同步电动机感应磁场(同步电动机的主磁场)

1. 同步电动机的主磁场

异步电机转动,是依靠旋转磁场与转子之间的速度差来产生定子绕组被动切割磁感线,从而产生旋转力矩的.而同步电动机无需两者存在速度差,因而转子速度能上升到与旋转磁场同速,即同步了

也可以这样想，同步电机的电枢磁场是由外部电源提供的，这看作是一块磁铁，旋转磁场看作一块旋转的磁铁，旋转磁铁转动带着电枢一起转动，而异步电机转子没有外部电源提供能量产生磁场，但在旋转起来后，由于被动切割磁场，金属条产生感应电流，电流周围也是有磁场的，这也可以看作是一块磁铁，但依赖于两者速度差，因而永远不会同步，除非外力作用

2. 一台同步电机主极磁场

有相序要求。根据同步电机工作原理可知，同步电机存在两种转速，一种是同步电机内部磁场的转速，另一种是同步电机转子的转速。在同步电机正常工作过程中，这两种转速始终是同步的，这也是同步电机名称的由来。

同步电机内部磁场的转速主要由相序决定的，改变同步电机的相序，就会改变同步电机内部磁场的旋转方向。由此可见，改变同步电机的相序能够改变同步电机转子旋转方向。所以，同步电机一定会有相序要求的。

3. 同步电机主极磁场

永磁同步电机主磁场的建立：励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性相间的励磁磁场，即建立起主磁场。

永磁同步电机的载流导体：三相对称的电枢绕组充当功率绕组，成为感应电势或者感应电流的载体。

永磁同步电机的切割运动：原动机拖动转子旋转（给电机输入机械能），极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组（相当于绕组的导体反向切割励磁磁场）。

永磁同步电机交变电势的产生：由于电枢绕组与主磁场之间的相对切割运动，电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。通过引出线，即可提供交流电源。

永磁同步电机的交变性与对称性：由于旋转磁场极性相间，使得感应电势的极性交变；由于电枢绕组的对称性，保证了感应电势的三相对称性。

4. 同步电机的主磁通为

其主要有两部分组成，用来产生转子磁通的永久磁铁和至于转子铁心槽中的鼠笼绕组，其工作原理和同步电机是相似的，只是转子磁通是永久磁铁产生的。当同步电机定子绕组接通三相或两相交流电时，定子绕组产生旋转磁场（NS），以同步角速度N逆时针方向旋转，根据异性磁铁像吸引的原理，定子磁铁的N(S)吸住转子磁铁的S(N)以同步角速度在空间旋转，也就是定子和转子同步旋转，维持转子旋转的电磁转矩是由定子旋转磁场和转子永久磁铁磁场的相互作用产生的。

5. 异步电机的主磁场

当向三相定子绕组中通过入对称的三相交流电时，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。

当电动机的三相定子绕组（各相差120度电角度），通入三相对称交流电后，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。

6. 同步发电机的磁场

区别是两者旋转的磁场速度关系不一样。

异步发电机原理是用原动机将异步发电机的转子顺着磁场旋转方向拖动，并使其转速达到同步转速时，此时给励磁绕组通电励磁，转子做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。

7. 同步电动机中,电枢磁场和主磁场之间的关系?

同步发电机的电枢反应是指：当同步发电机接通负载时,三相电枢绕组流经的电流产生的电枢旋转磁场对主磁极磁场产生的某种确定性的影响.典型的电枢反应效应主要有如下三种,即：

①、交轴电枢反应,在E0与Ia同相位时产生（若忽略电枢绕组电抗的影响,发电机相当于带纯阻性负载）；

②、直轴去磁电枢反应,在Ia滞后于E090°时产生（此时发电机带纯感性负载）；

③、直轴增磁电枢反应,在Ia超前于E090°时产生（此时发电机带纯容性负载）.

8. 同步电机磁路

永磁同步直驱电机的优点:

1.效率高：

在转子上嵌入永磁材料后，在正常工作时转子与定子磁场同步运行，转子绕组无感生电流，不存在转子电阻和磁滞损耗，提高了电机效率。

2.功率因数高：

永磁同步电机转子中无感应电流励磁，定子绕组呈现阻性负载，电机的功率因数近于 1，减小了定子电流，提高了电机的效率。

同时功率因数的提高，提高了电网品质因数，减小了输变电线路的损耗，输变电容量也可降低，节省了电网投资。

3.起动转矩大：

在需要大起动转矩的设备中，可以用较小容量的永磁电机替代较大容量的Y系列电机。

如果37kw永磁同步电机代替45kW～55kW的Y系列电机，较好地解决了“大马拉小车”的现象，节省了设备投入费用，提高了系统的运行效能。

4.力能指标好 ：

Y系列电机在60％的负荷下工作时，效率下降15％，功率因数下降30％，力能指标下降40％；

而永磁同步电机的效率和功率因数下降甚微，当电机只有20％负荷时，其力能指标仍为满负荷的80％以上。

5.温升低：

转子绕组中不存在电阻损耗，定子绕组中几乎不存在无功电流，因而电机温升低。

6 .体积小，重量轻 ，耗材少：

同容量的永磁同步电机体积、重量、所用材料可以减小30％左右。

7.可大气隙化，便于构成新型磁路。

8 .电枢反应小 ，抗过载能力强。

永磁同步直驱电机的缺点:

1.不可逆退磁问题:

如果设计或使用不当，永磁同步电机在过高或过低温度时，在冲击电流产生的电枢反应作用下，或在剧烈的机械振动时有可能产生不可逆退磁，或叫失磁，使电机性能下降，甚至无法使用。

因此，既要研究开发适用于电机制造厂使用的检查永磁材料热稳定性的方法和装置，又要分析各种不同结构型式的抗去磁能力，以便设计和制造时，采用相应措施保证永磁同步电机不失磁。

2.成本问题:

铁氧体永磁同步电机由于结构工艺简单、质量减轻，总成本一般比电励磁电机低 ，因而得到了广泛应用。

由于稀土永磁目前的价格还比较贵，稀土永磁电机的成本一般比电励磁电机高，这需要用它的高性能和运行费用的节省来补偿。

在设计时既需要根据具体使用场合和要求进行性能、价格的比较后取舍，又要进行结构工艺的创新和设计优化，以降低成本。

3 .控制问题:

永磁同步电机不需外界能量 即可维持其磁场，但这也造成从外部调节、控制其磁场极为困难。

但是随着MOSFET、IGBT等电力电子器件和控制技术的发展，大多数永磁同步电机在应用中，可以不进行磁场控制而只进行电枢控制。

设计时需把永磁材料、电力电子器件和微机控制三项新技术结合起来，使永磁同步电机在崭新的工况下运行。

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