交流電機型別:同步電機和感應電機


交流電機是一種機電裝置,它將電能輸入轉換為機械能。交流電機主要分為兩種型別:

  • 非同步電機或感應電機
  • 同步電機

非同步電機或感應電機

顧名思義,非同步電機的速度不等於同步速度,即這些電機的執行速度略低於同步速度。感應電機屬於非同步電機。

感應電機由**定子**和**轉子**組成。定子帶有三相繞組,而轉子帶有短路繞組。當定子繞組由三相電源供電時,會產生一個旋轉磁場,該磁場以同步速度圍繞定子旋轉。該旋轉磁場穿過氣隙並切割靜止的轉子導體。因此,由於旋轉磁場和靜止轉子導體之間的相對速度,在轉子導體中會感應出電動勢。由於轉子電路是短路的,電流開始在轉子導體中流動。

載流轉子導體位於定子繞組產生的磁場中。因此,轉子導體上會產生一個轉矩,所有轉子導體上轉矩的總和使轉子與旋轉磁場相同方向旋轉,但速度略低於同步速度,因為如果轉子達到同步速度,則轉子與旋轉磁場之間沒有相對運動,因此轉子導體上沒有電磁轉矩。這就是非同步電機或感應電機的執行方式。

同步電機

轉子以旋轉磁場的同步速度旋轉的交流電機稱為同步交流電機。同步電機是在所有負載下都保持恆速(等於同步速度)的電機,前提是電機上的負載不超過極限值。如果同步電機軸上的負載超過極限值,則電機將停止執行,其產生的平均轉矩為零。

同步電機具有定子和轉子。定子由三相電樞繞組組成,並從平衡的三相電源接收電力,而轉子具有一組由直流電激發的凸極,以產生交替的N極和S極。在同步電機中,定子的繞組極數與轉子的極數相同。

同步電機的執行

考慮一個具有兩個轉子極NR和SR的同步電機,則定子也將繞組為兩個極NS和SS。直流電壓施加到轉子繞組,三相電源連線到定子繞組。定子繞組產生一個旋轉磁場,該磁場以同步速度圍繞定子旋轉。因此,我們存在一對靜止的轉子極(NR-SR)和一對旋轉的電樞極或定子極(NS-SS)的情況。

現在,假設在任何時刻,定子極位於A和B位置(參見圖)。很明顯,極NS和NR相互排斥,極SS和SR也是如此。因此,轉子傾向於沿逆時針方向移動。

經過半個週期後,定子極的極性反轉,但轉子極的極性保持不變(參見圖)。現在,SS和NR相互吸引,NS和SR也是如此。因此,轉子傾向於沿順時針方向移動。

從上述討論可以看出,定子極快速地改變其極性,並且它們傾向於先在一個方向拉動轉子,然後在半個週期後在另一個方向拉動轉子。由於轉子的慣性很大,電機無法啟動。因此,同步電機無法自行啟動。

現在,如果轉子極透過某種外部手段以這樣的速度旋轉,即它們隨著定子極一起交換位置並與定子極磁性鎖定。然後,轉子將經歷一個連續的單向轉矩。因此,同步電機現在以旋轉磁場或同步速度執行。

更新於:2021年7月22日

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