同步電機的基本工作原理，同步電機的工作原理

最通俗易懂的同步電機原理講解，硬核科學會讓你起飛！

永磁同步電動機的啟動和執行是由定子繞組、轉子鼠籠繞組和永磁體產生的磁場相互作用形成的。

永磁同步電機通過永磁體提供勵磁，使電機的結構相對簡單，降低了加工和裝配成本，消除了容易出現問題的集電環和電刷，提高了電機執行的可靠性。 並且由於沒有勵磁電流，沒有勵磁損耗，因此提高了電機的效率和功率密度。

永磁同步電動機的啟動和執行是由定子繞組、轉子鼠籠繞組和永磁體產生的磁場相互作用形成的。

永磁同步電動機由定子、轉子和端蓋組成。 定子與普通感應電動機基本相同，採用疊層結構，減少電動機執行過程中的鐵損。 轉子可以是實心的，也可以是層壓的。

電樞繞組可以是集中式全距離繞組，也可以採用分布式短距離繞組和非常規繞組。

永磁同步電機主要由定子、轉子和端蓋等部件組成，定子由疊片製成，以減少電機執行過程中產生的鐵損，配有三相交流繞組，稱為電樞。 轉子可以製成固體形式，也可以由安裝有永磁材料的層壓片製成。

根據永磁材料在電機轉子上的位置，永磁同步電機可分為突出型和內建型兩種結構形式，相應的原理圖如圖1所示。 突出轉子的磁路結構簡單，製造成本低，但由於起動繞組不能安裝在其表面，因此無法實現非同步起動。

同步電動機主要有三種工作模式，即發電機、電動機和補償器。

作為發電機執行是同步電動機最重要的執行模式，作為電動機執行是同步電動機的另一種重要執行模式。 同步電機的功率因數可以調節，在不需要調速的情況下，應用大型同步電機可以提高執行效率。

同步電機也可以作為同步補償機並網。 此時，電機不承載任何機械負載，通過調節轉子中的勵磁電流，將所需的感性或容性無功功率送入電網，從而達到提高電網功率因數或調節電網電壓的目的。

它是如何工作的。 同步電動機工作時，將三個對稱電流引入定子的三相繞組，直流電流引入轉子的勵磁繞組。 當三相交流電引入定子的三相對稱繞組時，氣隙中會產生旋轉磁場。

當直流電流引入轉子勵磁繞組時，會產生極性恆定的穩態磁場。

如果轉子磁場的極對數等於定子磁場的極對數，則由於定子磁場的磁拉力，轉子磁場與定子旋轉磁場同步旋轉，即轉子以與旋轉磁場相等的速度和方向旋轉， 這是同步電動機的基本工作原理。

同步電動機、同步發電機是利用原動機（水輪機、汽輪機）帶動轉子旋轉，使勵磁定子繞組產生磁場，並將機械能轉化為電能。

當轉子轉速與定子旋轉磁場同步時，轉子和定子沒有相對運動，凱然轉子繞組沒有切斷磁通量的感覺，所以稱為同步發電機。

工作原理是：直流電動機通電時，轉子繞組產生磁場，磁場的磁場方向與主磁場的磁場方向相反，產生氣隙磁場，切斷轉子導體，轉子導體感應出電動勢e和產生的電流i，在導體中產生與相反的電磁力（制動力）轉子的旋轉方向，物理表示式為f=bli。

同時，氣隙中有乙個電磁力（驅動力）與轉子的旋轉方向相同，表示式為F-drive = BLS。

如果電機設計成驅動力等於或略大於制動力，則將漆包線緊緊地壓在凹槽的上表面，並將轉子的最大扭矩限制在一定值內。

1、兩者產生的磁場方向不同

同步電動機本身的轉子在固定方向上產生磁場（由永磁體或直流電流產生），定子使磁場旋轉"拖動"轉子（轉子）的磁場是旋轉的，所以轉子的轉速必須等於同步速度，所以叫同步電機。

非同步電動機（感應電動機）是轉子內的感應電流通過定子的旋轉磁場產生電磁轉矩，轉子內不直接產生磁場。 因此，轉子的轉速必須小於同步轉速（沒有這個差，即滑移率，就沒有轉子感應電流），所以稱為非同步電動機。

2.兩者的速度不一樣

同步電動機的轉子在旋轉磁場的作用下隨旋轉磁場旋轉。 如果轉子的轉速與旋轉磁場的轉速完全相同。

在旋轉磁場的作用下，非同步電動機轉子的轉速小於磁場的轉速，也就是說兩者不同步。

3.兩者的轉子結構不同

同步電機的轉子有乙個直流勵磁繞組，因此需要外部勵磁電源通過滑環引入電流。

非同步電動機的轉子是通過電磁感應產生電流的短路繞組。

非同步電動機和同步電動機之間最基本的區別在於，進入同步電動機轉子的外加勵磁電流（通常是直流勵磁）在定子和轉子之間產生磁場。 對於同步電機，定子旋轉磁場會在轉子磁場上產生電磁轉矩，使轉子沿軸向旋轉。

當非同步電動機（即感應電動機）連線到頻率為 f 的電網時，速度 n 和電網頻率 f 之間沒有恆定的比例關係。 同步轉速和轉子轉速之間存在滑差，通常在3%至10%之間。 如果轉子轉速高於同步轉速，則成為發電機。

三相非同步電動機是一種應用範圍廣泛的工業電機。 三相非同步電動機採用三相電路供電，主要用於挖掘、流體輸送等需要供電的領域。 廣泛應用於化工、物流、工程製造等領域。

當單相非同步電動機的定子繞組中引入單相交流電時，當電流在正負半週期內交替時，產生的磁場的大小和方向不斷變化（根據正弦定律），但磁場的軸線沿縱軸線固定， 這樣的磁場稱為脈動磁場。當轉子靜止時，轉子導體的合力感應電動勢和電流為0，合轉矩為0，因此轉子沒有啟動轉矩。 <

當單相非同步電動機的定子繞組中引入單相交流電時，當電流在正負半週期內交替時，產生的磁場的大小和方向不斷變化（根據正弦定律），但磁場的軸線沿縱軸線固定， 這樣的磁場稱為脈動磁場。當轉子靜止時，轉子導體的合力感應電動勢和電流為0，合轉矩為0，因此轉子沒有啟動轉矩。 單相非同步電動機不能自行啟動，如果轉子受到外力旋轉，轉子可以繼續沿該方向旋轉。