第四章同步电机

1、第四章第四章 同步电机同步电机 41同步电机的结构同步电机的结构 42同步发电机的基本特性同步发电机的基本特性 43同步发电机的电压、转矩和功率的平衡同步发电机的电压、转矩和功率的平衡 44同步发电机的并联运行同步发电机的并联运行 45同步发电机的短路与振荡同步发电机的短路与振荡 46同步电动机同步电动机学习第四章应该注意的点学习第四章应该注意的点第四章学习应注意的几个问题第四章学习应注意的几个问题： 1.同步发电机负载后电枢磁场对气隙磁场有何影响同步发电机负载后电枢磁场对气隙磁场有何影响(电枢反应电枢反应)？ 2.同步发电机空载特性的实质是什么？同步发电机空载特性的实质是什么？ 3.影响同步

2、发电机的外特性的因素是什么？影响同步发电机的外特性的因素是什么？ 4.同步发电机的平衡方程式有那些？同步发电机的平衡方程式有那些？ 5.同步发电机并联运行时有什么特点？同步发电机并联运行时有什么特点？本章的计算任务主要是本章的计算任务主要是： 利用同步发电机的功率平衡方程和有关特性进行电量（电势、电利用同步发电机的功率平衡方程和有关特性进行电量（电势、电压、电流、功率）计算；并联运行时有功功率和无功功率的计算。压、电流、功率）计算；并联运行时有功功率和无功功率的计算。比较难理解的点比较难理解的点： 1.同步发电机的电枢反应；同步发电机的电枢反应；2.同步发电机的突然短路分析。同步发电机的突然短

3、路分析。41.同步电机的结构同步电机的结构本节的主要内容有两部分本节的主要内容有两部分l基本结构：基本结构： 主要点：类型与转子的结构主要点：类型与转子的结构（同步电机的定子结构与异步机（同步电机的定子结构与异步机相似）。相似）。l铭牌数据：铭牌数据： 主要点：额定容量表示（两主要点：额定容量表示（两种），额定电压和额定电流。种），额定电压和额定电流。一、同步电机结构一、同步电机结构 结构：结构：由铁心和绕组组成，与异步电机定子基本由铁心和绕组组成，与异步电机定子基本相同。相同。 相同机座号时，相同机座号时，若与异步机互换定子，则若与异步机互换定子，则仍然可以运行仍然可以运行。 区别：区别：主

4、要是尺寸方面，同步电机通常容量较大，主要是尺寸方面，同步电机通常容量较大，而异步机的容量相对较小。因此，从表面上看同步机而异步机的容量相对较小。因此，从表面上看同步机机壳无散热片，异步机则有机壳无散热片，异步机则有 接线：接线：发电机定子绕组通常采用发电机定子绕组通常采用Y 形连接形连接，减小减小三次谐波影响三次谐波影响。 定子结构：定子结构： 三次谐波：三次谐波：由于三由于三相绕组的每个线圈边产相绕组的每个线圈边产生的磁势为矩形波，可生的磁势为矩形波，可分解成基波和一系列奇分解成基波和一系列奇次谐波。通过合理选择次谐波。通过合理选择短距绕组短距绕组,可削弱可削弱5、7次谐波。次谐波。 三相绕

5、组的三相绕组的3次谐次谐波刚好同相位，可以通波刚好同相位，可以通过过Y形和连接削弱。形和连接削弱。谐波内容谐波内容不做要求不做要求 三次谐波解释三次谐波解释连接时，虽然无连接时，虽然无3 3次谐次谐波电势输出，但是，却波电势输出，但是，却在其三相绕组上有在其三相绕组上有3 3次谐次谐波波 “环流环流”，会造成，会造成额额外损耗外损耗。采用采用Y Y连接连接。磁势矩形波磁势矩形波三相三相绕组绕组的三的三次谐次谐波刚波刚好同好同相位相位 转子结构转子结构隐极式转子隐极式转子大型机的大型机的转子支架转子支架转子铁心转子铁心硅钢片硅钢片转子轴上的滑环转子轴上的滑环一对极一对极隐极式隐极式两对极凸极式两

6、对极凸极式转子：有转子：有凸极式凸极式和和隐极式隐极式两种。两种。转子绕组是直流绕组。转子绕组是直流绕组。二、同步发电机的基本类型二、同步发电机的基本类型 类型与励磁方式类型与励磁方式l 类型：类型：同步发电机有转枢式和转极式两种。同步发同步发电机有转枢式和转极式两种。同步发电机主要采用转极式，电机主要采用转极式，磁极在转子时，通过滑环引磁极在转子时，通过滑环引导的电流较小。导的电流较小。l 自励：自励：凡以发电机本身的电枢绕组或辅助绕组为励凡以发电机本身的电枢绕组或辅助绕组为励磁电源的励磁方式称为自励。磁电源的励磁方式称为自励。l 他励：他励：凡设有专用励磁电源的称为他励。即，采用凡设有专用

7、励磁电源的称为他励。即，采用励磁机进行励磁的就是他励。无刷同步发电机是他励励磁机进行励磁的就是他励。无刷同步发电机是他励的一种形式。的一种形式。 无刷同步发电机是将这两种形无刷同步发电机是将这两种形式的两台电机同时安装在同一根轴式的两台电机同时安装在同一根轴上，是两台电机的组合。上，是两台电机的组合。 船上不采用直流励磁机进行励船上不采用直流励磁机进行励磁。磁。无刷励磁也是靠剩磁起压的。无刷励磁也是靠剩磁起压的。 无刷同步发无刷同步发电机实际上是两电机实际上是两台机同轴工作。台机同轴工作。定子：定子：1和和2，转子：，转子：3和和4；主发电机：；主发电机：2和和4，励磁发电机：，励磁发电机：1

8、和和3。 说明说明P.46的图的图4-1-4就是就是P.199的图的图12-2-2。三、同步发电机的基本数据三、同步发电机的基本数据 铭牌数据：铭牌数据： 主要铭牌数据有：主要铭牌数据有： 额定容量、额定电压、额定频率、额额定容量、额定电压、额定频率、额定功率因数、定子绕组连接、绝缘等级、冷却方式等。定功率因数、定子绕组连接、绝缘等级、冷却方式等。 注意：注意： 额定容量、额定电压、额定功率因数和额定电流额定容量、额定电压、额定功率因数和额定电流可能只标出三个（可能只标出三个（第四个参数可以求出）。第四个参数可以求出）。 工作原理简介：工作原理简介： 外部直流电源通过滑环向转子提供外部直流电源

9、通过滑环向转子提供直流励磁电流，并产生磁场；原动机拖直流励磁电流，并产生磁场；原动机拖动转子旋转，转子磁极磁场切割三相定动转子旋转，转子磁极磁场切割三相定子绕组，感应三相交流电。子绕组，感应三相交流电。第一节要点第一节要点：结构、原理、类型、额定参数。：结构、原理、类型、额定参数。42.同步发电机的基本特性同步发电机的基本特性 本节的主要内容有三大部分本节的主要内容有三大部分：l 空载特性：空载特性： 主要点：掌握空载特性的实质，分析工作过程知道空主要点：掌握空载特性的实质，分析工作过程知道空载电势的计算式。载电势的计算式。l 电枢反应：电枢反应： 主要点：分析负载后，负载大小和性质不同时，电

10、枢主要点：分析负载后，负载大小和性质不同时，电枢磁场对气隙磁场的影响。磁场对气隙磁场的影响。l 外特性和调节特性：外特性和调节特性： 主要点：知道特性的形状和随负载的变化情况。主要点：知道特性的形状和随负载的变化情况。一、空载特性一、空载特性电势计算式：电势计算式： 由工作过程分析知道同由工作过程分析知道同步发电机空载电势步发电机空载电势E0：书书P.47 式（式（4-2-2） E0 = 4.44kfN0 空载特空载特性：性： 保持额定转速不变，空保持额定转速不变，空载电势载电势E0与空载励磁电流与空载励磁电流I f的关系曲线。的关系曲线。 E00B ，IfH；空载特性的实质就是空载特性的实质

11、就是磁化曲线磁化曲线。空载特性实验：空载特性实验： 按如图所示接线，起动原动机拖动同步发电机转按如图所示接线，起动原动机拖动同步发电机转子旋转，将励磁回路电阻子旋转，将励磁回路电阻Rf调至最大，合上励磁回路调至最大，合上励磁回路电源开关。观察电流表电源开关。观察电流表A和电压表和电压表V的数值并记录。的数值并记录。 空载特性实验空载特性实验注意：只能单方向调节电阻。注意：只能单方向调节电阻。方法：方法： 逐步将逐步将Rf调小，调小，使电流逐步增大，使电流逐步增大，记录数据。然后逐记录数据。然后逐步将步将Rf调大再记录调大再记录数据。数据。二、电枢反应二、电枢反应 定义：定义：负载时由三相电枢绕

12、组产生的旋转磁场称为负载时由三相电枢绕组产生的旋转磁场称为电枢电枢反应磁场反应磁场。电枢反应磁场对气隙磁场的影响称为电枢反应磁场对气隙磁场的影响称为电枢反应电枢反应。 电枢电流影响电枢反应的性质：电枢电流影响电枢反应的性质：电枢电流与电枢电流与空载电势空载电势的的关系有：关系有：同相位同相位、滞后滞后和和超前超前三种。与之对应的电枢反应的三种。与之对应的电枢反应的性质有：性质有：交轴交轴、直轴去磁直轴去磁和和直轴增磁直轴增磁三种。三种。 交轴反应（同相位）交轴反应（同相位） 直轴去磁（滞后）直轴去磁（滞后） 直轴去磁（超前）直轴去磁（超前）一般情况一般情况感性滞后感性滞后的电流的电流三、外特性

13、和调节特性三、外特性和调节特性 外特性外特性：同步发电机外特性与变压器相似，同步发电机外特性与变压器相似，但但电压电压变化率计算式变化率计算式P.49.式式(4-2-5)与与P.17.式式(2-3-3) 不同不同。 注意：注意：P.50思考题思考题(4-2-4) 。思考题思考题(4-2-4)：同步发电机的电压同步发电机的电压变化率的大小、正负与发电机所带变化率的大小、正负与发电机所带的负载的大小和性质有关。因为负的负载的大小和性质有关。因为负载大小影响了电枢反应作用的大小，载大小影响了电枢反应作用的大小，负载性质决定了电枢反应的去磁、增磁性质。若电枢反应去负载性质决定了电枢反应的去磁、增磁性质

14、。若电枢反应去磁，电压变化率为正；磁，电压变化率为正；若电枢反应增磁若电枢反应增磁，则，则电压变化率为负电压变化率为负。此时，外特性为此时，外特性为上翘的特性上翘的特性。电枢反应越强，电压变化率的。电枢反应越强，电压变化率的值就越大（反之亦然）。值就越大（反之亦然）。 特性：特性：为了保持电压为了保持电压不变，在功率因数一定时，不变，在功率因数一定时，励磁电流应随电枢电流进励磁电流应随电枢电流进行变化调节的曲线。行变化调节的曲线。 不同的功率因数，电不同的功率因数，电枢反应大小不一样，性质枢反应大小不一样，性质可能也可能不同。可能也可能不同。第二节要点第二节要点：空载特性实质；电枢反应：空载特

15、性实质；电枢反应3种；外特性种；外特性与与u；调节特性。调节特性。 调节特性调节特性调节特性曲线调节特性曲线电枢反应去磁，则励磁电流应增加，反之则减小。电枢反应去磁，则励磁电流应增加，反之则减小。43.同步发电机的电压、同步发电机的电压、转矩转矩和功率的平衡和功率的平衡 本节的主要内容有三部分：本节的主要内容有三部分：l 电压方程及相量图：电压方程及相量图： 主要掌握：电枢电路的等效、相量图和重要参数主要掌握：电枢电路的等效、相量图和重要参数 同步电抗和功率角、功率因数角、内功率因数角等概念。同步电抗和功率角、功率因数角、内功率因数角等概念。l 转矩和功率的平衡：转矩和功率的平衡： 主要理清能

16、量转换关系。主要理清能量转换关系。l 独立运行特点：独立运行特点： 独立运行特点单独作为一点讨论，目的是要求给予重独立运行特点单独作为一点讨论，目的是要求给予重视，与后续特点进行比较。视，与后续特点进行比较。同步发电机负载运行时与电枢绕组交链的磁通有同步发电机负载运行时与电枢绕组交链的磁通有3个：个： 励磁磁通励磁磁通、电枢电流产生的、电枢电流产生的电枢反应磁通电枢反应磁通和和漏磁通漏磁通。 3个磁通都在电枢绕组感应电势分别为：个磁通都在电枢绕组感应电势分别为：空载电势空载电势、电枢反应电势电枢反应电势和和漏磁电势漏磁电势。 忽略磁路饱和，引入参数：忽略磁路饱和，引入参数：电枢反应电抗电枢反应

17、电抗。 同步电抗同步电抗Xs = Xa + X ，注意注意：Xs XaX 。忽略忽略电枢电枢电阻电阻用电用电抗表抗表示示ea电枢电枢绕组绕组电路电路一、电压方程及相量图一、电压方程及相量图 电势公式电势公式 电势电势公式可应用三角计算公式从相量图得到：三公式可应用三角计算公式从相量图得到：三角形构成角形构成以以E0为斜边以为斜边以U相量及其延长线为一条相量及其延长线为一条直角边，构造一个直角三角形。与电流直角边，构造一个直角三角形。与电流 I 有关相量变有关相量变换（投影）到直角边都与功率因数角换（投影）到直角边都与功率因数角有关。有关。电压平衡方程：电压平衡方程：I)jX(RUIjXIjXR

18、IUESaaa000220)sincos()sincos( IRIXIXIRUEaSSa电势电势公式：公式： P.51.式（式（4-6-3），忽略电枢电阻后：），忽略电枢电阻后：220)cos()sin( IXIXUESS 相量图相量图根据电压平衡方程可画出相量图。根据电压平衡方程可画出相量图。负载分别为：感性、阻性和容性时：负载分别为：感性、阻性和容性时：感感性性负负载载忽略忽略电枢电枢电阻电阻电阻性负载电阻性负载容性负载容性负载二、转矩和功率的平衡二、转矩和功率的平衡 功率平衡：功率平衡： 功率平衡关系就是能量平衡关系。功率平衡关系就是能量平衡关系。 P.52式式(4-3-8)：Pin=P

19、e+P0，应写成：应写成：P1=Pe+P0 其中，电磁功率：其中，电磁功率：Pe= 3 E0 I cos，内功内功率因数角率因数角 ；空载损耗；空载损耗P0(主要是机械损耗主要是机械损耗)。 转矩平衡：转矩平衡： 公式：公式：P.52 式式(4-3-10)：T= 3E0 I cos/。同步发电机独立运行有同步发电机独立运行有3个特点：个特点： 1.有功功率和无功功率完全由负载决定；有功功率和无功功率完全由负载决定； 2.频率随转速而变化，电压随励磁电流而频率随转速而变化，电压随励磁电流而变化；变化； 3.负载变化将引起频率（有功）或电压负载变化将引起频率（有功）或电压（无功）的相应变化。（无功

20、）的相应变化。第三节要点第三节要点：电压方程及相量图；转矩；独立运行：电压方程及相量图；转矩；独立运行的特点的特点 。 发电机独立运行的特点发电机独立运行的特点注意：将独立运行特点与后面的并联运行特点相比较。注意：将独立运行特点与后面的并联运行特点相比较。44.同步发电机的并联运行同步发电机的并联运行 本节的主要内容有两部分：本节的主要内容有两部分：l 与无穷大电网并联与无穷大电网并联 ： 主要掌握：并联运行概念、有功功率和无功功主要掌握：并联运行概念、有功功率和无功功率的计算与调节、功角特性矩角特性等概念和并联率的计算与调节、功角特性矩角特性等概念和并联特点。特点。l 同容量发电机并联同容量

21、发电机并联 ： 主要掌握：特点。主要掌握：特点。一、与无穷大电网并联一、与无穷大电网并联 无穷大电网：无穷大电网：电网与单机容量比非常大，电网与单机容量比非常大，U、f不不受单机调节影响。受单机调节影响。 并联运行：并联运行：是指两台以上发电机同时向同一电网是指两台以上发电机同时向同一电网供电的工作状态。供电的工作状态。 并联条件：并联条件：三个相等（电压、频率、相位）、一三个相等（电压、频率、相位）、一个（相序）一致。个（相序）一致。 有功功率的调节：有功功率的调节：调节发电机的油门，转子瞬时调节发电机的油门，转子瞬时加速，功角瞬时增大，输出有功功率增加，电磁转矩加速，功角瞬时增大，输出有功

22、功率增加，电磁转矩增大达到转矩平衡（转速恒定）。增大达到转矩平衡（转速恒定）。 180失失步。步。 注意：功角的概念。注意：功角的概念。 功角及功角特性功角及功角特性 功角：功角：是发电机磁极磁场与气隙合成磁场之间的是发电机磁极磁场与气隙合成磁场之间的空间角度，也正好等于电势空间角度，也正好等于电势E0与电压与电压U之间的相位角。之间的相位角。 I cos=E0sin/ Xs，Pe=3U I cos， Pe=3UE0sin/ Xs ，即：即： 功角特性功角特性。凸极机凸极机直交轴方向气隙不均匀直交轴方向气隙不均匀.多一个多一个“反应转矩反应转矩”。 矩角特性矩角特性：与功角特性相与功角特性相似

23、。似。书书P.53 式（式（4-4-2）。）。 无功功率的调节无功功率的调节 与无穷大电网并联时，发电与无穷大电网并联时，发电机电压不变。若保持油门不变，机电压不变。若保持油门不变，则输出电磁功率则输出电磁功率Pe =3U I cos，即即I cos等于常数。此时，如果等于常数。此时，如果调节励磁电流调节励磁电流 I f ，励磁磁通励磁磁通0 和空载电势和空载电势E0将发生变化。将发生变化。 由图可见，调节励磁电流由图可见，调节励磁电流 I f ，空载电势空载电势E0发生变化，功发生变化，功率因数角率因数角也随之发生变化，输出无功功率发生变化。也随之发生变化，输出无功功率发生变化。 励磁电流小

24、（欠励）时，励磁电流小（欠励）时， E0小，小，0 ，输出无功为容，输出无功为容性无功；励磁电流增大，性无功；励磁电流增大， E0也增大，当也增大，当=0 时，输出无功为时，输出无功为零；继续增大励磁电流，零；继续增大励磁电流， E0进一步增大，进一步增大，0 ，输出无功，输出无功为感性无功。为感性无功。 1. 调节油门，可以调节发电调节油门，可以调节发电机输出的有功功率大小；机输出的有功功率大小； 2. 调节励磁电流，可以调节调节励磁电流，可以调节发电机输出的无功功率大小；发电机输出的无功功率大小； 3. 调节一台发电机的油门或调节一台发电机的油门或者励磁电流，电网的频率和电压者励磁电流，电

25、网的频率和电压不会发生变化。不会发生变化。 结论结论输出感性无功等于消耗容性无功；输出感性无功等于消耗容性无功；输出容性无功等于消耗感性无功输出容性无功等于消耗感性无功。 通过附图可以理解。通过附图可以理解。未接电容之前消未接电容之前消耗感性，电容输耗感性，电容输出容性无功后，出容性无功后，整个电路不消耗整个电路不消耗无功功率。无功功率。二、同容量同步发电机的并联二、同容量同步发电机的并联并联运行特点：并联运行特点： 1. 各并联运行发电机输出的总有功功率和无功功率分别各并联运行发电机输出的总有功功率和无功功率分别等于负载的有功功率和无功功率。等于负载的有功功率和无功功率。P=P1+P2；Q=

26、Q1+Q2。 2. 单独调节一台发电机的油门（输入功率），负载不变单独调节一台发电机的油门（输入功率），负载不变时，电网的频率将发生变化。时，电网的频率将发生变化。 3. 单独调节一台发电机的励磁电流，负载不变时，电网单独调节一台发电机的励磁电流，负载不变时，电网的电压将发生变化。的电压将发生变化。 理解：一台油门增加，负载不变，另一台输出有功减少，理解：一台油门增加，负载不变，另一台输出有功减少，电网总输入增加、有功输出不变，频率增加。（无功同理）电网总输入增加、有功输出不变，频率增加。（无功同理）第四节要点第四节要点：理想合闸条件；功角特性；并联运行特点（无：理想合闸条件；功角特性；并联运

27、行特点（无穷大，同容量）。穷大，同容量）。 4- -5.同步发电机的短路与振荡同步发电机的短路与振荡 本节内容主要知道：本节内容主要知道： 1. 知道突然短路的危害、突然短路知道突然短路的危害、突然短路时同步电抗的大小变化，了解突然短路时同步电抗的大小变化，了解突然短路的过程；的过程； 2. 振荡的种类和危害。振荡的种类和危害。 突然短路时，电枢电流将增大，气隙磁突然短路时，电枢电流将增大，气隙磁通将增加，与磁通交链的绕组将感应电势产通将增加，与磁通交链的绕组将感应电势产生电流和磁势阻止短路电流产生的磁通的增生电流和磁势阻止短路电流产生的磁通的增加，迫使该磁通以气隙为磁路。因此磁路的加，迫使该

28、磁通以气隙为磁路。因此磁路的磁阻很大，相当于此时的同步电抗很小。随磁阻很大，相当于此时的同步电抗很小。随着阻碍磁通变化的绕组电流的衰减，短路磁着阻碍磁通变化的绕组电流的衰减，短路磁通逐步恢复原来的磁路，同步电抗也才逐步通逐步恢复原来的磁路，同步电抗也才逐步增大到原来的数值。增大到原来的数值。 超瞬变电抗、瞬超瞬变电抗、瞬变电抗、正常的同步电抗。变电抗、正常的同步电抗。 注意：注意：X Xd Xd Xs。 Xd = X+ Xad 一、三相突然短路一、三相突然短路二、并联运行发电机的振荡二、并联运行发电机的振荡种类：种类：并联运行时的振荡有，并联运行时的振荡有，1.自由振荡；自由振荡；2.强迫振荡

29、。强迫振荡。危害：危害：严重时会损坏设备。严重时会损坏设备。自由振荡：自由振荡： 只有并联运行时才有，单机运行时没有。只有并联运行时才有，单机运行时没有。 调节或者负载变化使机械转矩（输入）和电磁转矩（输调节或者负载变化使机械转矩（输入）和电磁转矩（输出）失去平衡，发电机出）失去平衡，发电机n将发生变化。而将发生变化。而转子惯性会出现以转子惯性会出现以振荡。振荡。 一般是衰减振荡，问题不大。一般是衰减振荡，问题不大。强迫振荡：强迫振荡： 单机和并联运行时都有。单机和并联运行时都有。 活塞式原动机（四个冲程中既有做功冲程，也有不做功活塞式原动机（四个冲程中既有做功冲程，也有不做功冲程）造成的振荡

30、。冲程）造成的振荡。 一般在设计时已经避开临界转速。一般在设计时已经避开临界转速。解决办法：解决办法：发现长时间振荡可通过适当改变频率使振荡衰减。发现长时间振荡可通过适当改变频率使振荡衰减。第五节要点第五节要点：突然短路（各电抗大小及关系）；振荡（种类，：突然短路（各电抗大小及关系）；振荡（种类，危害）。危害）。 4- -6.同步电动机同步电动机 本节的主要内容有两部分本节的主要内容有两部分：l 转动原理与起动转动原理与起动： 主要点：同步电动机如何转动、怎样转动。主要点：同步电动机如何转动、怎样转动。l 电动机的电流电动机的电流： 主要点：影响同步电动机电枢电流的因素。主要点：影响同步电动机

31、电枢电流的因素。同步电动机的内容同步电动机的内容不是重点不是重点，主要，主要要求了解基本点要求了解基本点。一、转动原理与起动一、转动原理与起动 转动原理转动原理： 由并联运行同步发电机的功角特性可知：当同步由并联运行同步发电机的功角特性可知：当同步发电机处于空载状态并联在电网时，若将原动机通过发电机处于空载状态并联在电网时，若将原动机通过离合器脱开，此时转子在机械阻转矩的作用下将减速，离合器脱开，此时转子在机械阻转矩的作用下将减速，电机的功角电机的功角0 ，输出的有功功率为负值，即表示从输出的有功功率为负值，即表示从电网吸收有功功率。也就是说：同步发电机就变成了电网吸收有功功率。也就是说：同步

32、发电机就变成了同步电动机。同步电动机。 结论：结论：功角功角0 ，输出输出P 0 ，即输入即输入P，变成变成同步电动机。同步电动机。 转速仍然是同步转速。转速仍然是同步转速。 同步电动机的起动同步电动机的起动 分析：分析：若直接将静止不动的同步电动机转子进行若直接将静止不动的同步电动机转子进行励磁，而在定子三相电枢绕组通入三相交流电，在气励磁，而在定子三相电枢绕组通入三相交流电，在气隙中将有励磁磁场（恒定不变）和电枢磁场（旋转）隙中将有励磁磁场（恒定不变）和电枢磁场（旋转）同时存在，当电枢磁场超前励磁磁场时，将拖动励磁同时存在，当电枢磁场超前励磁磁场时，将拖动励磁磁场转动，由于磁场转动，由于转

33、子存在着惯性转子存在着惯性，而电枢磁场转速又，而电枢磁场转速又很快，很快，在在180内电枢磁场内电枢磁场不能及时将转子拉入同不能及时将转子拉入同步步，而，而超过超过180后，电枢磁场与励磁磁场的相互后，电枢磁场与励磁磁场的相互作用力变成斥力，于是作用力变成斥力，于是在一个周期内，电磁转矩的平在一个周期内，电磁转矩的平均值为零。均值为零。因此，因此，同步电动机不能直接起动同步电动机不能直接起动。 起动方法：起动方法：主要有主要有间接起动和异步起动。间接起动和异步起动。 间接起动和异步起动间接起动和异步起动 间接起动：间接起动：通过其它机械（原动机）将同步电动机起动通过其它机械（原动机）将同步电动

34、机起动至额定转速，然后定子电枢绕组接三相交流电，转子励磁绕至额定转速，然后定子电枢绕组接三相交流电，转子励磁绕组通入励磁电流，通过机械离合器脱开原动机并带上机械负组通入励磁电流，通过机械离合器脱开原动机并带上机械负载，同步电动机进入正常的电动运行状态工作。载，同步电动机进入正常的电动运行状态工作。 异步起动：异步起动：依靠同步电动机磁极上的起动绕组（类似鼠依靠同步电动机磁极上的起动绕组（类似鼠笼绕组）起动。笼绕组）起动。起动时，将转子绕组串联一个起动时，将转子绕组串联一个510倍励磁绕倍励磁绕组电阻值的电阻，定子接入三相交流电，起动绕组以异步机组电阻值的电阻，定子接入三相交流电，起动绕组以异步

35、机的原理起动，当转子转速接近同步转速时，励磁绕组通过转的原理起动，当转子转速接近同步转速时，励磁绕组通过转换开关断开串联的电阻，接入正常励磁电流，此时由于电枢换开关断开串联的电阻，接入正常励磁电流，此时由于电枢磁场与励磁磁场的相对转速很小，转子在电枢磁场的作用下磁场与励磁磁场的相对转速很小，转子在电枢磁场的作用下将被拉入同步。拉入同步后的电动机就可带动机械负载正常将被拉入同步。拉入同步后的电动机就可带动机械负载正常工作。工作。 异步法起动时注意：异步法起动时注意：励磁绕组既不能开路也不励磁绕组既不能开路也不能短路能短路，而应在转子绕组回路中串联一个，而应在转子绕组回路中串联一个510倍励倍励磁绕组电阻值的电阻。磁绕组电阻值的电阻。 这是因为：由于励磁绕组的匝数很多，起动时，这是因为：由于励磁绕组的匝数很多，起动时，若开路若开路则会感应出很高的电压，造成设备损坏等后则会感应出很高的电压，造成设备损坏等后果。而果。而若直接短路若直接短路，则短路电流较大，会烧坏励磁，则短路电流较大，会烧坏励磁绕组。绕组。 转子回路电阻的作用：即降压又限流。转子回路电阻的作用：即降压又限流。 注意注意 同步电动机电流的性质：同步电动机电流的性质：与发电