第1章电学概念.doc

第24章　同步電動機 第1部分 課後複習 1. 同步電動機與同步發電機的構造完全相同，即定子有互隔　120°　電機角的三相電樞繞組，而轉子有　凸極型　及隱極型兩種。同步電動機凸極型轉子可產生電磁轉矩與　磁阻轉矩　，而圓柱型轉子則只能產生電磁轉矩，除了高速運轉的兩極電機外，大部分的同步電動機均為凸極型轉子。 2. 轉磁式同步電動機定子的電樞繞組接　三相交流　電源，形成旋轉磁場，轉子利用外力或啟動裝置幫助啟動後，待轉子轉速接近同步速率時加入　直流　激磁，其產生的磁場與旋轉磁場互鎖，使轉子以同步轉速且同旋轉磁場方向旋轉，其同步轉速為ns＝；同步電動機恆以同步速率旋轉，而不受　負載　大小的影響。同步電動機的定子繞組極數和　轉子　極數必須相同，才能使轉子同步運轉。同步電動機裝設有　阻尼　繞組，其功能為幫助啟動及抑制追逐現象。 3. 同步電動機電樞繞組因切割　轉子　磁通而產生的感應電勢，稱為　電樞反電勢　Em，其相位與電源電壓VP相差　180°　電機角。即：Em＝。其中「－」表示電動機為滯後功因之電感性負載，「＋」表示電動機為越前功因之電容性負載。 4. 同步電動機的電樞繞組加入電流所形成的磁場，稱為電樞磁場(a，對轉子主磁場(m所造成的影響，稱為　電樞　反應，電樞電流的大小及　相位　會影響電樞反應的性質。 (1) 電樞電流為純電阻性（功因cosθ＝1）時：產生　正交磁　電樞反應。 (2) 電樞電流為純電感性（功因cosθ＝0且滯後）時：產生加磁電樞反應。 (3) 電樞電流為純電容性（功因cosθ＝0且越前）時：產生　去磁　電樞反應。 (4) 電樞電流為電容性（功因cosθ介於0與1間且越前）時：產生去磁與正交磁電樞反應。 (5) 電樞電流為電感性（功因cosθ介於0與1間且滯後）時：產生　加磁　與　正交磁　電樞反應。 5. （同步阻抗）＝（電樞繞組的交流電阻）＋jXS（同步電抗）。XS（同步電抗）＝（電樞反應電抗）＋Xl（電樞漏磁電抗）。 6. 同步電動機的輸入功率Pin＝VnIncosθ＝。同步電動機的輸出功率Po＝3VPIPcosθ＝sinδ。同步電動機的最大輸出功率Po(max)＝。同步電動機的輸出轉矩To＝sinδ。同步電動機的最大輸出轉矩To(max)＝。 7. 同步電動機在負載變動時，其轉速仍會維持同步轉速不變，但轉矩角（負載角）δ及電樞電流Ia的大小會隨之成　正比　變化，功率因數角θ亦隨之改變。同步電動機在負載角δ隨著負載大小而變動，當負載越重時，負載角δ越大，輸出轉矩To亦越大，但當電動機輸出最大轉矩To(max)而仍無法帶動負載時，則同步電動機將會因失速而停止運轉，最後導致燒毀，故To(max)亦稱為　脫出轉矩　或崩潰轉矩。 8. 同步電動機的相位特性曲線，是以激磁電流If為　橫　坐標，電樞電流Ia為　縱　坐標，又稱為V形曲線。 (1) 正常激磁時：電樞電流為　最小　值，且功率因數＝　1　。 (2) 欠激磁時：電樞電流為　滯後　（電感性）。 (3) 過激磁時：電樞電流為　越前　（電容性）。 9. 同步電動機在電源電壓Vn及激磁電流If不變的情況下，當負載改變時，電動機特性的變化情形如下： (1) 正常激磁（cosθ＝1）且負載增加時：( 同步轉速不變。 ( 輸出轉矩　增大　。( 負載角　增加　。 ( 相位越趨近於滯後且功因越小於1。( 電樞電流增加。 (2) 欠激磁（cosθ＜1且滯後）且負載增加時：( 同步速率　不變　。 ( 輸出轉矩增大。( 負載角增加。 ( 相位越趨近於同相且功因越接近於　1　。( 電樞電流　增加　。 (3) 過激磁（cosθ＜1且越前）且負載增加時：( 同步速率不變。 ( 輸出轉矩　增大　。( 負載角　增加　。 ( 相位越趨近於同相且功因越接近於1。( 電樞電流增加。 10. 同步電動機在電源電壓Vn及輸出負載（Po）不變的情況下，可藉由調整激磁電流If，加以控制電樞電流Ia的大小及相位，其激磁特性如下： (1) 正常激磁時： ( 電樞電流與電源電壓　同相　，功率因數cosθ＝1。 ( 電動機為一　電阻性　負載。 ( 電樞反應為　交磁　效應。 ( 電樞電流最小。 (2) 欠激磁時： ( 電樞電流　滯後　電源電壓，功率因數cosθ＜1且滯後。 ( 電動機為一　電感性　負載。 ( 電樞反應為　交磁　與　加磁　效應。 ( 電樞電流較正常激磁時增加。 ( 負載角　增大　。 (3) 過激磁時： ( 電樞電流　越前　電源電壓，功率因數cosθ＜1且越前。 ( 電動機為一　電容性　負載。 ( 電樞反應為交磁與去磁效應。 ( 電樞電流較正常激磁時　增加　。 ( 負載角減小。 11. 同步電動機當電源的電壓大小、頻率或負載急劇變動時，轉子會在新的對應轉矩角前後擺動，使同步電動