什么是同步电机?

[拼音]：tongbu dianji

[外文]：synchronous machine

电机转子的转速与旋转磁场转速相同的交流电机。同步一词因两转速相同而来。同步电机的转速(n)与电源频率(f)、电机的磁极对数(P)之间的关系为

n=f/P

一般转速单位常用转/分，因此

n=60f/P

同步电机的磁极一般由直流电流励磁。在小型电机中也有采用永久磁铁励磁的，称为永磁同步电动机。同步电机的磁极通常装在转子上，而电枢绕组放在定子上。因为电枢绕组往往是高电压、大电流的绕组，装在定子上便于直接向外引出;而励磁绕组的电流较小，放在转子上可以通过装在转轴上的集电环和电刷引入，比较方便。图1所示为同步电机定子和转子的典型结构。在某些特殊的小型同步电机中也有相反的情况：把磁极放在定子上，而电枢绕组放在转子上。例如同步电极的交流励磁机，其电枢绕组放在转子上，电流经过装在转子轴上的旋转整流器整流后，直接为同步电机转子上的励磁线圈提供直流励磁电流，构成无刷系统。同步电机的电枢绕组一般做成三相，单相的比较少。因为单相电机材料利用率差，体积比三相电机大，而且电机的转矩有脉动分量，容易产生振动和噪声。

同步电机的重要优点在于通过调节电机的励磁电流，可以调节电枢电流的相位，改变电机的功率因数。图2、图3所示为电机在有功功率不变的情况下，改变同步电机的励磁电流（即改变内电动势E0）时，电机的电压、电流相量图和电枢电流随励磁电流而变化的V形曲线。V形曲线表明，在一定的有功功率下，电机的电枢电流有一个最低点。此点相当于功率因数为1.0，它对应的励磁电流称为正常励磁电流。在励磁电流大于正常励磁电流时，发电机将向电网输出滞后于端电压的电流；电动机则将自电网吸收超前于端电压的电流。而当励磁电流小于正常励磁电流时，发电机将向电网输出超前电流；而电动机将自电网吸收滞后电流。所以通过调节同步电机的励磁电流，可以随意调节其输入（出）电流的相位和功率因数，以满足电网的要求。现代，不管是火电厂、水电站，还是核电站 都几乎全部选用同步发电机。

由于同步电机只能在同步转速下运行，所以同步电机作电动机运行时不能自起动。为此，同步电动机必须设置专门的异步起动绕组。与异步电动机相比，同步电2动机的结构比较复杂，价格较贵，但是同步电动机具有较高的功率因数。所以，不要求调速的大功率机组常用同步电动机传动，如轧钢机、鼓风机、透平压缩机以及大型船舶推进器等。

同步电机可作调相机运行。同步调相机实质上就是一台轴上不带机械负荷的同步电动机。通过调节同步电机的励磁电流，可控制它从电网吸收的无功电流的相位，从而达到调节电网的功率因数和维持电网的电压水平的目的。

参考书目

李发海等编：《电机学》（下册），科学出版社，北京，1984。许实章主编：《电机学》（第二版，上、下册），机械工业出版社，北京，1988、1990。

参考文章

同步电机与异步电机主要区别是什么？同步电机有哪些分类？测控技术

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