反應式同步電動機

反應式同步電動機

同步反應式電動機又稱為同步磁阻式電動機,其特點是轉子不需要激磁、利用直軸和橫軸氣隙磁導不等而產生同步轉矩,這類電機結構簡單,套用非常廣泛。根據轉速的大小,它可分為一般型和電磁減速型兩種。一般型就是通常所說的無激磁的凸極式同步電動機。

基本介紹

  • 中文名:反應式同步電動機
  • 外文名:Reactive synchronous motor
  • 特點:轉子不需要激磁
  • 特色:無激磁的凸極式同步電動機
  • 別稱:同步磁阻式電動機
  • 套用:自動及遙控裝置、錄音傳真等
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簡介

反應式同步電動機它是微型同步電動機的一種,其轉子結構是凸極式的,從外形上看,是一個圓柱體或圓片,整個轉子用磁性材料和非磁性材料拼鑲而成,直軸方向的磁阻小於交軸方向的磁阻,使其具有凸極的磁效應。當定子繞組供電後,在氣隙中產生旋轉磁場,在旋轉磁場作用下,產生磁拉力,拖動轉子同步地旋轉。
反應式同步電動機是轉子無勵磁,具有若干形狀規則的凸出部分,上面裝有起動用的籠型繞組或不裝籠型繞組的一種同步電動機,又稱磁阻電動機。磁阻電動機相當於沒有勵磁繞組的凸極同步電動機,利用轉子磁路磁阻的不同而產生電磁轉矩。

分類

反應式同步電動機按相數分三相和單相兩種,在同體積下,三相反應式同步電動機比單相反應式同步電動機出力高1/3~2/3。
單相反應式同步電動機按起動方式,又可分為電容起動、電容運轉、電容起動和運轉三種。電容起動電動機有較高的起動轉矩,電容運轉電動機運行性能好,效率高,功率因數高,噪聲小,但起動轉矩較低。電容起動和運轉電動機兼有以上兩種電動機的優點,即起動轉矩較高,運行性能較好。

工作原理

工作原理如圖所示,磁阻電動機的定子繞組接上電源產生旋轉磁場。由於轉子直軸磁路磁阻小於交軸磁路磁阻,而磁力線總是通過磁阻小的路徑閉合,因此,定子磁場總是力圖使轉子直軸順著定子磁場的方向。當轉子與定子磁場都以同步轉速n1旋轉時,如果轉軸上沒有負載,則轉子直軸始終與定子磁場軸線一致,如圖(a)所示。如果轉軸上帶有負載,則負載的阻轉矩會使轉子直軸滯後定子磁場軸線一個角度θ,如圖(b)所示。這時磁場被扭歪,磁力線被拉長。被拉長的磁力線力圖縮短,就會產生一個方向與轉子旋轉方向相同的同步電磁轉矩。如果同步電磁轉矩能夠與負載轉矩相平衡,轉子將仍然按同步轉速旋轉,否則,電動機就會失去同步。為了提高同步電磁轉矩和功率因數,應增大直軸、交軸磁阻間的差別,即提高直軸同步電抗Xd和交軸同步電抗Xq的比值Xd/Xq。為此,轉子可以是凸極結構,也可以是在轉子內開設反應槽(通常填入非磁性金屬)以造成交、直軸磁路磁阻不相等的隱極結構,還可以是兩者結合起來的結構。但是Xd/Xq不可太大,太大時,電動機起動將較困難。
磁阻電動機工作原理示意圖(a)無負載時; (b)有負載時磁阻電動機工作原理示意圖(a)無負載時; (b)有負載時
磁阻電動機的同步電磁轉矩不能使電動機起動,因此電動機轉子上要裝設籠型繞組,利用異步電磁轉矩使轉子起動,當轉速接近同步速時,同步電磁轉矩可把轉子牽入同步。

特點及套用

反應式同步電動機具有結構簡單、製造容易、成本低和運行可靠等優點,但其功率因數較低(小於0.5),效率也較低。反應式同步電動機的功率一般從幾分之一瓦到數百瓦,常用在自動控制裝置及物理儀表、電影機、靜電複印機等設備中。
反應式同步電動機結構簡單,成本低廉,運行可靠,在自動及遙控裝置中、錄音傳真及鐘錶工業中得到廣泛套用。

同步電動機

運行時的轉速與所接電源頻率之比為恆定值的交流電動機。電動機運行時,轉速恆等於同步轉速
,同步電動機的詞意就由此而來。
同步電動機在不要求調速的大功率生產機械中用得很多,例如大型空氣壓縮機、粉碎機、鼓風機、電動-發電機組等,它們的功率達數千瓦甚至數萬千瓦。大功率同步電動機與同容量的異步電動機相比,有明顯的優點:功率因數高,可以通過調節勵磁電流使它在超前功率因數下運行,有利於改善電網的功率因數;大功率低轉速的同步電動機體積較小。
同步電動機按轉子結構特點可分為凸極式和隱極式兩種,一般都做成凸極式。如按磁極固定位置分,有磁極固定在定子上的旋轉電樞式(轉子上嵌套三相交流繞組,經過轉軸上的集電環及電刷與外電路接通)和磁極固定在轉子上的旋轉磁場式,一般多做成旋轉磁場式。同步電動機的磁極一般由直流電流勵磁;也有用永磁體的,稱為永磁同步電動機。
不帶機械負載,只向電網提供或吸收無功功率,運行於電動機狀態的同步電動機稱為同步調相機或同步補償機,用於改善電網功率因數,維持電網電壓水平。

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