同步电动机输出功率大,转速恒定,运行效率高,过载能力强。广泛应用于拖动容量较大,转速需要恒定的机械负载,如大型压缩机、风机、高压泵等设备。
1、同步电动机
三相交流电源加在电动机定子绕组上,产生旋转速度为n0的旋转磁场,励磁电流加在转子绕组上建立固定磁场。转子以某种方法启动后,转速n接近n0时,转子的磁场极性与定子旋转磁场极性之间异性对齐,根据磁极异性相吸原理,定、转子磁场之间将会产生电磁转矩,促使转子跟随旋转磁场一起同步运转,即n=n0,故称同步电动机。
2、同步调相机
同步电动机空载运行时,调节电动机的励磁电流,使该电机向电网输出容性或感性的无功功率,可以维持电网电压的稳定和改善电力系统的功率因数,运行在上述状态的同步电动机称为同步调相机。
3、电枢反应
通上励磁电流的转子旋转时产生励磁旋转磁通势,三相交流电源加在定子三相绕组上产生电枢旋转磁通势,两者以同一速度同一方向旋转,在气隙上产生合成磁通势。电枢电流不同时电枢旋转磁通势不同,合成的磁通势不同,产生的旋转磁场也不同。电枢旋转磁通势对合成旋转磁通势的影响称为电枢反应。
4、功角
同步电动机转子磁极滞后旋转磁场θ角时,转子上才能产生与其转向相同的电磁力矩,同步电动机才能处于运行状态。定子旋转磁场与转子磁极轴线的夹角θ称为功角。功角为零时,电磁转矩为零,功角越大转矩越大,功角接近90度时,转矩最大,电流最大。当功角大于90度时,转矩开始减小,进入不稳定运行区,很快就会失步。
5、励磁状态
按励磁电流大小,同步电动机分为三种励磁状态:
1)正常励磁
正常励磁时,定子电流与电压同相,Φ=0,cosΦ=1,电动机呈电阻性运行。
2)过励磁
增加励磁电流,主磁极励磁磁动势增大,电动机在过励状态下运行。此时定子电流超前电压,电动机功率因数超前,从电网中吸收容性的无功功率。电动机励磁电流不能太大,励磁电流太大,将引起定子电流增大,定子和转子损耗增加,电动机温升增高。
3)欠励磁
电动机励磁电流减小时,反电动势减小,电动机在欠励状态下运行。此时电动机从电网中吸收感性电流,对电网增加感性负载,负载需要的感性无功电流增加,降低了电网的功率因数。
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