同步电动机原理

ID:128229 · 发表于 2016-6-29 23:26

　　Synchronous Motor Principle
三相交流电动机是用三相交流电产生的旋转磁场来带动电机转子旋转的，有关旋转磁场的产生原理在前面已作介绍，在这里只介绍电机转子是如何在旋转磁场的作用下旋转的。
永磁交流同步电动机
最简单的方法是在产生旋转磁场的空间放一永久磁铁，该磁铁就会跟着磁场旋转了。下图就是这样一个永久磁铁转子。

永久磁铁转子
把永久磁铁转子放在能产生旋转磁场的定子铁芯中，它将会跟随旋转磁场同步旋转，其转速与旋转磁场一致，故称之为同步电动机，下图便是一个永磁同步电动机模型的示意图。

永磁同步电动机模型
下面是该三相交流同步电动机模型的动画截图，为看清线圈与磁力线，定子与转子用半透明显示。动画中有输入三相电流的变化波形，有旋转磁场与跟着旋转的永磁转子。

永磁同步电动机动画截图
请观看永磁转子同步电动机原理模型3D动画
永磁转子同步电动机原理3D动画

这个三相交流同步电动机的旋转磁场只有一对磁极，永磁转子也是一对磁极，转速与交流电源相同，用50周的交流电供电时转子转速是每秒50转。
电励磁交流同步电动机
实际上的三相交流同步电动机转子多数是电励磁的，转子上有励磁绕组，用直流励磁电源产生固定磁场，下图是一个电励磁三相交流同步电动机原理模型旋转动画的截图。

电励磁三相交流同步电动机模型
请观看三相交流同步电动机原理3D动画
三相交流同步电动机原理3D动画

该三相交流同步电动机的旋转磁场只有一对磁极，电励磁转子也是一对磁极，用50周的交流电供电时转子转速是每秒50转，也即每分钟3000转。两极同步电动机的转子一般采用隐极式转子。
多极交流同步电动机
许多场合需用低转速，大力矩输出的交流同步电动机，此时的电机多做成大直径的多极电机形式，定子绕组产生多对磁极旋转磁场，转子采用多对凸极结构。下图是一个3对磁极同步电动机模型示意图，定子有3个3相绕组，转子有3对（6个）凸极，转速为每分钟1000转。

多极三相交流同步电动机模型
交流同步电动机的起动
三相交流同步电动机的起动较麻烦，因为三相交流旋转磁场的速度很快，起动时转子不可能立即加速跟上磁场旋转，所以是转不起来的。为使三相交流同步电动机起动旋转常用以下三种方法：
辅助电动机起动法
选用一台与同步电动机极数相同的小型异步电动机作为起动电动机，起动时，先用起动电动机将同步电动机带动到异步转速，再将同步电动机接上三相交流电源，这样同步电动机即可起动，但这种方法仅适用于空载起动。
变频电源起动法
先采用变频电源向同步电动机供电，调节变频电源使频率从0缓慢升高，旋转磁场转速也从0缓慢升高，带动转子缓慢同步加速，直到额定转速。该方法多用于大型同步电动机的起动。
异步起动法
在转子上加上鼠笼或起动绕组，使之有异步电动机功能，在起动时励磁绕组不通电，相当异步电动机起动，待转速接近磁场转速时再接通励磁电源，就进入同步运行。

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