反應式同步電動機

反應式同步電動機它是微型同步電動機的一種，其轉子結構是凸極式的，從外形上看，是一個圓柱體或圓片，整個轉子用磁性材料和非磁性材料拼鑲而成，直軸方向的磁阻小於交軸方向的磁阻，使其具有凸極的磁效應。當定子繞組供電後，在氣隙中產生旋轉磁場，在旋轉磁場作用下，產生磁拉力，拖動轉子同步地旋轉。

反應式同步電動機是轉子無勵磁，具有若干形狀規則的凸出部分，上面裝有起動用的籠型繞組或不裝籠型繞組的一種同步電動機，又稱磁阻電動機。磁阻電動機相當於沒有勵磁繞組的凸極同步電動機，利用轉子磁路磁阻的不同而產生電磁轉矩 ^[1]  。

反應式同步電動機按相數分三相和單相兩種，在同體積下，三相反應式同步電動機比單相反應式同步電動機出力高1/3～2/3。

單相反應式同步電動機按起動方式，又可分為電容起動、電容運轉、電容起動和運轉三種。電容起動電動機有較高的起動轉矩，電容運轉電動機運行性能好，效率高，功率因數高，噪聲小，但起動轉矩較低。電容起動和運轉電動機兼有以上兩種電動機的優點，即起動轉矩較高，運行性能較好 ^[2]  。

工作原理如圖1所示，磁阻電動機的定子繞組接上電源產生旋轉磁場。由於轉子直軸磁路磁阻小於交軸磁路磁阻，而磁力線總是通過磁阻小的路徑閉合，因此，定子磁場總是力圖使轉子直軸順着定子磁場的方向。當轉子與定子磁場都以同步轉速n1旋轉時，如果轉軸上沒有負載，則轉子直軸始終與定子磁場軸線一致，如圖1中（a）所示。如果轉軸上帶有負載，則負載的阻轉矩會使轉子直軸滯後定子磁場軸線一個角度θ，如圖1中（b）所示。這時磁場被扭歪，磁力線被拉長。被拉長的磁力線力圖縮短，就會產生一個方向與轉子旋轉方向相同的同步電磁轉矩。如果同步電磁轉矩能夠與負載轉矩相平衡，轉子將仍然按同步轉速旋轉，否則，電動機就會失去同步。為了提高同步電磁轉矩和功率因數，應增大直軸、交軸磁阻間的差別，即提高直軸同步電抗X_d和交軸同步電抗X_q的比值X_d/Xq。為此，轉子可以是凸極結構，也可以是在轉子內開設反應槽（通常填入非磁性金屬）以造成交、直軸磁路磁阻不相等的隱極結構，還可以是兩者結合起來的結構。但是X_d/Xq不可太大，太大時，電動機起動將較困難 ^[1]  。

磁阻電動機的同步電磁轉矩不能使電動機起動，因此電動機轉子上要裝設籠型繞組，利用異步電磁轉矩使轉子起動，當轉速接近同步速時，同步電磁轉矩可把轉子牽入同步 ^[1]  。

反應式同步電動機具有結構簡單、製造容易、成本低和運行可靠等優點，但其功率因數較低（小於0.5），效率也較低。反應式同步電動機的功率一般從幾分之一瓦到數百瓦，常用在自動控制裝置及物理儀表、電影機、靜電覆印機等設備中 ^[1]  。

反應式同步電動機結構簡單，成本低廉，運行可靠，在自動及遙控裝置中、錄音傳真及鐘錶工業中得到廣泛應用 ^[3]  。

運行時的轉速與所接電源頻率之比為恆定值的交流電動機。電動機運行時，轉速恆等於同步轉速

，同步電動機的詞意就由此而來。

同步電動機在不要求調速的大功率生產機械中用得很多，例如大型空氣壓縮機、粉碎機、鼓風機、電動-發電機組等，它們的功率達數千瓦甚至數萬千瓦。大功率同步電動機與同容量的異步電動機相比，有明顯的優點：功率因數高，可以通過調節勵磁電流使它在超前功率因數下運行，有利於改善電網的功率因數；大功率低轉速的同步電動機體積較小。

同步電動機按轉子結構特點可分為凸極式和隱極式兩種，一般都做成凸極式。如按磁極固定位置分，有磁極固定在定子上的旋轉電樞式（轉子上嵌套三相交流繞組，經過轉軸上的集電環及電刷與外電路接通）和磁極固定在轉子上的旋轉磁場式，一般多做成旋轉磁場式。同步電動機的磁極一般由直流電流勵磁；也有用永磁體的，稱為永磁同步電動機 ^[4]  。

不帶機械負載，只向電網提供或吸收無功功率，運行於電動機狀態的同步電動機稱為同步調相機或同步補償機，用於改善電網功率因數，維持電網電壓水平 ^[4]  。