同步电动机的起动
同步电动机的工作原理和启动方法
§ 同步电动机的工作原理和启动方法
一、同步电动机的工作原理 1．同步电动机转动原理 当同步电动机接到三相电源上，对称三相
定子绕组通入三相对称交流电流后，在气隙中 将产生旋转磁场，其转速为同步转速，旋转方 向由电源相序决定。
同步电动机的励磁绕组通过集电环和电刷 接到励磁电源上，流入直流电流后，产生转子 磁极。
三相同步电机
分析的结论： 旋转磁场磁极轴线与转子磁极轴线之间夹角θ 只有在0°<θ<90° 时，同步电动机才能拖动负载正常工作。 当负载过大时，会使θ大于90°，同步电动机不能产生拖动性质 的电磁转矩，转子转速要逐步下降，直至为零，发生同步电动机失步。 发生失步现象时，同步电动机的定子电流会迅速上升，应尽快切断电 源，以免损坏电动机。 由于θ的大小与同步电动机所带负载大小有关，同步电动机产生 的电磁功率也就和θ 的大小有关，所以称θ 为功角。
同步电动机中旋转磁场与 转子磁场θ=0°时示意图
三相同步电机
当θ>90°时，转子磁极的S极就进入到旋转磁场N极下， 旋转磁场与转子磁极相同性质的磁极之间产生排斥力，使转子 产生与旋转磁场旋转方向相反的电磁转矩，同步电动机也不能 带动负载工作。
当θ=180°时，旋转磁场磁极轴线与转子磁极轴线重合， 但是转子磁极的N极在旋转磁场N极下，相同性质的磁极只 产生排斥力，也不能产生拖动转子旋转的电磁转矩。
但也不能将励磁绕组直接短接，否则会使同步电动机的转速无法上 升到接近同步转速，使同步电动机不能正常启动。
同步电动机中旋转磁场与 转子磁场示意图
三相同步电机
2. 失步现象 如果θ=0°时，旋转磁场N 极与转子磁极S极产生的吸引力F处于 转子磁极的轴线上，不产生切向的磁拉力，电磁转矩T为零。如果是 理想空载情况，旋转磁场可以带动转子以同步转速旋转。
同步电动机和同步调相机教学
同步电动机和同步调相机的比较
应用场景
性能差异
同步电动机主要用于驱动负载，如泵、 风机等，而同步调相机主要用于调节 电力系统无功功率。
同步电动机具有较高的效率和稳定性， 适用于精确控制转速的场合，而同步 调相机则具有更好的无功调节性能和 节能环保特点。
控制方式
同步电动机通常通过改变输入电压或 频率来控制其转速，而同步调相机则 通过调节励磁电流来控制无功功率输 出。
同步调相机的应用
无功补偿
同步调相机可以用于无功补偿， 通过吸收容性无功功率来提高电 网的功率因数，改善电能质量。
电压调节
同步调相机可以通过调节励磁电 流来控制输出电压，保持电网电
压的稳定。
平衡负载
在电力系统中，同步调相机可以 平衡负载，防止因负载不平衡引
起的过载或欠载问题。
同步电动机和同步调相机的选择和使用
同步电动机和同步调相机的 应用
同步电动机的应用
驱动负载
同步电动机主要用于驱动各种负 载，如泵、风机、压缩机等，以 满足工业生产和日常生活的需求。
调速控制
同步电动机可以通过改变输入的励 磁电流或转子电流来调节转速，实 现精确的调速控制。
平衡负载
在多电机驱动系统中，同步电动机 可以平衡负载，确保各电机之间的 负载分配均匀。
THANKS
谢谢
励磁磁场与转子磁场相 互作用，形成旋转磁场。
阻尼绕组产生阻尼电流， 有助于稳定运行。
同步调相机将机械能转 换为电能，输出至电网。
同步调相机的控制和保护
控制方式
通过控制励磁电流的大小和方向 ，调节输出电压和频率。
保护措施
设置过电流、过电压、欠电压等 保护措施，确保同步调相机的安 全运行。
同步电动机的基本控制线路
KM4 TA
A
M 3~
KM4
KV
KT2
KM2
G KM2 KM4 R2
R
R4 R5
A
KM1 KM2 KM3 KM4
R3
HL2 KM2
KT2
二、制动控制线路
三相同步电动机的制动采用能耗制动。制动时，
首先切断运转中的同步电动机定子绕组的交流电源， 然后将定子绕组接入一组外接电阻R（或频敏变阻器） 上，并保持转子励磁绕组的直流励磁不变。此时，同 步电动机就成为电枢被R短接的同步发电机，将转动
KT1线圈得电， KT1动作， KT2线圈得电动作
KM1 R1
KM3 QF2
I＞
SB2 KM3 KM1
KT1
KA KM1 SB1
KM4 KT1 KA HL1 KT1 KT2
KM4 TA
A
M 3~
KM4
KV
KT2
KM2
G KM2 KM4 R2
R
R4 R5
A
KM1 KM2 KM3 KM4
R3
HL2 KM2
R
R4 R5
A
KM1 KM2 KM3 KM4
R3
HL2 KM2
KT2
QF1 L1 L2 L3
KV
U＜
2．启动控制线路
KT2经延时后复位，KM4线圈 得电后动作。指示灯HL1熄灭， 启动过程结束。电动机全速运 行。
KM3 KM1
KM1 R1
KM3 QF2
I＞
SB2 KM1
KT1
KA SB1
KM4 KT1 KA HL1 KT1 KT2
R1
KM
KT
KM
1. 异步启动法
同步电动机的启动方法
同步电动机的启动方法
同步电动机启动方法和交流异步电动机不一样。
同步电动机的启动需要使用外部的励磁源，以建立磁场才能启动旋转。
以下是同步电动机的启动方法：
1. 打开励磁电压开关，给励磁绕组通电，建立磁场，使之达到同步速度。
2. 启动电动机驱动器，给电动机通电，待电动机加速至同步转速时，与励磁磁场同步。
3. 在启动电动机过程中，需要对电动机实时监控，确保其电流、功率、转速等参数符合设定要求。
4. 同步电动机启动后，可根据需要调整其励磁电压和转矩，满足不同的负载需求。
需要注意的是，同步电动机的启动需要较大的功率和稳定的电源，一般用于工业领域中需要高精度、高效率、高可靠性的场合。
同步电机启动方法
同步电机启动方法
嘿，你知道同步电机咋启动不？同步电机启动可有讲究啦！先说说它的启动步骤吧。
得先检查电机各部件是否完好，这就像出门前得检查下自己装备齐不齐一样重要。
然后给电机通电，让它慢慢加速。
这过程就好比汽车起步，得稳稳当当的。
启动的时候有啥注意事项呢？那可不少！一定要确保电源稳定，不然就像开车在路上突然没油了，那可麻烦大了。
还得注意电机的温度，别让它过热，不然就像人发烧了一样，会不舒服的。
同步电机启动过程中的安全性和稳定性那是相当重要。
要是不安全，那不是给自己找麻烦嘛！稳定性就像走钢丝的人手里的平衡杆，能让电机稳稳地运行。
那同步电机都用在啥场景呢？工厂里可常见啦！它的优势也很明显，效率高、功率因数高，就像一个能干的大力士，能扛起很多重任。
给你说个实际案例吧。
有个工厂用了同步电机，那生产效率蹭蹭往上涨。
以前用别的电机的时候，总是有点力不从心，现在可好啦，就像给工厂加了个超级引擎。
同步电机启动方法得当，那就是工厂的好帮手。
它能让生产更高效，让设备运行更稳定。
所以，一定要掌握好同步电机的启动方法哦！。
§9—3同步电动机的工作原理和启动方法
§9—3同步电动机的工作原理和启动方法工作原理
同步电动机是一种交流电机，其工作原理是由于同步电动机内绕组的磁场和转子磁场的引力作用，使转子的转速始终与定子绕组引起的频率相同，而电机的输出功率主要取决于转子的转速。
启动方法
同步电动机的启动方法：
1、励磁启动法：即利用定子绕组引起的磁场，在转子上施加相同频率的磁场，使转子受到引力，从而达到启动的目的。
2、软启动法：采用调速器对电流进行调整，使转子的转速与定子频率相匹配，从而实现软启动。
3、前进反作用法：利用另外一台牵引机的转子的转子来带动被牵引机的转子转动，从而实现同步电动机的启动。
4、滑移法：采用滑移法，通过对定子电流进行调整，使转子的转速慢慢的跟上定子频率，从而实现同步电动机的启动。
5、直接启动法：采用直流电源供电，直接启动电机的转子，实现同步电动机的启动。
同步电动机的启动方法虽然有上述几种，但其应用的实际情况仍然受制于所使用的电源电压类型和启动的功率、定子功率、运行频率等方面的制约。
只有选择适当的启动方法，才能保证同步电动机达到高效、可靠、安全的运行。
同步电机启动方法
同步电机启动方法
同步电机启动方法有以下几种：
1. 直接启动方法：即将电机三相绕组直接连接到电网，通过一次性投入电源将电机启动。
这种方法通常用于小型同步电机的启动，不需要额外的控制设备，操作简单。
2. 频率启动方法：通过改变电机供电频率的方法来控制同步电机的启动和停止。
启动时，通过降低电源频率来减小电机转速，待电机转速达到额定值后再恢复到正常频率。
这种方法可以实现平滑启动，减小启动过程中的电流冲击，适用于大型同步电机。
3. 可变频率启动方法：使用可变频率调速器来控制同步电机的启动，通过改变电源频率和电压的比例来控制电机的转速。
可变频率启动可以实现平稳启动，避免过大的启动电流冲击，并且可以根据实际需求进行精确的调速控制。
4. 自励启动方法：利用同步电机的激磁电压来启动电机。
在启动过程中，先通过外部电源提供一段时间的励磁电流，使电机产生自激磁电压，然后将励磁电源切断，让电机自行运行。
这种启动方法适用于同步电机需要在无电网供电的环境下启动的情况。
同步电机的启动方法
同步电机的启动方法同步电机是一种常见的交流电机，其特点是转速与电源频率同步。
在启动同步电机时，需要采取一定的方法来保证电机能够顺利启动并达到稳定运行状态。
一、直接启动法直接启动法是最简单、最常用的同步电机启动方法之一。
该方法通过将电机直接连接到电源上，使电机能够获得正常的起动电流和起动转矩，从而实现启动。
直接启动法的优点是操作简单、成本低廉，适用于小功率的同步电机。
但由于电机起动时的电流较大，容易产生电网冲击，对电网的影响比较大，因此在大功率电机的启动上往往不适用。
二、星-三角启动法星-三角启动法是一种常用的同步电机启动方法，适用于中低功率的同步电机。
该方法通过电路的切换，将电机从星形接线切换为三角形接线，实现电机的启动。
具体操作过程如下：1. 首先将电机的定子绕组接成星形，将三个相位的端子分别与电源相连。
2. 启动时，先将电机空载运行一段时间，使其达到额定转速。
3. 然后切换至电机的三角形接线，即将三个相位的端子重新连接起来。
星-三角启动法的优点是启动时的电流较小，对电网的影响较小，适用于中低功率的同步电机。
但该方法需要切换电路，操作较复杂，适用范围有一定限制。
三、自耦变压器启动法自耦变压器启动法是一种常用的同步电机启动方法，适用于大功率的同步电机。
该方法通过自耦变压器来减小起动时的电流，实现电机的启动。
具体操作过程如下：1. 首先，将电机的定子绕组接入自耦变压器的次级绕组。
2. 启动时，先将自耦变压器的切换开关接入电源，将电机的定子绕组通过自耦变压器与电源相连接。
3. 启动时，先使电机空载运行一段时间，使其达到额定转速。
4. 然后，逐渐调整自耦变压器的切换开关，将电机的定子绕组逐步切换到电源上，实现电机的启动。
自耦变压器启动法的优点是启动时的电流较小，对电网的影响较小，适用于大功率的同步电机。
但该方法需要使用自耦变压器，增加了设备的复杂性和成本。
四、电阻启动法电阻启动法是一种常用的同步电机启动方法，适用于中小功率的同步电机。
三相同步电机的起动与功率因数调节(“转子”相关文档)共5张
工作在过励状态下，则除拖动生产机械外，还可用它吸收超 同步电动机的定子绕组接到电网时，定子旋转磁场与转子磁场的电磁吸引力所产生的转矩在一个周期内要改变两次方向，故不能产生平均的同步电磁转矩，转子不能自行起动。
前的无功电流去弥补异步电动机吸收的滞后无功电流，从而 所以为了改善电网的功率因数，现代同步电动机的额定功率因数一般均设计为1~0.
同步电动机的起动
由于电网上的负载多为异步电动机等感性负载，因此如果将运行在电网上的同步电动机工作在过励状态下，则除拖动生产机械外，还可用它吸收超前的无功电流去弥补异步电动机吸收的滞 改后变无励 功磁电电流流，可从以而调可节以同提步高电工动厂机或的系功统率的因总数功，率这因是数同。步电动机很可贵的特性。
一、 三相同步电动机的起动
同步电动机的定子绕组接到电网时，定子旋转磁场与转 子磁场的电磁吸引力所产生的转矩在一个周期内要改变两 次方向，故不能产生平均的同步电磁转矩，转子不能自行 起动。
异步起动法
转子磁极极靴装有笼型绕组，用其 产生的异步转矩来起动。异步起动 时，励磁回路中应串联起动电阻， 以限制感应电流，当转速达到 95%n1，切除电阻通入适当的励磁 电流，从而产生同步转矩将转子牵 入同步运行。
同步电动机的定子绕组接到电网时，定子旋转磁场与转子磁场的电磁吸引力所产生的转矩在一个周期内要改变两次方向，故不能产生平均的同步电磁转矩，转子不能自行起动。
一、 三相同步电动机的起动 一、 三相同步电动机的起动
1~0.8（超前）。
由于电网上的负载多为异步电动机等感性负载，因此如果将运行在电网上的同步电动机工作在过励状态下，则除拖动生产机械外，还可用它吸收超前的无功电流去弥补异步电动机吸收的滞
同步电机启动原理
同步电机启动原理
同步电机的启动原理是通过电流的旋转磁场来实现的。
当同步电机通电时，电流流经定子线圈，产生旋转磁场，这个磁场的频率由电源的频率决定。
在同步电机启动时，必须使转子与旋转磁场同步运行。
首先，通过一个外部初始势力使转子开始旋转。
然后，通过调整定子电压的频率和相位，使得定子磁场的旋转速度与转子的旋转速度保持同步。
为了保持转子与旋转磁场的同步，通常采用以下几种方法之一：
1. 恒定电压启动：将定子电压保持恒定，通过调整电源的频率，使得定子磁场的旋转速度与转子的旋转速度一致。
2. 变频启动：通过变频器控制定子电压的频率和相位，使得定子磁场的旋转速度与转子的旋转速度匹配。
3. 自激励启动：在同步电机中添加一个励磁绕组，通过自激励产生的磁场激励转子，使其开始旋转，然后通过调整定子电压的频率和相位，使转子与旋转磁场同步。
无论采用哪种启动方法，都需要保证定子磁场的旋转速度与转子的旋转速度一致，才能使同步电机正常工作。
永磁同步电机启动原理
永磁同步电机启动原理
永磁同步电机是一种主动型电机，其启动原理基于电机的永磁特性和同步运行特性。
下面将介绍永磁同步电机的启动原理。
永磁同步电机的启动主要通过施加恒定或者变化频率的电压来实现。
当电压施加到电机的绕组上时，产生的磁场与永磁体所产生的磁场相互作用，使得电机开始旋转。
具体来说，永磁同步电机的绕组会产生旋转磁场，而永磁体会产生恒定的磁场。
当电压施加到电机绕组上时，电流会经过绕组，从而形成一个旋转磁场。
旋转磁场与永磁体的磁场相互作用，会产生电磁力，从而引起电机的转动。
为了使得永磁同步电机实现同步运行，需要施加的电压与电机的转速保持一定的关系。
这可以通过电机控制系统来实现。
控制系统中通常会包括一个电压源、一个闭环控制器和一个频率调节器。
闭环控制器可以根据电机的实际转速和期望转速之间的差异来调节电压的频率和幅值，从而保持永磁同步电机的同步运行。
总结起来，永磁同步电机的启动原理是通过施加适当的电压，利用电磁作用原理，使电机的绕组产生旋转磁场，并与永磁体的磁场相互作用，从而引起电机转动。
为了实现稳定的同步运行，需要在控制系统中根据实际转速和期望转速的差异来调节电压的频率和幅值。
同步电动机常用的启动方法
同步电动机常用的启动方法同步电动机是一种常用的电动机，在工业生产中应用广泛。
为了保证电动机的正常启动，需要采用合适的启动方法。
下面将介绍一些常用的同步电动机启动方法。
第一种启动方法是直接启动。
直接启动是最简单、最常见的启动方法之一。
它的原理是将电动机直接连接到电源，通过电源提供的电能来启动电动机。
直接启动的优点是操作简单，成本较低。
但是，直接启动的缺点是启动时电动机会产生较大的起动电流，对电网和电动机本身的损害较大，因此适用于小功率和无特殊要求的场合。
第二种启动方法是星三角启动。
星三角启动是一种较为常用的启动方法，它通过将电动机的绕组与电源相接，使电动机在起动过程中逐渐减小起动电流，从而实现电动机的启动。
星三角启动的优点是启动电流较小，对电源和电动机的损害较小。
缺点是启动时间较长，只适用于功率较大的电动机。
第三种启动方法是自耦变压器启动。
自耦变压器启动是一种通过改变电源电压来控制电动机启动的方法。
它通过自耦变压器将电动机的起动电压降低，从而降低了起动电流，实现电动机的启动。
自耦变压器启动的优点是启动电流小，起动时间短，对电动机的损坏小。
缺点是设备成本较高，适用于功率较大的电动机。
第四种启动方法是电阻起动。
电阻起动是一种通过在电动机绕组中串联电阻来降低起动电流的方法。
它通过调节电阻的大小来控制电动机的起动电流，从而实现电动机的启动。
电阻起动的优点是启动电流小，对电动机的损坏小。
缺点是起动时间较长，效率较低，适用于启动时间要求不高的场合。
以上是一些常用的同步电动机启动方法，不同的启动方法适用于不同的场合。
在选择启动方法时，需要考虑电动机的功率、起动电流、启动时间等因素，以确保电动机的正常启动和运行。
同时，在使用启动方法时，还需要注意安全操作，避免因启动过程中产生的大电流对电网和电动机造成损坏。
通过合适的启动方法，可以有效提高电动机的启动效果和使用寿命，为工业生产提供稳定可靠的动力支持。
同步电动机的启动及运行
同步电动机的启动及运行武汉市排水泵站管理处常青排水站：耿金枝、姜学力关键词：同步电动机启动运行同步电动机和异步电动机一样，是根据电磁感应原理工作的一种旋转电机，同步电动计时转子转速始终与定子旋转磁场的转速相同的一类交流电机。
按照功率转换方式，同步电机可分为同步电动机、同步发电机、同步调相机三类。
同步电动机将电能转化为机械能，用来驱动负载，由于同步电动机转速恒定，适宜于要求转速稳定的场所，目前大多数大中型排灌站采用的同步电动机；同步发电机将机械能转化为电能，由于交流电在输送和使用方面的优点，现在全世界发电量几乎全部都是同步发电机发出的；同步调相机实际上就是一台空载运行的同步电动机，专门用来调节电网的功率因数。
一、同步电动机的构造同步电动机按机构形式不同，可分为旋转电枢式和旋转磁极式两种。
旋转电枢式电机仅仅只适用于小容量的同步电动机；而旋转磁极式电机按照磁极形式又可分为凸极式和隐极式，隐极式转子做成圆柱形，转子上无凸出的磁极，气隙是均匀的，励磁绕组为分布绕组，一般用于两极电机；而凸极式转子有明显的凸出的磁极，气隙不均匀，极靴下的气隙小，极间部分的气隙较大，励磁绕组为集中绕组，一般用于四级以上的电机。
从总体结构上看，常见的同步电动机都是由建立磁场的转子和产生电动势的定子两大部分组成。
转子和定子之间没有机械的和电的联系，他们是依靠气隙磁场联系起来的，依靠磁场进行能量的传递和转换。
定子部分是由定子铁芯和定子绕组组成。
机座、端盖和风道等也属于定子部分。
定子铁芯是磁场通过的部分，一般由0.35mm 或0.5mm厚的硅钢片冲成有开口槽的扇形片迭成。
每迭厚约4~6mm，迭与迭之间留有1mm宽的通风沟，铁芯槽中线圈按一定规律连接构成空间互成120o的三相对称线组。
转子的主要作用就是产生磁场，当它旋转时就会在定子线圈中感应出交流电动势，同时把轴上输入的机械功率转换为电磁功率。
因此转子主要是由导电的励磁绕组和导磁的铁芯两部分组成。
同步电动机变频起动
同步电动机变频起动装置的原理、结构及典型故障2007.09.23提要：大型同步电动机的起动是个相当复杂的问题。
如果用减压起动，不但需要很大的变压器、电机结构又相对复杂，且起动对电网有较大的冲击。
而利用负载换相同步电动机的原理，对大型同步电动机进行变频起动，是比较理想的方法。
本文以宝钢三烧结主排风机的起动装置为例，介绍同步电动机变频起动的原理、过程以及典型故障及处理方法。
同步电动机变频起动中的典型故障本文以宝钢三烧结主排气风机起动装置为例简要介绍了大容量同步电动机变频起动装置的原理、结构，并分析、总结了其起动过程中的几个典型故障，包括晶闸管短路、并网故障等。
从故障现象、处理过程、原因分析、对策措施等方面进行详细介绍。
1 引言同步电动机以其可调的功率因数和输出转矩对电网电压波动不敏感等良好的运行性能在大功率电气传动领域独占螯头，是驱动大型风机、水泵、压缩机的首选机型。
但大型同步电动机的起动是个相当复杂的问题。
如果用减压起动，不但需要很大的变压器、电机结构又相对复杂，且起动对电网有较大的冲击。
而利用负载换相同步电动机的原理，对大型同步电动机进行变频起动，是比较理想的方法。
本文以宝钢三烧结主排风机的起动装置为例，介绍同步电动机变频起动的原理、过程以及典型故障及处理方法。
2 起动装置的基本组成及主要参数宝钢三期烧结于1998年建成投产，两台主排气风机的电气装置由Rolls-Royce公司提供。
2.1 起动装置的特点(1) 没有盘车装置，真正实现静止起动;(2) 采用无刷励磁，维护检修方便;(3) 数字化控制系统，调试方便，提高了系统的可靠性;(4) 电动机在同步状态并网，对马达、电网的冲击小。
2.2 主电路的结构主回路由降压变压器、三相全控桥整流电路、直流电抗器、晶闸管逆变器、升压变压器及同步电动机组成。
整流器控制系统为速度、电流负反馈双闭环系统;逆变器控制系统由光电编码器(OPE)和间接式(OPS)转子位置检测器，用于投网控制的整步微调和同步并网。
§9—3 同步电动机的工作原理和启动方法
定子绕组通入三相对称交流电流后，在气隙中 将产生旋转磁场，其转速为同步转速,旋转方 向由电源相序决定。
同步电动机的励磁绕组通过集电环和电刷 接到励磁电源上，流入直流电流后，产生转子 磁极。
由于θ的大小与同步电动机所带负载大小有关，同步电动机产生 的电磁功率也就和θ 的大小有关，所以称θ 为功角。
二、同步电动机的启动 启动方法有： 辅助电动机启动法（已基本不用） 调频启动法 异步启动法（最常用）
同步电动机异步起动电路图
同步电动机中旋转磁场与 转子磁场示意图
2.失步现象
旋转磁场磁极轴线与转子磁极轴线之间夹角θ 只有在0°<θ<90° 时，同步电动机才能拖动负载正常工作。
当负载过大时，会使θ大于90°，同步电动机不能产生拖动性质 的电磁转矩，转子转速要逐步下降，直至为零，发生同步电动机失步。 发生失步现象时，同步电动机的定子电流会迅速上升，应尽快切断电 源，以免损坏电动机。
同步电动机的异步起动
2020/1/5
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磁阻转矩
2020/1/5
整步转矩
异步转矩
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三． 影响牵入同步的因素
1. 负载转矩
负载转矩越大，启动完毕，进入稳态异步 运行时电动机的转差率越大，若负载 过大，即使加入励磁绕组也可能牵不 进同步
2. 异步电磁转矩
此转矩由阻尼绕组和励磁绕组中的感应电 流与气隙磁场相互作用产生，在异步 起动和牵入同步中均存在。
l . 基于状态方程的起动过程分析 由永磁电机的状态方程，可得电磁转矩的表达式
Te Tg Tc Tpm1 sin θ Tpm2 cos Tpc1 sin 2 Tpc2 cos2
Tav Tpm cos Tpc cos2
式中
Tav Tg Tc Tpm Tp2m1 Tp2m2
参数和时间常数有关，此外还与功角的正弦值有关。 同步转矩的幅值越大，牵入同步的可能性越大；如果加入励磁时功角在
电动机范围和稳定区，则同步转矩为驱动性质有利于牵入同步，如果 功角在一段时间内为发电机状态，同步转矩为制动转矩，或者在功角 特性的不稳定区域，则将增加牵入同步的难度。
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4. 附加同步电磁转矩 由瞬态凸极效应造成，其大小与电源电压的平方、dq轴参数的不对称度
磁场，由于转子磁路不对，为一
椭圆形旋转磁场。该旋转磁场可分解为相对
该单轴转矩与与普通异步转矩共同作用，这两种转矩合成的M-n 曲线如图所示，
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在略大于0.5n1处产生一个明显的下凹。可能卡在半同步速附近无法升速，见图
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3. 同步电磁转矩（整步转矩） 由主极磁场和定子电流相互作用而产生。又称为整步转矩。同步电磁转
同步电动机的启动与励磁控制原理
同步电机的启动与励磁控制原理一、概述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又不变得关系n=ns=60f/p，ns成为同步转速。
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电机为主。
二、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。
1 同步发电机的工作原理同步发电机是根据电磁感应原理制造的。
主要组成部分如图1。
现代交流发电机通常由两部分线圈构成;为了提高磁场的强度,一部分线圈绕在一个导磁性能良好的金属片叠成的圆筒内壁的凹槽内,这个圆筒固定在机座上称为定子。
定子内的线圈可输出感应电动势和感应电流,所以又称其为电枢。
发电机的另一部分线圈则绕在定子圆筒内的一导磁率强的金属片叠成的圆柱体的凹槽内,称为转子。
一根轴穿过转子中心并将其紧固在一起,轴两端与机座构成轴承支撑。
转子与定子内壁之间保持小而均匀的间隙且可灵活转动。
这叫做旋转磁场式结构的无刷同步发电机。
工作时,转子线圈通以直流电形成直流恒定磁场,在柴油机的带动下转子快速旋转,恒定磁场也随之旋转,定子的线圈被磁场磁力线切割产生感应电动势,发电机就发出电来。
1—前端盖;2—出风盖板;3—轴承;4—定子;5—端子箱侧板;6—电压调节器;7—调节器支架;8—端子箱顶盖;9—端子箱前后板;10—接线板;11—接线板支架;12—端子箱侧板;13—吊攀;14—轴承盖;15—进风盖板;16—后端盖;17—励磁定子;18—励磁定子固定螺栓;19—轴承;20—旋转整流器;21—励磁电枢;22—接地牌;23—转子;24—风扇;25—永磁机机壳;26—永磁机转轴;27—永磁机转子;28—永磁机定子;29—永磁机定子固定螺栓;30—永磁机转子固定螺栓;31—垫圈;32—永磁机盖板转子及其恒定磁场被柴油机带动快速旋转时,在转子与定子之间小而均匀的间隙中形成一个旋转的磁场,称为转子磁场或主磁场。
同步电动机不能直接启动的原因
同步电动机不能直接启动的原因
嘿，朋友！今天跟您聊聊同步电动机不能直接启动的原因。
有一回，我们工厂里一台同步电动机出了点问题。
师傅让我去看看，我当时还不太懂为啥它不能直接启动。
师傅就跟我说：“你想想啊，这同步电动机就像一个脾气倔的小孩。
启动的时候，它需要一下子就和旋转磁场同步，这难度可大了去了。
”
师傅接着说：“如果直接启动，它就像被猛地推了一把，电流会变得特别大，就像洪水猛兽一样，能把电路都给冲垮喽！而且，这电动机自己也受不了这么大的冲击，容易受伤。
”
师傅还举了个例子，说有一次他们没注意，直接启动了一台同步电动机，结果“砰”的一声，电路跳闸了，还差点把机器给弄坏了，那可真是麻烦大了。
所以啊，为了不让这电动机发脾气，也为了咱们的电路安全，可不能让它直接启动哟！。
同步电机投励过程
同步电机投励过程同步电机运行时，电枢电压矢量与转子磁极位置之间的夹角必须在某一范围之内，否则将导致系统失步。
因此同步电机变频调速时必须时刻控制这一夹角在允许的范围内变动。
（1）同步电机的启动投励过程同步电机采用同步启动，投励大小为同步电机额定励磁的40﹪~60﹪。
预先投励磁后，变频器按照预先设定的加速度，逐渐加速到给定频率。
为了加大启动力矩，可以适当提高变频装置输出电压和同步电机的励磁电流。
（2）同步电机稳态调速和励磁调节过程变频器驱动同步电机调速时，为了解决变频装置和同步电机间的配合，电机速度改变同时变频装置也会协同调节当前励磁电流大小和改变输出电压对应值（不是简单的恒v/f控制）。
在某一设定频率点以上范围运行，变频器采集同步电机功率因数，通过内置PID控制器实时控制同步电动机的励磁电流，实现恒功率因数调节，变频器通过发4～20mA指令给同步电机的励磁调节器调节励磁电流；在此频率以下范围运行时，励磁电流由变频器根据当前运行工况，输出4～20mA 信号给励磁调节器去调节，采用变频变励磁电流调节。
调节方式切换由变频器自动完成，而且调节方式的切换点频率可以通过参数设置。
（3）同步电机正常停机和故障灭磁过程在正常停机时，变频器驱动同步电动机转速至停机，然后停止变频器输出即可。
减速过程中，在恒功率因数频率点以上运行，励磁电流根据恒功率因数来调节，在频率点以下范围运行，采用变频变励磁电流方式运行。
此过程不需要进行灭磁。
在运行期间出现故障，若变频器外系统出问题，需要紧急停机，可以直接跳开高压侧输入开关和变频器输出开关，同时跳同步电机励磁装置。
若变频器系统出问题要紧急停机时，变频器立刻停止输出，关断开关变频器输出开关,使旁路开关闭合，同步电机切入工频运行。
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同步电动机的起动1.同步电机的基本原理同步发电机和其它类型的旋转电机一样，由固定的定子和可旋转的转子两大部分组成。
一般分为转场式同步电机和转枢式同步电机。
图1.1给出了最常用的转场式同步发电机的结构模型，其定子铁心的内圆均匀分布着定子槽，槽内嵌放着按一定规律排列的三相对称交流绕组。
这种同步电机的定子又称为电枢，定子铁心和绕组又称为电枢铁心和电枢绕组。
转子铁心上装有制成一定形状的成对磁极，磁极上绕有励磁绕组，通以直流电流时，将会在电机的气隙中形成极性相间的分布磁场，称为励磁磁场（也称主磁场、转子磁场）气隙处于电枢内圆和转子磁极之间，气隙层的厚度和形状对电机内部磁场的分布和同步电机的性能有重大影响。
除了转场式同步电机外，还有转枢式同步电机，其磁极安装于定子上，而交流绕组分布于转子表面的槽内，这种同步电机的转子充当了电枢。
图中用AX BY CZ三个在空间错开120分布的线圈代表三相对称交流绕组。
—OO +―-定子铁心』2—转子* 3—滑环F4—电刷"5—磁力线图1.1同步电机结构模型1.1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。
感应电势有效值：每相感应电势的有效值为E o =4.44fN感应电势频率：感应电势的频率决定于同步电机的转速n和极对数p，即f=p n/60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。
1.2同步转速同步转速从供电品质考虑，由众多同步发电机并联构成的交流电网的频率应该是一个不变的值，这就要求发电机的频率应该和电网的频率一致。
我国电网的频率为50Hz，故有：n=60f/p=3000/p要使得发电机供给电网50Hz的工频电能，发电机的转速必须为某些固定值，这些固定值称为同步转速。
例如2极电机的同步转速为3000r/min ，4极电机的同步转速为1500r/min，依次类推。
只有运行于同步转速，同步电机才能正常运行，这也是同步电机名称的由来。
1.3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。
近年来，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。
分析表明，同步电机运行于哪一种状态，主要取决于定子合成磁场与转子主极磁场之间的夹角S，S称为功率角若转子主磁场趋超前于定子合成磁场，s>0,此时转子上将受到一个与其旋转 方向相反的制动性质的电磁转矩。
为使转子能以同步转速持续旋转，转子必须从原动 机输人驱动转矩。
此时转子输入机械功率，定子绕组向电网或负载输出电功率，电机 作发电机运行。
主极 图1.2发电机状态若转子主极磁场与定子合成磁场的轴线重合，即3= 0，则电磁转矩为零。
此时电机内没有有功功率的转换，电机处于补偿机状态或空载状态。
NIt.1 ( 0 So图1.3补偿机状态若转子主极磁场滞后于定子合成磁场，即Sv 0，则转子上将受到一个与其转向相同的驱动性质的电磁转矩。
此时定子从电网吸收电功率， 转子可拖动负载而输出机 械功率.电机作为电动机运行。
主极同步电机按其结构型式可分为旋转电枢式和旋转磁极式两种。
在实际应用中，需要通过滑环将电功率自转子部分导入或者引出。
由于同步电机的电枢功率极大，电压较高，因而不容易由滑环导入或引出。
由于励磁绕组的功率与电枢的功率相比，所占比例较小，励磁电压通常又较低，因此使磁极旋转，通过滑环为励磁绕组供电容易实现。
因此旋转电枢式只适用于小容量同步电机，同步电机的基本结构形式是旋转磁极式。
同步电机的基本结构与直流电机和异步电机相同，都是由定子与转子两大部分组成。
1.3.1定子由铁心、电枢绕组、机座以及端盖等结构件组成。
定子铁心是构成磁路的部件，一般采用硅钢片叠装而成，以减少磁滞和涡流损耗。
定子冲片分段叠装，每段之间有通风槽片，以构成径向通风。
大型同步电机由于尺寸太大，硅钢片常为扇形冲片，然后组装成圆形。
电枢绕组为三相对称交流绕组，多为双层绕组，嵌装在定子槽内。
定子机座是支承部件，用于安放定子铁心和电枢绕组，并构成所需的通风路径，因此要求它有足够的刚度和强度。
大型同步电机的机座都采用钢板焊接结构。
端盖的作用与异步电机相同，将电机本体的两端封盖起来，并与机座、定子铁心和转子一起构成电机内部完整的通风系统。
132转子与异步电机转子结构不同，通常由转子铁心、转轴、阻尼绕组、励磁绕组和滑环等组成。
分类：同步电机的转子结构有两种类型，可分为隐极式和凸极式两种隐极式转子如图所示，转子呈圆柱形，无明显的磁极。
隐极式转子的圆周上开槽，槽中嵌放分布式直流励磁绕组。
隐极式转子的机械强度高，故多用于高速同步电机，例如汽轮发电机。
在同步电机运行过程中，转子由于高速旋转而承受很大的机械应力，所以隐极式转子大多由整块强度高和导磁性能好的铸钢或锻钢加工而成。
隐极电机的气隙是均匀的，圆周上各处的磁阻相同。
凸极式转子结构比较简单，磁极形状与直流机相似，磁极上装有集中式直流励磁绕阻。
凸极式转子制造方便，容易制成多极，但是机械强度低，多用于中速或低速的场合，例如水轮发电机或者柴油发电机。
凸极电机的气隙是不均匀的，圆周上各处的磁阻各不相同，在转子磁极的几何中线处气隙最大，磁阻也大。
此外，同步电机转子磁极表面都装有类似笼型异步电机转子的短路绕组，由嵌入磁极表面的若干铜条组成，这些铜条的两端用短路环联结起来。
此绕组在同步发电机中起到了抑制转子机械振荡的作用，称为阻尼绕组；在同步电动机中主要作起动绕组使用，同步运行时也起稳定作用。
滑环装在转子轴上，经引线接至励磁绕组，并借电刷接到励磁装置。
133励磁方式同步电机的直流励磁电流需要从外部提供，供给同步电机励磁电流的装置称为励磁系统。
获得励磁电流的方法即为励磁方式有以下几种。
1）直流发电机励磁系统这是传统的励磁系统，由装在同步电机转轴上的小型直流发电机供电。
这种专供励磁的直流发电机称为励磁机。
2）静止整流器励磁系统这种励磁方式是将同轴的交流励磁机（小容量同步发电机）或者主发电机发出的交流电经过静止的整流装置变换成直流电后，由集电环引入主发电机励磁绕组供给所需的直流励磁。
3）旋转整流器励磁系统这种励磁方式将同轴交流励磁机做成旋转电枢式，并将整流器装置固定在此电枢上一起旋转，组成了旋转整流器励磁系统，将交流励磁发电机输出的交流电整流之后，直接供电给励磁绕组。
这样可以完全省去集电环、电刷等滑动接触装置，成为无刷励磁系统，广泛应用于大容量发电机中。
2 •同步电动机转子转速与定子旋转磁场的转速相同的交流电动机。
其转子转速n与磁极对数p、电源频率f之间满足n=f/p。
转速n决定于电源频率f,故电源频率一定时，转速不变，且与负载无关。
具有运行稳定性高和过载能力大等特点。
常用于多机同步传动系统、精密调速稳速系统和大型设备（如轧钢机）等。
属于交流电机，定子绕组与异步电动机相同。
它的转子旋转速度与定子绕组所产生的旋转磁场的速度是一样的，所以称为同步电动机。
正由于这样，同步电动机的电流在相位上是超前于电压的，即同步电动机是一个容性负载。
为此，在很多时候，同步电动机是用以改进供电系统的功率因数的。
同步电动机在结构上大致有两种：1）转子用直流电进行励磁的同步电动机：它的转子做成凸极式的，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。
当在定子绕组通上三相交流电源时，电动机内就产生了一个旋转磁场，鼠笼绕组切割磁力线而产生感应电流，从而使电动机旋转起来。
电动机旋转之后，其速度慢慢增高到稍低于旋转磁场的转速，此时转子磁场线圈经由直流电来激励，使转子上面形成一定的磁极，这些磁极就企图跟踪定子上的旋转磁极，这样就增加电动机转子的速率直至与旋转磁场同步旋转为止。
2）转子不需要励磁的同步电机：它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。
所以是属于凸极转子，转子磁极是由一种磁化钢做成的，而且能够经常保持磁性。
鼠笼绕组是用来产生启动转矩的，而当电动机旋转到一定的转速时，转子凸极就跟住定子线圈的电流频率而达到同步。
凸极的极性是由定子感应出来的，因此它的数目应和定子上极数相等，当电动机转到它应有的速度时，鼠笼绕组就失去了作用，维持旋转是靠着转子与磁极跟住定子磁极，使之同3 •同步电动机的运行分析3.1同步电动机运行特点1） 起动困难、不易调速，需要用直流励磁，结构比感应电动机复杂，运行维护要求高。
2） 可以通过调节励磁电流改善电网功率因数，所以在大功率恒速机械中也得到了广 泛应用。
3.2隐极同步电动机的电动势平衡方程式和相量图磁动势：当隐极同步发电机转子励磁绕组通入直流励磁电流后，产生主极磁动势，产生主磁通 0 ；定子绕组接上三相对称负载后，产生电枢磁动势F a ，产生电枢磁通a 和漏磁通 。
电动势：主磁通 0和电枢磁通 a ，切割定子绕组并在定子绕组内感应出相应的励 磁电动势E o 和电枢反应电动势压 E a 。
把E o 和E a 相量相加，可得电枢一相绕组的合成电动势 E （亦称为气隙电动势）。
上 述关系可表示为：式中，X a 是与电枢反应磁通相对应的电抗，称为电枢反应电抗。
定子电压方程Ui Eo R jXs i i 式中，X s X a X 称为隐极同步电机的同步电抗， X s 是对称稳态运行时表征电枢 Uf | f F 0m 0 E 0 Ui l i F am a E a E? R i |i ? ? ? ?U1 E0j E a E R i |i E 正比于I ；在时间相位上,E a 滞后于 a 90电角度, I 同相位，则及E a 将滞后于电枢电流I 90度。