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運行方式

同步電機的主要運行方式有三種,即作為發(fā)電機、電動機和補償機運行。

作為發(fā)電機運行是同步電機最主要的運行方式。

作為電動機運行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。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。

同步電機還可以接于電網(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)電機和其它類型的旋轉(zhuǎn)電機一樣,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)場式同步電機和轉(zhuǎn)樞式同步電機。

最常用的是轉(zhuǎn)場式同步發(fā)電機,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)律排列的三相對稱繞組。這種同步電機的定子又稱為電樞,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磁極,磁極上繞有勵磁繞組,通以直流電流時,將會在電機的氣隙中形成極性相間的散布磁場,稱為勵磁磁場(也稱主磁場、轉(zhuǎn)子磁場)。

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(相當(dāng)于繞組的導(dǎo)體反向切割勵磁磁場)。

電勵磁

它的轉(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)電機或蓄電池來激勵,在大多數(shù)同步電動機中,直流發(fā)電機是裝在電動機軸上的,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)與異步電動機相似。

當(dāng)在定子繞組通上三相交流電源時,電動機內(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,從而使電動機旋轉(zhuǎn)起來。電動機旋轉(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,這樣就增加電動機轉(zhuǎn)子的速率直至與旋轉(zhuǎn)磁場同步旋轉(zhuǎn)為止。

永磁

轉(zhuǎn)子不勵磁的同步電動機能夠運用于單相電源上,也能運用于多相電源上。這種電動機中,有一種的定子繞組與分相電動機或多相電動機的定子相似,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。

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

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

同步電機與異步電機無功方面的區(qū)別

相對于異步電機只能吸收無功,同步電機可以發(fā)出無功,也可以吸收無功!

同步電機與異步電機在功能、用途上的區(qū)別

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

同步電機的精度高、但造工復(fù)雜、造價高、維修相對困難,而異步電機雖然反應(yīng)慢,但易于安裝、使用,同時價格便宜。所以同步電動機沒有異步電機應(yīng)用廣泛。

同步電機多應(yīng)用于大型發(fā)電機,而異步電機幾乎應(yīng)用在電動機場合。

研制高效電機的同時,采用變頻調(diào)速技術(shù)是另一項行之有效的節(jié)能措施。高效電機和變頻電機試驗對測試設(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)確級較高的變頻電量變送器/傳感器。

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

2、對縱軸及橫軸而言,電機轉(zhuǎn)子在結(jié)構(gòu)上是完全對稱的。

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

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