同步電機的用途和配置

同步電機 - 一種交流電機，其中轉子在定子繞組中的電流頻率恆定時的速度保持恆定，並且不依賴於電機軸上的負載大小。

同步機 它們主要用於將原動機的機械能轉化為電能，即作為交流電能的發電機。然而，同步電機也用於電動機、無功功率補償器和其他裝置的模式。

在工業裝置中，三相同步電機的應用最為廣泛。單相同步電動機用於壓縮機、強力風扇的電力驅動，各種自動化裝置中的小功率電動機等。

同步機裝置

三相同步電機由一個靜止的定子和一個在其中旋轉的隱極或凸極轉子組成，它們之間有一個氣隙，其徑向尺寸由電機的額定功率、轉速和小到幾十毫米。

這種電機的定子實際上與感應電機的定子在設計上沒有區別，它有一個三相繞組，其相的開始指定為 C1、C2、C3，末端指定為 C4、C5、 C6 並連接到具有類似名稱的端子，這使您可以將定子繞組的相位連接為三角形或星形。

三相同步發電機的定子繞組的各相主要採用星形連接，因為這使得三相四線網絡的線電壓和相電壓相差√3倍（圖1） ).

米。 1.三相同步發電機定子繞組接線端子星形連接時三相四相網絡連接方案。

同步電機的轉子是直流電磁系統，其繞組的極數與三相定子繞組的極數相同。磁力線通過氣隙和定子的供電線閉合在轉子的北極和南極之間（圖 2，a，b）。

轉子繞組或勵磁繞組由整流器或小型直流發電機供電——一種輸出為同步電機額定輸出 0.5% 至 10% 的勵磁機。激振器可以與同步電機位於同一軸上，由柔性傳動裝置從其軸驅動，或由單獨的電動機驅動。

同步電機的隱極轉子是由碳鋼或合金鋼製成的實心或複合圓柱體，其表面沿軸向方向銑有凹槽。這些槽包含一個由絕緣銅線或鋁線製成的線圈。該繞組的 I1 的始端和 I2 的末端連接到兩個滑環，該滑環安裝在位於電機軸上並隨轉子旋轉的絕緣套筒上。

固定電刷壓在環上，電線從環上引到標有 I1 和 I2 的夾子，用於連接到恆定電源。大的、無槽的轉子圓柱齒形成轉子磁極。

隱極轉子通常有兩個或四個交替極性的磁極，它用於高速同步電機，特別是渦輪發電機 - 直接連接到設計用於每分鐘 3000 或 1500 轉速度的蒸汽輪機的三相同步發電機交流頻率 50 赫茲...

米。 2、帶轉子的三相同步電機裝置：a——隱極，b——凸極，1——機座，2——定子磁路，3——定子線，4——氣隙，5——轉子極， 6——極尖，7——直上轉子，8——勵磁線圈繞組，9——短路，10——滑環，11——電刷，12——軸。

具有四極或更多極的同步電機的開極轉子具有實心或帶襯裡的鋼板軛，其上附有類似結構的鋼柱，具有矩形橫截面，末端為尖峰（圖 2，b） ).相互連接的線圈位於磁極中，形成勵磁線圈。

這種轉子用於低速同步電機，可以是水輪發電機和柴油發電機——分別是直接連接到水輪機或內燃機的三相同步發電機，設計轉速為1500、1000、750和在 50 赫茲的交流電頻率下降低轉速。

許多同步電機的轉子上，除了勵磁繞組外，還有一個短路的銅或黃銅阻尼繞組，在非光滑極轉子中與感應電機轉子上的類似繞組差別不大，並且在凸極轉子它以不完整的短路線圈的形式執行，其條僅嵌入凹槽中並且在極間空間中不存在。該繞組有助於抑制同步電機非穩態模式下的轉子振盪，還提供同步電機的異步啟動。

額定功率高達 5 kW 的同步電機有時採用定子勵磁繞組和三相轉子繞組的反向設計。

三相同步發電機的效率

三相同步電機在發電機模式下的運行伴隨著能量損失，但在本質上類似於異步電機的損失。在這方面，三相同步發電機的效率用效率係數（efficiency）的值來表徵，在對稱負載條件下，它由以下公式確定：

η = (√3UIcosφ) / (√3UIcosφ + ΔP),

其中 U 和 I — 工作網絡電壓和電流，cosφ — 接收器的功率因數，ΔP — 對應於同步電機給定負載的總損耗。

同步發電機的效率（效率）值取決於負載的大小和接收器的功率因數（圖 3）。

米。 3. 三相同步發電機效率對負載和接收器功率因數的依賴關係圖。

效率的最大值對應於接近標稱負載的負載，對於中功率機器為 0.88-0.92，對於大功率發電機則達到 0.96-0.99 的值。儘管大型同步電機效率高，但由於產生的熱量大，因此需要用氫氣、蒸餾水或變壓器油冷卻繞組，這樣有助於更好地散熱，也可以讓您創造出更緊湊、更緊湊的產品。高效的三相同步電機。