很多時候,同步電動機是用以改進供電系統的功率因數的。
特點
![電動機](/img/b/037/nBnauM3XwQDN5kTO5UDNyQDO5MTM2QjN5ETNyQTNwAzMxAzL1QzL0EzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
結構
同步電動機的結構和同步發電機基本相同,轉子也分凸極和隱極。但大多數同步電動機為凸極式。安裝形式也分臥式和立式。為了解決同步電動機的啟動問題,在其轉子上一般裝有起動繞組。它還可以在運行中抑制振盪,故又稱阻尼繞組。除了上述傳統結構外,還有一種無滑動接觸的爪極式轉子結構。 以6極電機為例,在轉軸上相向地裝上兩組爪形磁極。一組在爪盤上沿軸向向右伸出3個極身;另一組反向安裝在右邊,使爪盤上沿軸向向左伸出3個極身。 兩組磁極的極性相反。磁極的外圓周表面裝配後,不再象一般凸極電機那樣呈圓瓦面,而是楔形瓦面,即一端的極弧較另一端長,整個轉子形狀如圖。勵磁繞組裝在兩側磁軛外緣。它產生的磁通經過N、S極間的側向主氣隙gm、轉子和定子間的軸向氣隙g1和g2,再經端蓋和機座而閉合,如圖中虛線所示。![同步電動機](/img/a/89b/nBnauM3X2IjN4UjM3AzMxgDM5ETMwADMwADMwADMwADMxAzLzEzL2IzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmLxE2LvoDc0RHa.jpg)
起動 同步電動機僅在同步轉速下才能產生平均的轉矩。如在起動時立即將定子接入電網而轉子加直流勵磁,則定子鏇轉磁場立即以同步轉速鏇轉,而轉子磁場因轉子有慣性而暫時靜止不動,此時所產生的電磁轉矩將正負交變而其平均值為零,故電動機無法自行起動。要起動同步電動機須藉助其他方法,主要有以下兩種方法。①異步起動法:在電動機主磁極極靴上裝設籠型起動繞組。起動時,先使勵磁繞組通過電阻短接,而後將定子繞組接入電網。依靠起動繞組的異步電磁轉矩使電動機升速到接近同步轉速,再將勵磁電流通入勵磁繞組,建立主極磁場,即可依靠同步電磁轉矩,將電動機轉子牽入同步轉速。②輔助電動機起動法:通常選用與同步電動機同極數的感應電動機(容量約為主機的10~15%)作為輔助電動機,拖動主機到接近同步轉速,再將電源切換到主機定子,勵磁電流通入勵磁繞組,將主機牽入同步轉速。
![電動機](/img/1/5c0/nBnauM3XzYDN1YDN5MTOxQDO5MTM2QjN5ETNyQTNwAzMxAzLzkzLwIzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
起動
同步電動機僅在同步轉速下才能產生平均的轉矩。如在起動時立即將定子接入電網而轉子加直流勵磁,則定子鏇轉磁場立即以同步轉速鏇轉,而轉子磁場因轉子有慣性而暫時靜止不動,此時所產生的電磁轉矩將正負交變而其平均值為零,故電動機無法自行起動。要起動同步電動機須藉助其他方法,主要有以下兩種方法。①異步起動法:在電動機主磁極極靴上裝設籠型起動繞組。起動時,先使勵磁繞組通過電阻短接,而後將定子繞組接入電網。依靠起動繞組的異步電磁轉矩使電動機升速到接近同步轉速,再將勵磁電流通入勵磁繞組,建立主極磁場,即可依靠同步電磁轉矩,將電動機轉子牽入同步轉速。②輔助電動機起動法:通常選用與同步電動機同極數的感應電動機(容量約為主機的10~15%)作為輔助電動機,拖動主機到接近同步轉速,再將電源切換到主機定子,勵磁電流通入勵磁繞組,將主機牽入同步轉速。![嗯](/img/f/a55/nBnauM3X4YjN3QjM3MTOxQDO5MTM2QjN5ETNyQTNwAzMxAzLzkzLyEzLt92YucmbvRWdo5Cd0FmL0E2LvoDc0RHa.jpg)
分類
同步電動機在結構上大致有兩種:轉子用直流電進行勵磁
它的轉子做成顯極式的,安裝在磁極鐵芯上面的磁場線圈是相互串聯的,接成具有交替相反的極性,並有兩根引線連線到裝在軸上的兩隻滑環上面。磁場線圈是由一隻小型直流發電機或蓄電池來激勵,在大多數同步電動機中,直流發電機是裝在電動機軸上的,用以供應轉子磁極線圈的勵磁電流。
由於這種同步電動機不能自動啟動,所以在轉子上還裝有鼠籠式繞組而作為電動機啟動之用。鼠籠繞組放在轉子的周圍,結構與異步電動機相似。
當在定子繞組通上三相交流電源時,電動機內就產生了一個鏇轉磁場,鼠籠繞組切割磁力線而產生感應電流,從而使電動機鏇轉起來。電動機鏇轉之後,其速度慢慢增高到稍低於鏇轉磁場的轉速,此時轉子磁場線圈經由直流電來激勵,使轉子上面形成一定的磁極,這些磁極就企圖跟蹤定子上的鏇轉磁極,這樣就增加電動機轉子的速率直至與鏇轉磁場同步鏇轉為止。