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同步電機
鎖定
- 中文名
- 同步電機
- 外文名
- synchronous machine
- 類 型
- 交流電機
- 運行方式
- 發電機、電動機、補償機
- 分 類
- 電勵磁同步電機和永磁同步電機
- 學 科
- 電力學
同步電機工作原理
同步電動機工作時,定子的三相繞組中通入三相對稱電流,轉子的勵磁繞組通入直流電流。在定子三相對稱繞組中通入三相交變電流時,將在氣隙中產生旋轉磁場。在轉子勵磁繞組中通入直流電流時,將產生極性恆定的靜止磁場。若轉子磁場的磁極對數與定子磁場的磁極對數相等,轉子磁場因受定子磁場磁拉力作用而隨定子旋轉磁場同步旋轉,即轉子以等同於旋轉磁場的速度、方向旋轉,這就是同步電動機的基本工作原理。
運行方式
同步電機的主要運行方式有三種,即作為發電機、電動機和補償機運行。
作為發電機運行是同步電機最主要的運行方式。
轉子鐵心上裝有製成必定形狀的成對磁極,磁極上繞有勵磁繞組,通以直流電流時,將會在電機的氣隙中形成極性相間的散佈磁場,稱為勵磁磁場(也稱主磁場、轉子磁場)。
同步電機特點
穩態運行時,轉子的轉速和電網頻率之間有不變的關係n═ns═60f/p,ns稱為同步轉速。若電網的頻率不變,則穩態時同步電機的轉速恆為常數而與負載的大小無關。
同步電機分類
同步電機電勵磁
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,並有兩根引線連接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啓動,所以在轉子上還裝有鼠籠式繞組而作為電動機啓動之用。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旋轉磁場,鼠籠繞組切割磁力線而產生感應電流,從而使電動機旋轉起來。電動機旋轉之後,其速度慢慢增高到稍低於旋轉磁場的轉速,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旋轉磁極,這樣就增加電動機轉子的速率直至與旋轉磁場同步旋轉為止。
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同步電機永磁
轉子不勵磁的同步電動機能夠運用於單相電源上,也能運用於多相電源上。這種電動機中,有一種的定子繞組與分相電動機或多相電動機的定子相似,同時有一個鼠籠轉子,而轉子的表面切成平面。所以是屬於顯極轉子,轉子磁極是由一種磁化鋼做成的,而且能夠經常保持磁性。鼠籠繞組是用來產生啓動轉矩的,而當電動機旋轉到一定的轉速時,轉子顯極就跟住定子線圈的電流頻率而達到同步。顯極的極性是由定子感應出來的,因此它的數目應和定子上極數相等,當電動機轉到它應有的速度時,鼠籠繞組就失去了作用,維持旋轉是靠着轉子與磁極跟住定子磁極,使之同步。
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同步電機兩者區別
同步電機與異步電機設計上的區別
同步電機和異步電機最大的區別在於它們的轉子速度與定子旋轉磁場是否一致,電機的轉子速度與定子旋轉磁場相同,叫同步電機,反之,則叫異步電機。
另外,同步電機與異步電機的定子繞組是相同的,區別在於電機的轉子結構。異步電機的轉子是短路的繞組,靠電磁感應產生電流。而同步電機的轉子結構相對複雜,有直流勵磁繞組,因此需要外加勵磁電源,通過滑環引入電流;因此同步電機的結構相對比較複雜,造價、維修費用也相對較高。
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同步電機與異步電機無功方面的區別
同步電機與異步電機在功能、用途上的區別
同步電機轉速與電磁轉速同步,而異步電動機的轉速則低於電磁轉速,同步電機不論負載大小,只要不失步,轉速就不會變化,異步電動機的轉速時刻跟隨負載大小的變化而變化。
同步電機的精度高、但造工複雜、造價高、維修相對困難,而異步電機雖然反應慢,但易於安裝、使用,同時價格便宜。所以同步電動機沒有異步電機應用廣泛。
同步電機試驗
試驗枱及測試(6張)
研製高效電機的同時,採用變頻調速技術是另一項行之有效的節能措施。高效電機和變頻電機試驗對測試設備的功能及性能指標提出了較高的要求,為了準確獲取電機的效率,應該採用帶微處理器的寬頻功率分析儀和準確級較高的變頻電量變送器/傳感器。
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同步電機建立條件
為了建立同步電機的數學模型,必須對實際的三相同步電機作必要的假定,以便簡化分析計算。通常假定:
(1)電機磁鐵部分的磁導率為常數,既忽略掉磁滯、磁飽和的影響,也不計渦流及集膚作用等的影響。
(2)對縱軸及橫軸而言,電機轉子在結構上是完全對稱的。
(3)定子的3個繞組的位置在空間互相相差120º電角度,3個繞組在結構上完全相同。同時,它們均在氣隙中產生正弦形分佈的磁動勢。
- 參考資料
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- 1. 永磁同步電機矢量控制雙滑模模型參考自適應系統轉速辨識 .中國知網[引用日期2016-04-16]
- 2. 何仰贊.電力系統分析:華中科技大學出版社,2001
- 3. 李紅梅,陳濤. 永磁同步電機參數辨識研究綜述[J]. 電子測量與儀器學報,2015,(05):638-647.