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法律研究同步发电机转速与频率的关系
同步发电机产生的电压频率取决于励磁磁极的数量以及励磁磁极旋转的速度。当一对励磁磁极（即一个北极和一个南极）经过绕组时，绕组中产生一个完整的电压周期。
设：
𝑃 = 转子励磁磁极数
𝑁 = 转子或励磁磁极的转速（RPM）
𝑓 = 产生的电压频率（Hz）
在转子转动一圈的过程中，电枢绕组被（P/2）个北极和（P/2）个南极切割。由于当一对励磁磁极经过绕组时，在电枢绕组中产生一个电压周期。因此，转子转动一圈产生的周期数等于磁极对数，即：
$$\mathrm{每个转动周期数 = 磁极对数 =\frac{𝑃}{2}}$$
$$\mathrm{∵\:每秒转动次数 =\frac{𝑁}{60}}$$
$$\mathrm{∴\:每秒周期数 =\frac{𝑃}{2} \times \frac{𝑁}{60}}$$
频率定义为每秒的周期数。因此，
$$\mathrm{频率,\:𝑓 =\frac{周期数}{秒}=\frac{𝑃𝑁}{120}… (1)}$$
公式 (1) 给出了同步发电机的磁极数、转速和频率之间的关系。
同步转速
同步转速定义为电机旋转磁场旋转的速度。用 Ns 表示，由公式 (1) 可得：
$$\mathrm{同步转速,\:𝑁_{𝑆} =\frac{120𝑓}{𝑃}… (2)}$$
对于给定的同步发电机，转子上的磁极数是固定的，因此转子必须以同步转速运行才能产生所需频率的输出。因此，对于同步发电机，转子速度 (N) 与磁极数和电枢绕组中产生的电压频率之间存在恒定的关系。公式 (2) 给出的速度称为**同步转速**。以同步转速运行的电机称为**同步电机**。
数值示例 1
一个具有 6 个磁极并以 1200 RPM 旋转的同步发电机产生的电压频率是多少？
解答
$$\mathrm{频率,\:𝑓 =\frac{𝑁𝑃}{120}=\frac{1200 × 6}{120}= 60\:Hz}$$
数值示例 2
计算 50 Hz 同步发电机可以运行的最高速度。
解答
由于同步发电机以同步转速运行，该转速由下式给出：
$$\mathrm{𝑁_{𝑆} =\frac{120𝑓}{𝑃}}$$
当磁极数 (P) 最小时，同步发电机的速度最大。可能的最小磁极数为 2。因此，50 Hz 同步发电机的最大速度为：
$$\mathrm{𝑁_{𝑆} =\frac{120𝑓}{𝑃}=\frac{120 \times 50}{2}= 3000\:RPM}$$
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