同步电动机的工作原理特性(同步电动机的运行特

1. 同步电动机的运行特性

       永磁同步电动机结构简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高，和直流电机相比，它没有直流电机的换向器和电刷等缺点。

和异步电动机相比，它由于不需要无功励磁电流，因而效率高，功率因数高，力矩惯量比大，定子电流和定子电阻损耗减小，且转子参数可测、控制性能好；但它与异步电机相比，也有成本高、起动困难等缺点。

和普通同步电动机相比，它省去了励磁装置，简化了结构，提高了效率。永磁同步电机矢量控制系统能够实现高精度、高动态性能、大范围的调速或定位控制，因此永磁同步电机矢量控制系统引起了国内外学者的广泛关注。

2. 同步电动机的特点

优点：

1．效率高：因为它的励磁磁场（转子磁场）是由磁铁提供的，所以省去一部分励磁磁场所需的电能。

2．调速范围大：由于他是永磁作为励磁磁场，因此调整电流与频率即可很大范围调整电机的功率和转速。

3．体积小重量轻：因为它的结构简单，因此无论体积还是重量都相对较小。

4．发热小，密封性强，免维护。

缺点：

1．抗震性较差：由于现在大部分永磁材料都采用钕铁硼强磁材料，这种材料较为硬脆，因此受到强烈震动有可能会碎裂。

2．抗热冲击较差：由于转子采用磁性材料，而电机在运行或者环境温度过高情况下会引起磁铁退磁，因此会造成动力下降

得益于我国稀土资源优势，电动机主流为永磁同步电动机，如比亚迪，北汽等新能源车企大部分使用的都是永磁同步电机。

3. 同步电动机的运行特性有哪些

交流电动机起动（starting of AC motor）在励磁绕组回路中串接一个限流电阻，其阻值约为励磁绕组本身电阻的5~10倍。

同步电动机采用异步起动时，可以在额定电压下直接起动(见交流电动机直接起动)。为了避免在直接起动时，定子绕组中产生较大的起动电流，可采用降压起动。准同步起动，见同步电动机准同步起动。变频起动，见同步电动机变组起动。交流电动机各种起动方法适用的电动机类型及主要性能和特点见表。随着电力电子技术的进步和发展，交流电动机软起动正在推广应用。

4. 同步电动机特点

同步电机，和感应电机一样是一种常用的交流电机。特点是：稳态运行时，转子的转速和电网频率之间有不变的关系n=ns=60f/p，ns称为同步转速。若电网的频率不变，则稳态时同步电机的转速恒为常数而与负载的大小无关。同步电机分为同步发电机和同步电动机。现代发电厂中的交流机以同步电机为主。

感应电机：定转子之间靠电磁感应作用，在转子内感应电流以实现机电能量转换的电机。感应电机一般用作电动机。

5. 同步电动机的三种运行状态

1.产生失步的本质原因，同步电机在使用过程中由于来自电网、负载及电机本身的各种扰动不断的破坏着电机轴上的转矩平衡关系 ,导致同步电机发生所谓的失步现象；

2.同步电动机在运行中，若励磁电压降低或供电电压降低，使得同步电动机的过负荷能力即输出转矩最大值小于机械负荷力矩时，同步电动机就会失步。由于此时同步电动机励磁电压并未消失，所以实际上是同步电动机的感应电动势Eq与电源电动势Es发生振荡，即两个电动势的夹角在0—360度之间周期性变化 。

3.同步电动机失步后，转速下降，在绕组中产生感应交变电流， 并产生异步转矩，进入异步运行状态。又因为励磁电压并没有退出，在异步运行期间，产生交变转矩，从而转子转速和定子电流发生振荡，严重时可能会引起电气共振甚至电网崩溃。

4.所谓失步是这种情况 ,转子转速不再和定子旋转磁场的同步转速保持一致 ,δ角在 0— 3 60°范围内变化。按失步原因及性质的不同 ,可分为三种，断电失步，带励磁失步和失磁失步。

5. 你所说的当同步电机启动时， 未达到或未接近额定转速时， 就投励磁，就很可能产生是不现象。

6. 同步电动机,异步电动机的工作原理及特点

三相异步电动机原理

当向三项定子绕组中通过入对称的三项交流电时，就产生了一个以同步转速n1沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转的旋转磁场。由于旋转磁场以n1转速旋转，转子导体开始时是静止的，故转子导体将切割定子旋转磁场而产生感应电动势（感应电动势的方向用右手定则判定）。由于导子导体两端被短路环短接，在感应电动势的作用下，转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。转子的载流导体在定子磁场中受到电磁力的作用（力的方向用左手定则判定）。电磁力对转子轴产生电磁转矩，驱动转子 沿着旋转磁场方向旋转。

通过上述分析可以总结出电动机工作原理为：当电动机的三项定子绕组（各相差120度电角度），通入三项交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流（转子绕组是闭合通路），载流的转子导体在定子旋转磁场作用下将产生电磁力，从而在电机转轴上形成电磁转矩，驱动电动机旋转，并且电机旋转方向与旋转磁场方向相同。

7. 同步电机的三种运行状态及特点

①同步电机大多用在大型发电机的场合。而异步电机则几乎全用在电动机场合。同步电机可以通过励磁灵活调节输入侧的电压和电流相位，即功率因数；异步电 机 的功率因数不可调，一般在0.75-0.85之间，因此在一些大的工厂，异步电机应用较多时，可附加一台同步电机做调相机用，用来调节工厂与电网接口处的功率因数。但是，由于同步电机造价高，维护工作量大，现在一般都采用电容补偿功率因数。

②同步电机效率较异步电机稍高，在2000KW以上的电动机选型时，一般要考虑是否选用同步电机。但是，同步机因为有励磁绕组和滑环，需要操作工人有较高的 水平来控制励磁，另外，比起异步电机的免维护来，维护工作量较大；所以，现在2500KW以下的电动机，现在大多选择异步电机。在功率较小时，效率的差别已 经变得微不足道了。

大兰电机

③异步电机简单，成本低，易于安装、使用和维护，所以受到广泛使用。缺点是效率低，功率因数低对电网不利。而同步电机效率高是容性负载，可改善电网功 率因数。

④同步电机需要励磁电压、电流调节，异步电机则不需；同步机可以给系统补偿无功，异步机需要专门设备增加功率补偿。

⑤同步电机的主要运行方式有三种，即作为发电机、电动机和补偿机运行。 作为发电机运行是同步电机最主要的运行方式，作为电动机运行是同步电机的另一种 重要的运行方式。同步电动机的功率因数可以调节，在不要求调速的场合，应用大型同步电动机可以提高运行效率。近年来，小型同步电动机在变频调速系统中开始得到较多地应用。 同步电机还可以接于电网作为同步补偿机。这时电机不带任何机械负载，靠调节转子中的励磁电流向电网发出所需的感性或者容性无功功率，以达到改善电网功率因数或者调节电网电压的目的。一般的应用场合做为设备驱动选择异步电动机就可以了。

8. 同步电机的运行特性有哪些

运行方式

◆同步电机的主要运行方式有三种，即作为发电机、电动机和补偿机运行。 作为发电机运行是同步电机最主要的运行方式，作为电动机运行是同步电机的另一种重要的运行方式。同步电动机的功率因数可以调节，在不要求调速的场合，应用大型同步电动机可以提高运行效率。近年来，小型同步电动机在变频 异步电动机又称感应电动机,是由气隙旋转磁场与转子绕组感应电流相互作用产生电磁转矩,从而实现机电能量转换为机械能量的一种交流电机。 异步电动机按照转子结构分为两种形式:有鼠笼式（鼠笼式异步电机）、绕线式异步电动机。

异步电动机

asynchronous motor

作电动机运行的异步电机。因其转子绕组电流是感应产生的，又称感应电动机。异步电动机是各类电动机中应用最广、需要量最大的一种。各国的以电为动力的机械中，约有90％左右为异步电动机，其中小型异步电动机约占70％以上。在电力系统的总负荷中，异步电动机的用电量占相当大的比重。在中国，异步电动机的用电量约占总负荷的60％多。

异步电动机的基本特点是，转子绕组不需与其他电源相连，其定子电流直接取自交流电力系统；与其他电机相比，异步电动机的结构简单，制造、使用、维护方便，运行可靠性高，重量轻，成本低。以三相异步电动机为例，与同功率、同转速的直流电动机相比，前者重量只及后者的二分之一，成本仅为三分之一。异步电动机还容易按不同环境条件的要求，派生出各种系列产品。它还具有接近恒速的负载特性，能满足大多数工农业生产机械拖动的要求。其局限性是，它的转速与其旋转磁场的同步转速有固定的转差率（见异步电机），因而调速性能较差，在要求有较宽广的平滑调速范围的使用场合（如传动轧机、卷扬机、大型机床等），不如直流电动机经济、方便。此外,异步电动机运行时,从电力系统吸取无功功率以励磁，这会导致电力系统的功率因数变坏。因此，在大功率、低转速场合（如拖动球磨机、压缩机等）不如用同步电动机合理。

由于异步电动机生产量大,使用面广,要求其必须有繁多的品种、规格与各种机械配套。因此，异步电动机的设计、生产特别要注意标准化、系列化、通用化。在各类系列产品中，以产量最大、使用最广的三相异步电动机系列为基本系列；此外还有若干派生系列（在基本系列基础上作部分改变导出的系列）、专用系列（为特殊需要设计的具有特殊结构的系列）。

调速系统中开始得到较多地应用。 同步电机还可以接于电网作为同步补偿机。这时电机不带任何机械负载，靠调节转子中的励磁电流向电网发出所需的感性或者容性无功功率，以达到改善电网功率因数或者调节电网电压的目的。

9. 关于同步电机的三种运行状态

感性无功功率和容性无功功率的概念可以参考电路原理教材，根据电压与电流之间的相角关系即可判断。

欠励磁和过励磁一般指同步电机的工作状态，正常情况下，同步电机都处于过励磁状态，即发出感性无功，此时发电机内电势高于机端电压，因此称为过励，由于此时电流滞后电压，也称滞相运行。

对称的，发电机吸收感性无功时，发电机内电势低于机端电压，即欠励状态，也称进相运行。

10. 同步电动机工作特性

同步发电机的功角特性就是反映发电机定子磁场和转子磁场之间的夹角与发电机电磁功率之间的关系    P=Ed*U*Sinδ/Xd+U2*Sin2δ*(1/Xq–1/Xd)/22)无功特性：发电机输出的无功功率为

     Q=Ed*U*Cosδ/Xd+U2*Cos2δ*(1/Xq–1/Xd)/2-U2*(1/Xq+1/Xd)/2(2)隐极发电机功角特性。对于隐极发电机，取Xd=Xq。1) 有功特性：发电机输出的有功功率为

     P=Ed*U*Sinδ/XdP代表发电机输出的有功功率，对发电机产生制动的电磁转矩。在一定的电压和励磁电流下，发电机的有功功率P与功角多是函数关系。2) 无功特性：发电机输出的无功功率为

     Q=Ed*U*Cosδ/Xd+U2/Xd式中第一项与Ed和δ有关，它表示由转子励磁经电磁感应传递到定子的无功功率，值随δ角的余弦而改变。由于U*Cosδ=Ed–Id*Xd，则上式第一项可改写为

     Ed2/Xd–Ed*Id第二项与Ed和δ无关，它代表发电机维持一定端电压U所需励磁的无功功率。因为Ed=U*Costδ+Id*Xd，故Q=Ed*Id–Id2*Xd，即供给电网的无功功率等于主磁通转换的无功功率减去电枢绕组电感的无功损耗。由此可见，增加发电机的励磁电流(即加大Ed)，便可增大发电机的无功输出。对于隐极发

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