同步電機是一種交流電機，其工作原理是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速恒等于電樞旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速，即轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與電樞電流的頻率之間存在一種嚴(yán)格不變的關(guān)系 。

一同步電動機的工作原理

　　同步電機的基本結(jié)構(gòu)

　　同步電機的結(jié)構(gòu)圖

　　同步電機在結(jié)構(gòu)上是定子鐵心上嵌放三相對稱繞組，轉(zhuǎn)子鐵心上裝置直流勵磁繞組。

　　1、主磁場的建立：勵磁繞組通以直流勵磁電流，建立極性相間的勵磁磁場，即建立起主磁場。

　　2、載流導(dǎo)體：三相對稱的電樞繞組充當(dāng)功率繞組，成為感應(yīng)電勢或者感應(yīng)電流的載體。

　　3、切割運動：原動機拖動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)(給電機輸入機械能)，極性相間的勵磁磁場隨軸一起旋轉(zhuǎn)并順次切割定子各相繞組。

　　4、交變電勢的產(chǎn)生：由于電樞繞組與主磁場之間的相對切割運動，電樞繞組中將會感應(yīng)出大小和方向按周期性變化的三相對稱交變電勢。通過引出線，即可提供交流電源。

二同步電機的主要運行方式

　　1、 發(fā)電機：是同步電機最主要的運行方式。

　　2、電動機：是同步電機的另一種重要的運行方式。同步電動機的功率因數(shù)可以調(diào)節(jié)，在不要求調(diào)速的場合，應(yīng)用大型同步電動機可以提高運行效率。近年來，小型同步電動機在變頻調(diào)速系統(tǒng)中開始得到較多地應(yīng)用。

　　3、 補償機：同步電機接于電網(wǎng)作為同步補償機。這時電機不帶任何機械負(fù)載，靠調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子中的勵磁電流向電網(wǎng)發(fā)出所需的感性或者容性無功功率，以達(dá)到改善電網(wǎng)功率因數(shù)或者調(diào)節(jié)電網(wǎng)電壓的目的。

三兩種同步電動機的比較

　　1、無刷直流電動機(簡稱BDCM)：其出發(fā)點是用裝有永磁體的轉(zhuǎn)子取代有刷直流電動機的定子磁極，將原直流電動機的轉(zhuǎn)子電樞變?yōu)槎ㄗ?。有刷直流電動機是依靠機械換向器將直流電流轉(zhuǎn)換為近似梯形波的交流，而BDCM是將方波電流(實際上也是梯形波)直接輸入定子，其好處就是省去了機械換向器和電刷，也稱為電子換向。為產(chǎn)生恒定電磁轉(zhuǎn)矩，要求系統(tǒng)向BDCM輸入三相對稱方波電流，同時要求BDCM的每相感應(yīng)電動勢為梯形波，因此也稱BDCM為方波電動機;

　　2、永磁同步電動機(簡稱PMSM)：其出發(fā)點是用永磁體取代電勵磁式同步電動機轉(zhuǎn)子上的勵磁繞組，以省去勵磁線圈、滑環(huán)和電刷。PMSM的定子與電勵磁式同步電動機基本相同，要求輸入定子的電流仍然是三相正弦的。為產(chǎn)生恒定電磁轉(zhuǎn)矩，要求系統(tǒng)向PMSM輸入三相對稱正弦電流，同時要求PMSM的每相感應(yīng)電動勢為正弦波，因此也稱PMSM為正弦波電動機。

　　同步電動機的最大優(yōu)點是調(diào)節(jié)勵磁電流可以改變功率因數(shù)。在一定有功功率下，改變可得到同步電動機的U形曲線。過勵時從電網(wǎng)吸收超前無功功率，欠勵時從電網(wǎng)吸收滯后無功功率。

　　當(dāng)改變同步電動機的勵磁電流時，能夠改變同步電動機的功率因數(shù)，這點是三相異步電動機所不具備的。當(dāng)改變勵磁電流時，同步電動機功率因數(shù)變化的規(guī)律可以分為三種情況，即正常勵磁狀態(tài)、欠勵狀態(tài)和過勵狀態(tài)。同步電動機拖動負(fù)載運行時，一般要過勵，至少運行在正常勵磁狀態(tài)，不要讓它運行在欠勵狀態(tài)。

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