一、概述

　　同步電機(jī)，和感應(yīng)電機(jī)一樣是一種常用的交流電機(jī)。特點(diǎn)是：穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和電網(wǎng)頻率之間有不變的關(guān)系n=ns=60f/p，ns稱為同步轉(zhuǎn)速。若電網(wǎng)的頻率不變，則穩(wěn)態(tài)時(shí)同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速恒為常數(shù)而與負(fù)載的大小無關(guān)。同步電機(jī)分為同步發(fā)電機(jī)和同步電動機(jī)?，F(xiàn)代發(fā)電廠中的交流機(jī)以同步電機(jī)為主工作原理。

二、結(jié)構(gòu)

　　同步電機(jī)的磁極一般由直流電流勵(lì)磁。在小型電機(jī)中也有采用永久磁鐵勵(lì)磁的，稱為永磁同步電動機(jī)。同步電機(jī)的磁極通常裝在轉(zhuǎn)子上，而電樞繞組放在定子上。因?yàn)殡姌欣@組往往是高電壓、大電流的繞組,裝在定子上便于直接向外引出;而勵(lì)磁繞組的電流較小,放在轉(zhuǎn)子上可以通過裝在轉(zhuǎn)軸上的集電環(huán)和電刷引入，比較方便。圖1所示為同步電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子的典型結(jié)構(gòu)。在某些特殊的小型同步電機(jī)中也有相反的情況：把磁極放在定子上，而電樞繞組放在轉(zhuǎn)子上。例如同步電極的交流勵(lì)磁機(jī)，其電樞繞組放在轉(zhuǎn)子上,電流經(jīng)過裝在轉(zhuǎn)子軸上的旋轉(zhuǎn)整流器整流后,直接為同步電機(jī)轉(zhuǎn)子上的勵(lì)磁線圈提供直流勵(lì)磁電流，構(gòu)成無刷系統(tǒng)。同步電機(jī)的電樞繞組一般做成三相，單相的比較少。因?yàn)閱蜗嚯姍C(jī)材料利用率差，體積比三相電機(jī)大，而且電機(jī)的轉(zhuǎn)矩有脈動分量，容易產(chǎn)生振動和噪聲。

圖1.同步電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

三、特點(diǎn)

　　同步電機(jī)的重要優(yōu)點(diǎn)在于通過調(diào)節(jié)電機(jī)的勵(lì)磁電流,可以調(diào)節(jié)電樞電流的相位,改變電機(jī)的功率因數(shù)。電機(jī)在有功功率不變的情況下，改變同步電機(jī)的勵(lì)磁電流（即改變內(nèi)電動勢E0）時(shí)，電機(jī)的電壓、電流相量圖和電樞電流隨勵(lì)磁電流而變化的V形曲線。

　　V形曲線表明,在一定的有功功率下,電機(jī)的電樞電流有一個(gè)最低點(diǎn)。此點(diǎn)相當(dāng)于功率因數(shù)為1.0,它對應(yīng)的勵(lì)磁電流稱為正常勵(lì)磁電流。在勵(lì)磁電流大于正常勵(lì)磁電流時(shí)，發(fā)電機(jī)將向電網(wǎng)輸出滯后于端電壓的電流；電動機(jī)則將自電網(wǎng)吸收超前于端電壓的電流。而當(dāng)勵(lì)磁電流小于正常勵(lì)磁電流時(shí)，發(fā)電機(jī)將向電網(wǎng)輸出超前電流；而電動機(jī)將自電網(wǎng)吸收滯后電流。所以通過調(diào)節(jié)同步電機(jī)的勵(lì)磁電流，可以隨意調(diào)節(jié)其輸入（出）電流的相位和功率因數(shù)，以滿足電網(wǎng)的要求。現(xiàn)代，不管是火電廠、水電站，還是核電站 都幾乎全部選用同步發(fā)電機(jī)。

四、應(yīng)用

　　由于同步電機(jī)只能在同步轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，所以同步電機(jī)作電動機(jī)運(yùn)行時(shí)不能自起動。為此，同步電動機(jī)必須設(shè)置專門的異步起動繞組。與異步電動機(jī)相比，同步電動機(jī)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,價(jià)格較貴，但是同步電動機(jī)具有較高的功率因數(shù)。所以，不要求調(diào)速的大功率機(jī)組常用同步電動機(jī)傳動，如軋鋼機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、透平壓縮機(jī)以及大型船舶推進(jìn)器等。

　　同步電機(jī)可作調(diào)相機(jī)運(yùn)行。同步調(diào)相機(jī)實(shí)質(zhì)上就是一臺軸上不帶機(jī)械負(fù)荷的同步電動機(jī)。通過調(diào)節(jié)同步電機(jī)的勵(lì)磁電流，可控制它從電網(wǎng)吸收的無功電流的相位，從而達(dá)到調(diào)節(jié)電網(wǎng)的功率因數(shù)和維持電網(wǎng)的電壓水平的目的。

 

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