同步电动机-Mipaper.PDFVIP

第四章 同步電動機 黃文喜 老師 一、構造：與同步發電機相同 (1) 定部：裝有三相繞組，當通上三相交流電源時，即產生三相旋轉磁場。 (2) 轉部：裝有磁場繞組，通以直流電源，以產生固定磁場。 1 ○通常採用凸極式，以增大輸出功率。 2 ○為防止追逐作用，在轉子極面上裝設阻尼繞組。 二、原理： 當定子加入三相電源時產生旋轉磁場，而轉子借由外力來帶動旋轉，待轉速接近同步轉速時 (約95%左右) ，再將轉子通以直流產生固定磁場，而與定子之旋轉磁場產生強大的吸引力， 使轉子隨定子以同步轉速運轉。 三、特性： 1 ○只能以同步轉速運轉。(N = ) S 2 ○定子與轉子的極數須相同 3 ○本身無法自行啟動 四、電樞反應：和電樞電流IA 與電壓V 相位有關 1 ○V 與IA 同相位：將使磁極前端的磁場增強，後端磁場減弱，形成正交磁效應。 2 ○IA 落後V 90 度：將使磁場增強，形成加磁效應。 3 ○IA 越前V 90 度：將使磁場減弱，形成去磁效應。 4 ○ IA 落後Vθ 角：將產生加磁及交磁效應。 5 ○ IA 越前Vθ 角：將產生去磁及交磁效應。 五、輸出功率(P )及轉矩(T) ： O P = (三相須乘3 倍) O T= 當δ 角=90O 時，可產生最大轉矩(脫出轉矩或崩潰轉矩) ，若負載大於崩潰轉矩，則δ 角 90O ，此時轉矩反而下降，使電動機失去同步而逐漸停轉。 六、同步電動機的激磁特性： 同步電動機當電源電壓固定而且負載不變時，表示電樞電流(I )與激磁電流(I )關係，因所繪 A F 出的曲線類似V 字型，故又稱為V 型特性曲線，由圖中知，當負載不變時，激磁電流由0 慢慢增加，將使電樞電流由大慢慢變小，到正常激磁時再由小慢慢變大。 1 ○正常激磁：電樞電流最小，電壓與電流同相，為電阻性負載，功因為 1 。 2 ○欠激磁：電樞電流愈增加，相位愈落後，為電感性負載，功因小於 1 。 3 ○過激磁：電樞電流愈增加，相位愈越前，為電容性負載，功因小於1 。 4 ○圖中輸出功率 P P P 1 2 3 七、同步電動機的啟動及運用： (1) 啟動： 1 ○轉子激磁繞組先不加直流電源，而用外電阻器將其兩端短路。 2 ○待轉子接近同步轉速時，再將轉子加入直流電源，而使轉子達到同步轉速。 (2) 運用： 1 ○擔任機械負載：作為驅動須定速運轉的機械負載。 - 1 - 2 ○改善線路的功率因數：同步電動機調整其激磁狀態為過激時，則自電源取用進相電流， 作用與電容相同，有改善功因的效果，又稱同步調相機。 3 ○調整線路電壓：用於過激時，可使線路電流減少，而減少線路壓降。 4 ○作為計時的驅動器：採用固定速率的特性。 精選範例： 1. 三相同步電動機接於25HZ 的電源，若以250RPM 速率旋轉，則此電動機的極數為何？ 練習三相同步電動機，當加入三相平衡電源時測得R-S 兩相間的電壓為220 則其轉速為何？ 2. 某工廠平均每小時耗電300KW ，功因為0.6 落後，若想將功因提高到 1 ，則所需同步調相機 容量為多少？ 練習有一工廠接於6000V 的三相同步發電機，該廠負載為1200KW ，功因為0.6 落後，今擬裝 置同步調相機將功因提高到0.9