如何使同步電機自啟動?


假設最初,同步電機的轉子是靜止的。當一對旋轉的定子磁極以同步速度掃過靜止的轉子磁極時,定子磁極將傾向於使轉子在一個方向旋轉,然後在另一個方向旋轉。結果,轉子首先在一個方向經歷一個轉矩,然後在另一個方向經歷一個轉矩。但是,轉子具有較高的慣性,並且定子磁場滑動得如此之快,以至於轉子無法跟隨它。結果,轉子無法移動,因此產生的啟動轉矩為零,即同步電機無法自行啟動

為了使同步電機自啟動,在轉子上設定了一個阻尼繞組(一種鼠籠式繞組)。阻尼繞組是透過在轉子凸極磁極的極靴上開槽並嵌入銅條形成的。銅條在兩端短路。阻尼繞組用於啟動同步電機。

解釋

最初,電機的定子繞組連線到平衡的三相電源,而轉子繞組或主勵磁繞組保持開路,即未勵磁,如圖所示。它將在氣隙中產生一個旋轉磁場,該磁場在阻尼繞組中感應電流,同步電機像感應電機一樣啟動。

當電機速度達到接近同步速度時,在適當的時刻,對轉子勵磁繞組施加直流勵磁。現在,產生的轉子磁極面對極性相反的定子磁極,並且在轉子與定子磁極之間建立了一個強大的磁吸引力。因此,轉子磁極與定子磁極磁鎖定。

因此,轉子以與定子旋轉磁場相同的速度旋轉,即以同步速度旋轉。

在這種情況下,轉子以與定子旋轉磁場相同的速度旋轉,因此阻尼繞組的銅條不切割任何磁通,因此在其內部沒有感應電動勢和電流。因此,轉子的鼠籠部分,即阻尼繞組從電機的執行中移除。

這裡需要注意的是,由於定子和轉子磁極之間的磁鎖定,同步電機只能以同步速度執行。在不同於同步速度的速度下,這種磁鎖定停止,因此電機中產生的平均轉矩變為零。結果,同步電機停止,並在電源線上產生嚴重的干擾。

注意要點

非常重要的是,必須在適當的時刻對轉子勵磁繞組施加直流勵磁。如果在磁極 NS 面對磁極 NR 時對轉子繞組施加直流勵磁,則產生的磁排斥力將產生劇烈的機械衝擊。電機將立即減速,並且斷路器將跳閘。

在實際應用中,同步電機啟動器被設計為檢測應施加勵磁的精確時刻。

更新於: 2021年10月28日

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