一、概述

　　同步電機，和感應電機一樣是一種常用的交流電機。特點是：穩(wěn)態(tài)運行時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和電網(wǎng)頻率之間有不變的關(guān)系n=ns=60f/p，ns稱為同步轉(zhuǎn)速。若電網(wǎng)的頻率不變，則穩(wěn)態(tài)時同步電機的轉(zhuǎn)速恒為常數(shù)而與負載的大小無關(guān)。同步電機分為同步發(fā)電機和同步電動機。現(xiàn)代發(fā)電廠中的交流機以同步電機為主工作原理。

二、結(jié)構(gòu)

　　同步電機的磁極一般由直流電流勵磁。在小型電機中也有采用永久磁鐵勵磁的，稱為永磁同步電動機。同步電機的磁極通常裝在轉(zhuǎn)子上，而電樞繞組放在定子上。因為電樞繞組往往是高電壓、大電流的繞組,裝在定子上便于直接向外引出;而勵磁繞組的電流較小,放在轉(zhuǎn)子上可以通過裝在轉(zhuǎn)軸上的集電環(huán)和電刷引入，比較方便。圖1所示為同步電機定子和轉(zhuǎn)子的典型結(jié)構(gòu)。在某些特殊的小型同步電機中也有相反的情況：把磁極放在定子上，而電樞繞組放在轉(zhuǎn)子上。例如同步電極的交流勵磁機，其電樞繞組放在轉(zhuǎn)子上,電流經(jīng)過裝在轉(zhuǎn)子軸上的旋轉(zhuǎn)整流器整流后,直接為同步電機轉(zhuǎn)子上的勵磁線圈提供直流勵磁電流，構(gòu)成無刷系統(tǒng)。同步電機的電樞繞組一般做成三相，單相的比較少。因為單相電機材料利用率差，體積比三相電機大，而且電機的轉(zhuǎn)矩有脈動分量，容易產(chǎn)生振動和噪聲。

圖1.同步電機內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

三、特點

　　同步電機的重要優(yōu)點在于通過調(diào)節(jié)電機的勵磁電流,可以調(diào)節(jié)電樞電流的相位,改變電機的功率因數(shù)。電機在有功功率不變的情況下，改變同步電機的勵磁電流（即改變內(nèi)電動勢E0）時，電機的電壓、電流相量圖和電樞電流隨勵磁電流而變化的V形曲線。

　　V形曲線表明,在一定的有功功率下,電機的電樞電流有一個最低點。此點相當于功率因數(shù)為1.0,它對應的勵磁電流稱為正常勵磁電流。在勵磁電流大于正常勵磁電流時，發(fā)電機將向電網(wǎng)輸出滯后于端電壓的電流；電動機則將自電網(wǎng)吸收超前于端電壓的電流。而當勵磁電流小于正常勵磁電流時，發(fā)電機將向電網(wǎng)輸出超前電流；而電動機將自電網(wǎng)吸收滯后電流。所以通過調(diào)節(jié)同步電機的勵磁電流，可以隨意調(diào)節(jié)其輸入（出）電流的相位和功率因數(shù)，以滿足電網(wǎng)的要求。現(xiàn)代，不管是火電廠、水電站，還是核電站 都幾乎全部選用同步發(fā)電機。

四、應用

　　由于同步電機只能在同步轉(zhuǎn)速下運行，所以同步電機作電動機運行時不能自起動。為此，同步電動機必須設置專門的異步起動繞組。與異步電動機相比，同步電動機的結(jié)構(gòu)比較復雜,價格較貴，但是同步電動機具有較高的功率因數(shù)。所以，不要求調(diào)速的大功率機組常用同步電動機傳動，如軋鋼機、鼓風機、透平壓縮機以及大型船舶推進器等。

　　同步電機可作調(diào)相機運行。同步調(diào)相機實質(zhì)上就是一臺軸上不帶機械負荷的同步電動機。通過調(diào)節(jié)同步電機的勵磁電流，可控制它從電網(wǎng)吸收的無功電流的相位，從而達到調(diào)節(jié)電網(wǎng)的功率因數(shù)和維持電網(wǎng)的電壓水平的目的。

 

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