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解密同步电机与异步电机的本质区别

2015/9/15 14:36:33     来源:易配在线     作者:易雪文    

同步电机,和感应电机一样是一种常用的交流电机。

特点是:稳态运行时,转子的转速和电网频率之间有不变的关系n=ns=60f/p,其中f为电网频率,p为电机的极对数,ns称为同步转速。若电网的频率不变,则稳态时同步电机的转速恒为常数而与负载的大小无关。

同步电机分为同步发电机和同步电动机。现代发电厂中的交流机以同步发电机为主。

分类

根据励磁方式不同,同步电机可以分为电励磁同步电机和永磁同步电机。

电励磁

它的转子做成显极式的,安装在磁极铁芯上面的磁场线圈是相互串联的,接成具有交替相反的极性,并有两根引线连接到装在轴上的两只滑环上面。磁场线圈是由一只小型直流发电机或蓄电池来激励,在大多数同步电动机中,直流发电机是装在电动机轴上的,用以供应转子磁极线圈的励磁电流。由于这种同步电动机不能自动启动,所以在转子上还装有鼠笼式绕组而作为电动机启动之用。

永磁

转子不励磁的同步电动机能够运用于单相电源上,也能运用于多相电源上。这种电动机中,有一种的定子绕组与分相电动机或多相电动机的定子相似,同时有一个鼠笼转子,而转子的表面切成平面。

运行方式

同步电机的主要运行方式有三种,即作为发电机、电动机和补偿机运行。

作为发电机运行是同步电机最主要的运行方式。

作为电动机运行是同步电机的另一种重要的运行方式。同步电动机的功率因数可以调同步电机节,在不要求调速的场合,应用大型同步电动机可以提高运行效率。小型同步电动机在变频调速系统中开始得到较多地应用。

同步电机还可以接于电网作为同步补偿机。这时电机不带任何机械负载,靠调节转子中的励磁电流向电网发出所需的感性或者容性无功功率,以达到改善电网功率因数或者调节电网电压的目的。

工作原理

主磁场的建立

励磁绕组通以直流励磁电流,建立极性相间的励磁磁场,即建立起主磁场。

载流导体

三相对称的电枢绕组充当功率绕组,成为感应电势或者感应电流的载体。

切割运动

原动机拖动转子旋转(给电机输入机械能),极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组(相当于绕组的导体反向切割励磁磁场)。

交变电势的产生

由于电枢绕组与主磁场之间的相对切割运动,电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。通过引出线,即可提供交流电源。

交变性与对称性

由于旋转磁场极性相间,使得感应电势的极性交变;由于电枢绕组的对称性,保证了感应电势的三相对称性。

同步电机与异步电机设计上的区别

同步电机和异步电机最大的区别在于它们的转子速度与定子速度是否一致,电机的转子速度与定子速度相同,叫同步电机,反之,则叫异步电机。另外,同步电机与异步电机的定子绕组是相同的,区别在于电机的转子结构。异步电机的转子是短路的绕组,靠电磁感应产生电流。而同步电机的转子结构相对复杂,有直流励磁绕组,因此需要外加励磁电源,通过滑环引入电流;因此同步电机的结构相对比较复杂,造价、维修费用也相对较高。

同步电机与异步电机无功方面的区别

相对于异步电机只能吸收无功,同步电机可以发出无功,也可以吸收无功!

同步电机与异步电机在功能、用途上的区别

同步电机转速与电磁转速同步,而异步电动机的转速则低于电磁转速,同步电机不论负载大小,只要不失步,转速就不会变化,异步电动机的转速时刻跟随负载大小的变化而变化。

同步电机的精度高、但造工复杂、造价高、维修相对困难,而异步电机虽然反应慢,但易于安装、使用,同时价格便宜。所以同步电动机没有异步电机应用广泛。同步电机多应用于大型发电机,而异步电机几乎应用在电动机场合。

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