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運(yùn)行方式

同步電機(jī)的主要運(yùn)行方式有三種,即作為發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)和補(bǔ)償機(jī)運(yùn)行。

作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行是同步電機(jī)最主要的運(yùn)行方式。

作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行是同步電機(jī)的另一種重要的運(yùn)行方式。同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)可以調(diào)節(jié),在不要求調(diào)速的場(chǎng)合,應(yīng)用大型同步電動(dòng)機(jī)可以提高運(yùn)行效率。小型同步電動(dòng)機(jī)在變頻調(diào)速系統(tǒng)中開(kāi)始得到較多地應(yīng)用。

同步電機(jī)還可以接于電網(wǎng)作為同步補(bǔ)償機(jī)。這時(shí)電機(jī)不帶任何機(jī)械負(fù)載,靠調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子中的勵(lì)磁電流向電網(wǎng)發(fā)出所需的感性或者容性無(wú)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。

同步發(fā)電機(jī)和其它類型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)一樣,由固定的定子和可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子兩大部分組成。一般分為轉(zhuǎn)場(chǎng)式同步電機(jī)和轉(zhuǎn)樞式同步電機(jī)。

最常用的是轉(zhuǎn)場(chǎng)式同步發(fā)電機(jī),其定子鐵心的內(nèi)圓均勻散布著定子槽,槽內(nèi)嵌放著按規(guī)律排列的三相對(duì)稱繞組。這種同步電機(jī)的定子又稱為電樞,定子鐵心和繞組又稱為電樞鐵心和電樞繞組。

轉(zhuǎn)子鐵心上裝有制成必定形狀的成對(duì)磁極,磁極上繞有勵(lì)磁繞組,通以直流電流時(shí),將會(huì)在電機(jī)的氣隙中形成極性相間的散布磁場(chǎng),稱為勵(lì)磁磁場(chǎng)(也稱主磁場(chǎng)、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng))。

原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)(給電機(jī)輸入機(jī)械能),極性相間的勵(lì)磁磁場(chǎng)隨軸一起旋轉(zhuǎn)并順次切割定子各相繞組(相當(dāng)于繞組的導(dǎo)體反向切割勵(lì)磁磁場(chǎng))。

電勵(lì)磁

它的轉(zhuǎn)子做成顯極式的,安裝在磁極鐵芯上面的磁場(chǎng)線圈是相互串聯(lián)的,接成具有交替相反的極性,并有兩根引線連接到裝在軸上的兩只滑環(huán)上面。磁場(chǎng)線圈是由一只小型直流發(fā)電機(jī)或蓄電池來(lái)激勵(lì),在大多數(shù)同步電動(dòng)機(jī)中,直流發(fā)電機(jī)是裝在電動(dòng)機(jī)軸上的,用以供應(yīng)轉(zhuǎn)子磁極線圈的勵(lì)磁電流。由于這種同步電動(dòng)機(jī)不能自動(dòng)啟動(dòng),所以在轉(zhuǎn)子上還裝有鼠籠式繞組而作為電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)之用。鼠籠繞組放在轉(zhuǎn)子的周圍,結(jié)構(gòu)與異步電動(dòng)機(jī)相似。

當(dāng)在定子繞組通上三相交流電源時(shí),電動(dòng)機(jī)內(nèi)就產(chǎn)生了一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),鼠籠繞組切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電流,從而使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)起來(lái)。電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)之后,其速度慢慢增高到稍低于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速,此時(shí)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)線圈經(jīng)由直流電來(lái)激勵(lì),使轉(zhuǎn)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(zhuǎn)磁極,這樣就增加電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的速率直至與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)同步旋轉(zhuǎn)為止。

永磁

轉(zhuǎn)子不勵(lì)磁的同步電動(dòng)機(jī)能夠運(yùn)用于單相電源上,也能運(yùn)用于多相電源上。這種電動(dòng)機(jī)中,有一種的定子繞組與分相電動(dòng)機(jī)或多相電動(dòng)機(jī)的定子相似,同時(shí)有一個(gè)鼠籠轉(zhuǎn)子,而轉(zhuǎn)子的表面切成平面。所以是屬于顯極轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子磁極是由一種磁化鋼做成的,而且能夠經(jīng)常保持磁性。鼠籠繞組是用來(lái)產(chǎn)生啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的,而當(dāng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)到一定的轉(zhuǎn)速時(shí),轉(zhuǎn)子顯極就跟住定子線圈的電流頻率而達(dá)到同步。顯極的極性是由定子感應(yīng)出來(lái)的,因此它的數(shù)目應(yīng)和定子上極數(shù)相等,當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)到它應(yīng)有的速度時(shí),鼠籠繞組就失去了作用,維持旋轉(zhuǎn)是靠著轉(zhuǎn)子與磁極跟住定子磁極,使之同步。

同步電機(jī)和異步電機(jī)最大的區(qū)別在于它們的轉(zhuǎn)子速度與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是否一致,電機(jī)的轉(zhuǎn)子速度與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相同,叫同步電機(jī),反之,則叫異步電機(jī)。

另外,同步電機(jī)與異步電機(jī)的定子繞組是相同的,區(qū)別在于電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子是短路的繞組,靠電磁感應(yīng)產(chǎn)生電流。而同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜,有直流勵(lì)磁繞組,因此需要外加勵(lì)磁電源,通過(guò)滑環(huán)引入電流;因此同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)相對(duì)比較復(fù)雜,造價(jià)、維修費(fèi)用也相對(duì)較高。

同步電機(jī)與異步電機(jī)無(wú)功方面的區(qū)別

相對(duì)于異步電機(jī)只能吸收無(wú)功,同步電機(jī)可以發(fā)出無(wú)功,也可以吸收無(wú)功!

同步電機(jī)與異步電機(jī)在功能、用途上的區(qū)別

同步電機(jī)轉(zhuǎn)速與電磁轉(zhuǎn)速同步,而異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速則低于電磁轉(zhuǎn)速,同步電機(jī)不論負(fù)載大小,只要不失步,轉(zhuǎn)速就不會(huì)變化,異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速時(shí)刻跟隨負(fù)載大小的變化而變化。

同步電機(jī)的精度高、但造工復(fù)雜、造價(jià)高、維修相對(duì)困難,而異步電機(jī)雖然反應(yīng)慢,但易于安裝、使用,同時(shí)價(jià)格便宜。所以同步電動(dòng)機(jī)沒(méi)有異步電機(jī)應(yīng)用廣泛。

同步電機(jī)多應(yīng)用于大型發(fā)電機(jī),而異步電機(jī)幾乎應(yīng)用在電動(dòng)機(jī)場(chǎng)合。

研制高效電機(jī)的同時(shí),采用變頻調(diào)速技術(shù)是另一項(xiàng)行之有效的節(jié)能措施。高效電機(jī)和變頻電機(jī)試驗(yàn)對(duì)測(cè)試設(shè)備的功能及性能指標(biāo)提出了較高的要求,為了準(zhǔn)確獲取電機(jī)的效率,應(yīng)該采用帶微處理器的寬頻功率分析儀和準(zhǔn)確級(jí)較高的變頻電量變送器/傳感器。

1、電機(jī)磁鐵部分的磁導(dǎo)率為常數(shù),既忽略掉磁滯、磁飽和的影響,也不計(jì)渦流及集膚作用等的影響。

2、對(duì)縱軸及橫軸而言,電機(jī)轉(zhuǎn)子在結(jié)構(gòu)上是完全對(duì)稱的。

3、定子的3個(gè)繞組的位置在空間互相相差120o電角度,3個(gè)繞組在結(jié)構(gòu)上完全相同。同時(shí),它們均在氣隙中產(chǎn)生正弦形分布的磁動(dòng)勢(shì)。

4、定子及轉(zhuǎn)子的槽及通風(fēng)溝等不影響電機(jī)定子及轉(zhuǎn)子的電感,即認(rèn)為電機(jī)的定子及轉(zhuǎn)子具有光滑的表面。