同步電機(jī)的分類及工作原理分析

什么是同步電機(jī)？同步電機(jī)有哪些分類？它是如何工作的？告訴你，同步電機(jī)和感應(yīng)電機(jī)一樣，都是普通的交流電機(jī)。同步電動(dòng)機(jī)分為同步發(fā)電機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)。現(xiàn)代發(fā)電廠的交流電機(jī)主要是同步電機(jī)。

同步電機(jī)的特點(diǎn)是穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與電網(wǎng)頻率之間存在恒定關(guān)系，n=ns=60f/p，ns成為同步轉(zhuǎn)速。如果電網(wǎng)的頻率不變，那么同步電機(jī)的速度在穩(wěn)態(tài)下是不變的，與負(fù)載的大小無(wú)關(guān)。

同步電機(jī)分為以下四類：

1.交流同步電機(jī)。

同步電機(jī)是一種定速驅(qū)動(dòng)電機(jī)，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與工頻保持恒定的比例關(guān)系，廣泛應(yīng)用于電子儀器儀表、現(xiàn)代辦公設(shè)備、紡織機(jī)械等。

2.永磁同步電機(jī)。

永磁同步電機(jī)屬于異步起動(dòng)永磁同步電機(jī)，其磁場(chǎng)系統(tǒng)由一個(gè)或多個(gè)永磁體組成。通常，在用鑄鋁或銅條焊接的籠型轉(zhuǎn)子中，根據(jù)所需的極數(shù)安裝鑲嵌永磁體的磁極。定子結(jié)構(gòu)類似于異步電機(jī)。

(2)定子繞組接通時(shí)，電機(jī)根據(jù)異步電機(jī)原理啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)，加速至同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子永磁磁場(chǎng)與定子磁場(chǎng)產(chǎn)生的同步電磁轉(zhuǎn)矩將轉(zhuǎn)子拉至同步，電機(jī)進(jìn)入同步運(yùn)行。

3.磁阻同步電機(jī)

(1)磁阻同步電機(jī)又稱無(wú)功同步電機(jī)，是利用轉(zhuǎn)子正交軸與直軸之間的不等磁阻產(chǎn)生磁阻轉(zhuǎn)矩的同步電機(jī)。它的定子與異步電動(dòng)機(jī)的定子結(jié)構(gòu)相似，但轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不同。

磁阻同步電機(jī)由同籠異步電機(jī)演變而來(lái)。為了使電機(jī)產(chǎn)生異步起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子上還裝有籠型鑄鋁繞組。轉(zhuǎn)子上設(shè)有與定子極數(shù)相對(duì)應(yīng)的反作用槽，用于產(chǎn)生磁阻同步轉(zhuǎn)矩。

磁阻同步電機(jī)也分為幾種類型，如單相電容運(yùn)行型、單相電容起動(dòng)型、單相雙值電容型等。

4.磁滯同步電機(jī)

磁滯同步電機(jī)是利用磁滯材料產(chǎn)生的磁滯轉(zhuǎn)矩工作的同步電機(jī)。分為內(nèi)轉(zhuǎn)子式磁滯同步電機(jī)、外轉(zhuǎn)子式磁滯同步電機(jī)和單相罩極式磁滯同步電機(jī)。

內(nèi)轉(zhuǎn)子磁滯同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)為隱極式，外觀為光滑圓柱體。轉(zhuǎn)子上沒(méi)有繞組，但鐵芯外圓上有一層由磁滯材料制成的環(huán)形有效層。

(3)定子繞組接通后，產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)使磁滯轉(zhuǎn)子產(chǎn)生異步轉(zhuǎn)矩并開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，然后將自身拉入同步運(yùn)行。當(dāng)電機(jī)異步運(yùn)行時(shí)，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以轉(zhuǎn)差頻率反復(fù)磁化轉(zhuǎn)子。同步運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子上的磁滯材料被磁化，出現(xiàn)永久磁極，從而產(chǎn)生同步轉(zhuǎn)矩。

同步電機(jī)的工作原理如下：

1.主磁場(chǎng)的建立：向勵(lì)磁繞組施加DC勵(lì)磁電流，建立極性交替的勵(lì)磁磁場(chǎng)，即建立主磁場(chǎng)。

2.載流導(dǎo)體：三相對(duì)稱電樞繞組作為電源繞組，成為感應(yīng)電勢(shì)或感應(yīng)電流的載體。

3.切割運(yùn)動(dòng)：原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)(電機(jī)輸入機(jī)械能)，不同極性的勵(lì)磁磁場(chǎng)隨軸旋轉(zhuǎn)，依次切割定子繞組。

4.交變電勢(shì)的產(chǎn)生：由于電樞繞組與主磁場(chǎng)之間的相對(duì)切割運(yùn)動(dòng)，會(huì)在電樞繞組中感應(yīng)出大小和方向周期性變化的三相對(duì)稱交變電勢(shì)。交流電源可以通過(guò)輸出線提供。

5.交叉屬性和對(duì)稱性.