同步電機論文

? ? 同步電機按轉子結構分永磁式、磁阻式、磁滯式和繞線式四種基本類型。其中永磁式由于其轉子是永磁鐵，結構簡單，在小功率場合得到較廣泛的應用。下面以兩極永磁同步電動機為例，簡要說明其原理：如圖1，定子繞組中電流產生一個兩極的圓形旋轉磁場，中間轉子是一個兩極的永磁體，當定子磁場以同步轉速n，按圖示方向旋轉時，根據磁極間同性相斥，異性相吸原理，轉子就應當與旋轉磁場一起旋轉，由電機統一理論知道，兩磁場在電機穩態運行時，必須保持相對靜止，才能產生穩定的電磁轉矩，驅動電動機以同步轉速旋轉。其中轉子磁極軸線與定子磁極軸線之間的夾角θ隨負載轉矩的變化而改變，稱為功率角。?

? ? 但永磁式同步電動機起動比較困難，我們以圖來說明這個問題。電機原來是靜止的，剛一合上電源時，電機氣隙內就產生旋轉磁場，電機轉子受到的力矩為，方向與磁場轉向n相同，如圖2(a）示，由于轉子具有慣性，初速度又為零，所以剛開始時轉子轉速極低，而定子電流所產生的旋轉磁場的轉動是沒有慣性的，一開始就是同步轉速n。當旋轉磁場已轉了180°時，轉子還沒有明顯的角位移，于是成為圖2（b）中的情況，這時轉子所受到的轉矩與n相反，轉子應以相反方向轉動。當旋轉磁場轉動了360°時，轉子幾乎還在原位，又恢復了圖2（a）的情況，轉子所受轉矩又變成了與n同向。可見，在起動過程中，轉子所受到的轉矩時正時負，一周期內平均轉矩為零，所以電機很難起動。在同步電動機運行過程中，當定、轉子磁場轉速差出現較大數值時，都會出現這種平均轉矩為零的情況，從而迫使電機停轉。

? ? 如果用變頻器來控制同步電動機起動，則問題就可以解決，只要將壓頻（u/f）控制曲線和起動時間設置適當，則同步電動機在緩慢上升的定子旋轉磁場驅動下逐漸達到設定速度。同時，電壓和頻率保持一定的比值，起動電流也小。從而大大改善同步電動機的起動性能。

二. 同步電機的主要優點：

1）功率因數高。同步電機不但本身具有良好的功率因數，還可以通過調節轉子勵磁電流，向電網饋送感性無功功率，從而有利于提高電網的功率因數。?

2）轉速不隨負載變化。同步電機在正常運行過程中，只要定子源頻率不變，其轉速n。將不隨負載的大小而改變。?

3）運行穩定性高。如果同步電機的勵磁電流不受電網電壓的硬性影響，其轉矩與電網電壓成正比。當電網電壓下降到額值的80％-85％時，同步電機的勵磁系統一般均能自行調節實行強勵磁，以保運行的穩定性。?

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