电机是一种将电能转换为机械能的机电装置,根据输入类型分为单相和三相电机,最常见的三相电机是同步电机和感应电机。当三相电导体被放置在特定的几何位置(即彼此成一定的角度)时,就会产生电场,旋转磁场以一定的速度旋转,称为同步速度。如果在这个旋转磁场中存在电磁铁,电磁铁就会被这个旋转磁场磁锁,并以与旋转磁场相同的速度旋转。由于电机转子的速度与旋转磁场的速度相同,这就是同步电机术语的由来。同步电机的旋转与逆变器的频率成完全比例,由于它高效节能,工业上大量采用转子内嵌永磁体电机,电机由定子(静止侧)和转子(旋转侧)组成,定子有一个三相绕组产生三相旋转磁场(Ns=f/p)与感应电机相同。这个关系可以用N和S来模拟旋转在外部的磁极和转子的n和s磁极,当定子侧的N和S极旋转时,n和s磁磁极被吸住,以同样的速度旋转。转子内磁铁不直接使用商用电源的原因,如果在电机停止的情况下开启电源,则不能指定转子侧和定子侧的磁极(N和S极),这会导致电机失去同步,导致操作不当。因此,当启动同步电动机时,逆变器首先通过查找转子侧和定子侧的磁极来进行操作。同步电机的主要特点同步电机不能自起动的,他们需要一些外部手段使他们的速度接近同步速度,对于恒定电源频率,无论负载情况如何,它们的运行速度与电源频率同步,表现为恒速电机,这种电机具有在任何电功率因数下工作的独特特性,这使得它被用于提高电功率因数。同步电机是一种双激励电机,即为其提供两个电气输入,它的定子绕组由一个WE向三相定子绕组提供三相电源,向转子绕组提供直流电。带三相电流的三相定子绕组产生三相旋转磁通,带直流电源的转子也会产生恒定的磁通量,考虑到50赫兹的功率频率,三相旋转磁通在1分钟内旋转约转,或在1秒钟内旋转约50转。在某一特定时刻,转子和定子的磁极可能具有相同的极性(N-N或S-S),从而对转子产生排斥力,而在下一瞬间,它将是N-S,从而产生吸引力。由于转子的惯性,它不能在任何方向上旋转,由于吸引力或斥力,转子保持静止状态,因此同步电动机不是自起动的。我们使用一些机械手段,将最初转子状态旋转到与磁场相同的方向,使其速度非常接近同步速度,在达到同步速度时,会发生磁锁定,同步电机即使在移除外部机械装置后也会继续旋转。同步电动机的起动方法同步电机与另一电机机械耦合,它可以是三相感应电动机,也可以是直流并联电动机,它以非常接近同步速度的速度旋转,给它直流激励,当磁性锁定发生一段时间后,外部电机的电源被切断。采用阻尼绕组在这种情况下,同步电动机为凸极型,附加绕组置于转子极面,当转子不旋转时,阻尼绕组与旋转气隙磁通之间的相对速度较大,从而产生所需的起动转矩。当速度接近同步速度时,感应电动势和转矩会减小,最后当发生磁锁时,转矩也会减小到零。因此,在这种情况下,同步电动机首先作为使用附加绕组的三相感应电动机运行,最后与频率同步。同步电机的应用由于其在任何电功率因数下都具有良好的性能,为了提高功率因数,采用了无负载连接到同步电机,因此在静态电容器价格昂贵的情况下应用于电力系统。应用于同步电适用于运行速度较低(约转/分)且需要高功率的场合,对于35kw到2kw的功率要求,相应的三相异步电动机的尺寸、重量和成本都非常高。因此,最好使用这些电机,例如往复式泵、压缩机、轧机等。
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