如何让同步电机自启动?
假设最初,同步电机的转子是静止的。当一对旋转的定子磁极以同步速度扫过静止的转子磁极时,定子磁极将倾向于使转子在一个方向上旋转,然后在另一个方向上旋转。结果,转子首先在一个方向上承受扭矩,然后在另一个方向上承受扭矩。然而,转子具有高惯性,定子磁场滑过如此之快,以至于转子无法跟随它。结果,转子不能移动,因此产生的启动转矩为零,即同步电动机不能自行启动。
为了使同步电动机自启动,在转子上设置了阻尼绕组(鼠笼式绕组)。阻尼绕组是通过将铜条嵌入转子凸极的磁极面制成的槽中而形成的。铜排两端短路。阻尼绕组用于启动同步电机。
解释
最初,电机的定子绕组连接到平衡的三相电源,转子绕组或主励磁绕组保持开路,即如图所示未励磁。它将在气隙中产生一个旋转磁场,在阻尼绕组中感应出电流,同步电机作为感应电机启动。
当电动机的转速接近同步转速时,在适当的时候,转子励磁绕组被直流励磁。现在,产生的转子磁极面对相反极性的定子磁极,并且在转子和定子磁极之间建立了强大的磁吸引力。因此,转子磁极与定子磁极磁锁定。
因此,转子以与定子的旋转磁场相同的速度旋转,即以同步速度旋转。
在这种情况下,转子以与定子的旋转磁场相同的速度旋转,因此阻尼绕组的铜排不会切断任何磁通,因此其中没有感应电动势和电流。因此,转子的鼠笼部分,即阻尼绕组从电动机的操作中移除。
这里需要注意的是,由于定子和转子磁极之间的磁锁定,同步电机只能以同步速度运行。在同步速度以外的速度下,这种磁锁定停止,因此电机中产生的平均转矩变为零。结果,同步电动机在供电线路上受到严重干扰而停止工作。
注意事项
转子励磁绕组必须在正确的时刻用直流电励磁,这一点非常重要。如果在极 N S面对极 N R时向转子绕组施加直流励磁,则所产生的磁斥力将产生剧烈的机械冲击。电机将立即减速,断路器将跳闸。
在实际实践中,同步电机启动器旨在检测应施加励磁的精确时刻。
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