同步電動機原理

ID:128229 · 發表于 2016-6-29 23:26

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

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

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

永磁同步電動機動畫截圖
請觀看永磁轉子同步電動機原理模型3D動畫
永磁轉子同步電動機原理3D動畫

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

電勵磁三相交流同步電動機模型
請觀看三相交流同步電動機原理3D動畫
三相交流同步電動機原理3D動畫

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

多極三相交流同步電動機模型
交流同步電動機的起動
三相交流同步電動機的起動較麻煩，因為三相交流旋轉磁場的速度很快，起動時轉子不可能立即加速跟上磁場旋轉，所以是轉不起來的。為使三相交流同步電動機起動旋轉常用以下三種方法：
輔助電動機起動法
選用一臺與同步電動機極數相同的小型異步電動機作為起動電動機，起動時，先用起動電動機將同步電動機帶動到異步轉速，再將同步電動機接上三相交流電源，這樣同步電動機即可起動，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供電，調節變頻電源使頻率從0緩慢升高，旋轉磁場轉速也從0緩慢升高，帶動轉子緩慢同步加速，直到額定轉速。該方法多用于大型同步電動機的起動。
異步起動法
在轉子上加上鼠籠或起動繞組，使之有異步電動機功能，在起動時勵磁繞組不通電，相當異步電動機起動，待轉速接近磁場轉速時再接通勵磁電源，就進入同步運行。

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