三相同步电机——结构和工作原理

三相同步电机是一种三相同步电机，它作为电动机运行，即将电能输入转换为机械能输出。

同步电机的一个独特之处在于，在所有负载下，它都以等于同步速度的恒定速度运行，前提是电机上的负载不超过极限值。如果电机上的负载超过极限值，则电机将停止运行，电机产生的平均转矩变为零。因此，同步电机并非天生自启动的。

同步电机是一种双激磁电机。它的定子绕组或电枢绕组连接到交流电源，而转子绕组或励磁绕组则由直流电源激磁。

三相同步电机的结构

同步电机包含以下两个部分（参见图1）：

定子

定子是机器的静止部分，由具有内周槽的薄钢片叠压而成。三相绕组放置在这些槽中，称为电枢绕组，并从三相电源接收电力。

转子

同步电机的转子具有一组突极，带有励磁绕组，励磁绕组通过两个滑环由独立的直流电源供电，形成交替的N极和S极。直流电源通常是安装在电机轴上的小型直流分励发电机。

注意——同步电机的定子绕组与转子极数相同。

同步电机的运行原理

考虑一个具有两个转子极N_R和S_R的三相二极同步电机，如图2所示。定子也绕制成两个极N_S和S_S。三相交流电源连接到定子绕组，直流电压施加到转子励磁绕组。

定子绕组产生一个以同步速度围绕定子旋转的旋转磁场。施加到转子的直流电压建立一个两极磁场，只要转子不转动，该磁场就是静止的。因此，在这种情况下，存在一对旋转的定子极（N_S-S_S）和一对静止的转子极（N_R-S_R）。

现在，假设在任何时刻，定子极的位置如图2所示。从图2可以看出，N_S极和N_R极相互排斥，S_S极和S_R极也是如此。因此，转子受到逆时针方向的转矩。

经过交流电源半个周期的后，定子极的极性反转，但转子极的极性保持不变，如图3所示。在这种情况下，S_S极和N_R极相互吸引，N_S极和S_R极也是如此。因此，转子倾向于顺时针方向运动。

由于定子极迅速改变其极性，它们倾向于先在一个方向拉动转子，然后在半个周期后在另一个方向拉动转子。但是转子具有较高的惯性，因此转子不运动，我们说启动转矩为零。换句话说，同步电机不自启动。

Saini Manish Kumar

更新于：2021年10月30日

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