同步電動機(jī)原理

ID:128229 · 發(fā)表于 2016-6-29 23:26

　　Synchronous Motor Principle
三相交流電動機(jī)是用三相交流電產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場來帶動電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的，有關(guān)旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生原理在前面已作介紹，在這里只介紹電機(jī)轉(zhuǎn)子是如何在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下旋轉(zhuǎn)的。
永磁交流同步電動機(jī)
最簡單的方法是在產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的空間放一永久磁鐵，該磁鐵就會跟著磁場旋轉(zhuǎn)了。下圖就是這樣一個永久磁鐵轉(zhuǎn)子。

永久磁鐵轉(zhuǎn)子
把永久磁鐵轉(zhuǎn)子放在能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的定子鐵芯中，它將會跟隨旋轉(zhuǎn)磁場同步旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場一致，故稱之為同步電動機(jī)，下圖便是一個永磁同步電動機(jī)模型的示意圖。

永磁同步電動機(jī)模型
下面是該三相交流同步電動機(jī)模型的動畫截圖，為看清線圈與磁力線，定子與轉(zhuǎn)子用半透明顯示。動畫中有輸入三相電流的變化波形，有旋轉(zhuǎn)磁場與跟著旋轉(zhuǎn)的永磁轉(zhuǎn)子。

永磁同步電動機(jī)動畫截圖
請觀看永磁轉(zhuǎn)子同步電動機(jī)原理模型3D動畫
永磁轉(zhuǎn)子同步電動機(jī)原理3D動畫

這個三相交流同步電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場只有一對磁極，永磁轉(zhuǎn)子也是一對磁極，轉(zhuǎn)速與交流電源相同，用50周的交流電供電時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速是每秒50轉(zhuǎn)。
電勵磁交流同步電動機(jī)
實際上的三相交流同步電動機(jī)轉(zhuǎn)子多數(shù)是電勵磁的，轉(zhuǎn)子上有勵磁繞組，用直流勵磁電源產(chǎn)生固定磁場，下圖是一個電勵磁三相交流同步電動機(jī)原理模型旋轉(zhuǎn)動畫的截圖。

電勵磁三相交流同步電動機(jī)模型
請觀看三相交流同步電動機(jī)原理3D動畫
三相交流同步電動機(jī)原理3D動畫

該三相交流同步電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場只有一對磁極，電勵磁轉(zhuǎn)子也是一對磁極，用50周的交流電供電時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速是每秒50轉(zhuǎn)，也即每分鐘3000轉(zhuǎn)。兩極同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子一般采用隱極式轉(zhuǎn)子。
多極交流同步電動機(jī)
許多場合需用低轉(zhuǎn)速，大力矩輸出的交流同步電動機(jī)，此時的電機(jī)多做成大直徑的多極電機(jī)形式，定子繞組產(chǎn)生多對磁極旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子采用多對凸極結(jié)構(gòu)。下圖是一個3對磁極同步電動機(jī)模型示意圖，定子有3個3相繞組，轉(zhuǎn)子有3對（6個）凸極，轉(zhuǎn)速為每分鐘1000轉(zhuǎn)。

多極三相交流同步電動機(jī)模型
交流同步電動機(jī)的起動
三相交流同步電動機(jī)的起動較麻煩，因為三相交流旋轉(zhuǎn)磁場的速度很快，起動時轉(zhuǎn)子不可能立即加速跟上磁場旋轉(zhuǎn)，所以是轉(zhuǎn)不起來的。為使三相交流同步電動機(jī)起動旋轉(zhuǎn)常用以下三種方法：
輔助電動機(jī)起動法
選用一臺與同步電動機(jī)極數(shù)相同的小型異步電動機(jī)作為起動電動機(jī)，起動時，先用起動電動機(jī)將同步電動機(jī)帶動到異步轉(zhuǎn)速，再將同步電動機(jī)接上三相交流電源，這樣同步電動機(jī)即可起動，但這種方法僅適用于空載起動。
變頻電源起動法
先采用變頻電源向同步電動機(jī)供電，調(diào)節(jié)變頻電源使頻率從0緩慢升高，旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速也從0緩慢升高，帶動轉(zhuǎn)子緩慢同步加速，直到額定轉(zhuǎn)速。該方法多用于大型同步電動機(jī)的起動。
異步起動法
在轉(zhuǎn)子上加上鼠籠或起動繞組，使之有異步電動機(jī)功能，在起動時勵磁繞組不通電，相當(dāng)異步電動機(jī)起動，待轉(zhuǎn)速接近磁場轉(zhuǎn)速時再接通勵磁電源，就進(jìn)入同步運行。

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