同步電動機(jī)原理

1、 同步電動機(jī)的原理 同步電動機(jī)是屬于交流電機(jī)， 定子繞組與異步電動機(jī)相同。 它的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度與定子繞組所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的速度是一樣的， 所以稱為同步電動機(jī)。 正由于這樣，同步電動機(jī)的電流在相位上是超前于電壓的， 即同步電動機(jī)是一個容性負(fù)載。為此，在很多時候，同步電動機(jī)是用以改進(jìn)供電系統(tǒng)的功率因素的。同步電動機(jī)在結(jié)構(gòu)上大致有兩種： 1、轉(zhuǎn)子用直流電進(jìn)行勵磁。這種電動機(jī)的轉(zhuǎn)子做成顯極式的，安裝在磁極鐵芯 上面的磁場線圈是相互串聯(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。磁場線圈是由一只小型直流發(fā)電機(jī)或蓄電池來激勵，在大多數(shù)同步電動機(jī)中， 直流發(fā)電機(jī)是裝在電動機(jī)軸上的

2、， 用以供應(yīng)轉(zhuǎn)子磁極線圈的勵磁電流。 由于這種同步電動機(jī)不能自動啟動， 所以在轉(zhuǎn)子上還裝有鼠籠式繞組而作為電動機(jī)啟動之用。鼠籠繞組放在轉(zhuǎn)子的周圍，結(jié)構(gòu)與異步電動機(jī)相似。 當(dāng)在定子繞組通上三相交流電源時， 電動機(jī)內(nèi)就產(chǎn)生了一個旋轉(zhuǎn)磁場， 鼠籠繞組切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電流， 從而使電動機(jī)旋轉(zhuǎn)起來。 電動機(jī)旋轉(zhuǎn)之后， 其速度慢慢增高到稍低于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速， 此時轉(zhuǎn)子磁場線圈經(jīng)由直流電來激勵， 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， 這樣就增加電動機(jī)轉(zhuǎn)子的速率直至與旋轉(zhuǎn)磁場同步旋轉(zhuǎn)為止。 2、轉(zhuǎn)子不需要勵磁的同步電機(jī) 轉(zhuǎn)子不勵磁的同步電動機(jī)能夠運(yùn)用于單相電源上， 也能運(yùn)用于多

3、相電源上。 這種電動機(jī)中，有一種的定子繞組與分相電動機(jī)或多相電動機(jī)的定子相似， 同時有一個鼠籠轉(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。 鼠籠繞組是用來產(chǎn)生啟動轉(zhuǎn)矩的， 而當(dāng)電動機(jī)旋轉(zhuǎn)到一定的轉(zhuǎn)速時，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)出來的， 因此它的數(shù)目應(yīng)和定子上極數(shù)相等， 當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)到它應(yīng)有的速度時， 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。 各種交流電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理 作者：未知文章來源：網(wǎng)上搜集點擊數(shù)： 27 更新時間： 2005-07-12 各種交流 電動

4、機(jī)的 旋轉(zhuǎn)原理 目前較常 用的交流 電動機(jī)有 兩種： 1、 三相異步 電動機(jī)。 2、單相交流電動機(jī)。第一種多用在工業(yè)上，而第二種多用在民用電器上。 一、三相異步電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理 三相異步電動機(jī)要旋轉(zhuǎn)起來的先決條件是具有一個旋轉(zhuǎn)磁場，三相異步電動機(jī)的 定子繞組就是用來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的。我們知道，但相電源相與相之間的電壓在相 位上是相差 120 度的，三相異步電動機(jī)定子中的三個繞組在空間方位上也互差1 20 度，這樣，當(dāng)在定子繞組中通入三相電源時，定子繞組就會產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁 場，其產(chǎn)生的過程如圖 1 所示。圖中分四個時刻來描述旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生過程。 電流每變化一個周期， 旋轉(zhuǎn)磁場在空間旋轉(zhuǎn)一周， 即旋

5、轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度與電流的變化是同步的。旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速為： n=60f/P 式中 f 為電源頻率、 P 是磁場的磁極對數(shù)、 n 的單位是：每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)。根據(jù)此式我們知道，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速與磁極數(shù) 和使用電源的頻率有關(guān)，為此，控制交流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速有兩種方法： 1、改變磁極法； 2、變頻法。以往多用第一種方法，現(xiàn)在則利用變頻技術(shù)實現(xiàn)對交流電動機(jī)的無級變速控制。 觀察圖 1 還可發(fā)現(xiàn)，旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)方向與繞組中電流的相序有關(guān)。相序 A、B、C順時針排列，磁場順時針方向旋轉(zhuǎn)，若把三根電源線中的任意兩根對調(diào)，例如 將 B 相電流通入 C 相繞組中， C 相電流通入 B 相繞組中，則相序變?yōu)椋篊、B、A， 則磁場

6、必然逆時針方向旋轉(zhuǎn)。 利用這一特性我們可很方便地改變?nèi)嚯妱訖C(jī)的旋轉(zhuǎn)方向。 定子繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場后，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條（鼠籠條）將切割旋轉(zhuǎn)磁場的磁 力線而產(chǎn)生感應(yīng)電流， 轉(zhuǎn)子導(dǎo)條中的電流又與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生電磁力， 電磁力產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩驅(qū)動轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場方向以 n1 的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)起來。一般情況下，電動機(jī)的實際轉(zhuǎn)速 n1 低于旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速 n。因為假設(shè) n=n1，則轉(zhuǎn)子導(dǎo)條與旋轉(zhuǎn)磁場就沒有相對運(yùn)動， 就不會切割磁力線， 也就不會產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩， 所以轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 n1 必然小于 n。為此我們稱三相電動機(jī)為異步電動機(jī)。 二、單相交 流電動機(jī)的 旋轉(zhuǎn)原理 單相交流電 動機(jī)只有一 個繞組，轉(zhuǎn) 子是鼠籠式 的。當(dāng)

7、單相正弦電流通過定子 繞組時，電動機(jī)就會產(chǎn)生一個 交變磁場，這個磁場的強(qiáng)弱和 方向隨時間作正弦規(guī)律變化， 但在空間方 位上是固定 的，所以又 稱這個磁場 是交變脈動 磁場。這個 交變脈動磁 場可分解為兩個以相同轉(zhuǎn)速、 旋轉(zhuǎn)方向互為相反的旋轉(zhuǎn)磁場， 當(dāng)轉(zhuǎn)子靜止時， 這兩個旋轉(zhuǎn)磁場在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生兩個大小相等、 方向相反的轉(zhuǎn)矩，使得合成轉(zhuǎn)矩為零，所以電動機(jī)無法旋轉(zhuǎn)。 當(dāng)我們用外力使電動機(jī)向某一方向旋轉(zhuǎn)時 （如順時針方向 旋轉(zhuǎn)），這時轉(zhuǎn)子與順時針旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)磁場間的切割磁力線運(yùn)動變小； 轉(zhuǎn)子與逆時針旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)磁場間的切割磁力線運(yùn)動變大。 這樣平衡就打破了， 轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的總的電磁轉(zhuǎn)矩將不再是零，轉(zhuǎn)子

8、將順著推動方向旋轉(zhuǎn)起來。 要使單相電動機(jī)能自動旋轉(zhuǎn)起來，我們可在定子中加上一個起動繞組，起動繞組 與主繞組在空間上相差 90 度，起動繞組要串接一個合適的電容，使得與主繞組的電流在相位上近似相差 90 度，即所謂的分相原理。這樣兩個在時間上相差 90 度的電流通入兩個在空間上相差 90 度的繞組，將會在空間上產(chǎn)生（兩相）旋轉(zhuǎn)磁場，如圖 2 所示。在這個旋轉(zhuǎn)磁場作用下，轉(zhuǎn)子就能自動起動，起動后，待轉(zhuǎn) 速升到一定時，借助于一個安裝在轉(zhuǎn)子上的離心開關(guān)或其他自動控制裝置將起動繞組斷開，正常工作時只有主繞組工作。 因此，起動繞組可以做成短時工作方式。但有很多時候， 起動繞組并不斷開， 我們稱這種電動機(jī)為電容式單相電動機(jī)， 要改變這種電動機(jī)的轉(zhuǎn)向，可由改變電容器串接的位置來實現(xiàn)。 在單相電動機(jī)中， 產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的另一種方法稱為罩極法，又稱單相罩極式電動 機(jī)。此種電動機(jī)定子做成凸極式的，有兩極和四極兩種。每個磁極在 1/3-1/4 全極面處開有小槽， 如圖 3 所示，把磁極分成兩個部分， 在小的部分上套裝上一個短路銅環(huán)， 好象把這部分磁極罩起來一樣， 所以叫罩極式電動機(jī)。 單相繞組套裝在整個磁極上，每個極的線圈是串聯(lián)的， 連接時必須使其產(chǎn)生的