同步电机

17 Mar 2025 | 5 分钟阅读

同步电机是一种交流电机。交流电机是指以交流电作为输入并将其转换为旋转运动（将电能转换为机械能）的电机。交流电机和直流电机的主要区别在于，直流电机的速度由其电压控制，而交流电机的速度是供电频率的函数。

交流电机有两种类型。

同步电机是指以同步速度运行的交流电机。同步电机主要由两部分组成：转子和定子。定子是不可移动的部分，转子是同步电机的可移动部分。同步电机使用与感应电机类似的定子来产生旋转磁场（RMF）。

同步电机的转子由永磁体线圈组成，由直流电源励磁。当向定子提供交流电源时，会产生旋转磁场（RMF）。转子具有不同极性的极。当转子磁场与定子RMF相互作用时，由于极性不同，定子RMF和转子磁场会锁定，因为RMF以同步速度移动，转子开始以同步速度旋转。因此，它们被称为同步电机或恒速电机。

同步电机工作原理

同步电机基于磁耦合原理。同步电机的启动与感应电机相同，最初由施加到定子的三相交流电源励磁。如果机器已达到其最高速度（即速度的 90%），则向转子提供直流源。

三相电源连接到电枢绕组，电枢产生一个以 120f/P 同步速度旋转的旋转磁场。一旦我们励磁了由直流源创建的永磁极，它们就会尝试吸引旋转磁极的异极。如果磁极被吸引并耦合，转子将继续以同步速度旋转。

其中，

f = 频率

p = 极数

同步电机由两部分组成：定子和转子

定子是同步机的静止部分（不可移动）。定子包括一个铸铁芯，称为轭，为机器提供强度。在同步电机中，电枢绕组放置在定子上，称为定子绕组。定子芯由钢叠片制成，有助于减少涡流损耗。机器框架中设有通风槽，以抵抗高温。定子的绕组是三相绕组，由三相交流电源励磁。

转子是同步机的旋转部分（可移动）。转子包含一个通过滑环由直流电供电的励磁绕组。转子分为两种类型：凸极和非凸极。大多数同步电机使用凸极型结构。

凸极转子

凸极转子直径大，轴向长度短。凸极转子的气隙不均匀，极向外突出到转子表面。极由硅钢叠片构成并承载励磁绕组，极面通常设有用于鼠笼式绕组的槽（提供支撑）。阻尼条通过铜环在两端短接。阻尼绕组的工作主要提供启动转矩并限制同步电机的摆动（机器的非正常噪声和振动）。

非凸极转子

非凸极转子的结构为圆柱形，包含用于放置转子绕组的平行槽。槽串联到滑环，滑环由直流电源励磁。非凸极由实心钢材料制成。它具有非常小的直径和非常长的同轴长度，气隙均匀。

同步电机与感应电机（异步电机）的区别

序列号	区分属性	同步电机	感应电机
1.	定义	同步电机是指以同步速度运行的交流电机。	它也称为异步电机。它指转子旋转速度低于同步速度的交流电机。
2.	励磁	它是双馈电机。	它是单馈电机。
3.	启动	它以同步速度运行，速度不随负载变化。	它具有可变速度。感应电机的速度与速度成反比；如果负载增加，感应电机的速度会降低。
4.	操作	通过改变励磁，它可以以超前和滞后功率因数运行。	它仅以滞后功率因数运行。
5.	电源	其电枢绕组由交流电源励磁，其励磁绕组由直流电源励磁。	其定子绕组由交流电源励磁。
6.	启动	它不是自启动的。	它是自启动电机。
7.	费用	与相同电压和输出的感应电机相比，它更昂贵。	与相同电压和输出的同步电机相比，它更具成本效益。

在这个数字时代，同步电机在日常生活中有着广泛的应用。同步电机最常见的应用是需要恒定速度的设备，因为功率频率被精确控制，用于长期和短期应用——例如，数字和模拟时钟、磁带录音机、唱片机转盘等。