同步電動機的啟動與失步

同步電動機在啟動瞬間，轉(zhuǎn)子處于靜止狀態(tài)，定子旋轉(zhuǎn)磁場的磁極高速轉(zhuǎn)過轉(zhuǎn)子磁場的磁極，同步電動機電磁轉(zhuǎn)矩的大小、方向呈交變狀態(tài)，平均轉(zhuǎn)矩為零，故同步電動機無法自行啟動。

一、同步電動機的啟動

三相同步電動機的啟動方法有拖動啟動法、變頻啟動法和異步啟動法。

1、拖動啟動

1）用一臺極數(shù)與同步電動機極數(shù)相同的異步電動機做輔助電動機，拖動同步電動機旋轉(zhuǎn)，當接近同步轉(zhuǎn)速時接入勵磁電流，接通三相電源，同步電動機產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子同步。然后將輔助電動機與電源斷開。

2）拖動啟動的輔助電動機的容量為同步電動機容量的5%～15%，拖動啟動法適用于空載啟動。

2、變頻啟動

1）啟動時轉(zhuǎn)子接入勵磁電流，定子繞組由變頻電源供電，逐步增加頻率，旋轉(zhuǎn)磁場牽引轉(zhuǎn)子逐漸加速，達到同步轉(zhuǎn)速后，將定子繞組接入電網(wǎng)，切除變頻電源。

2）采用變頻啟動法時，勵磁電源不能采用與同步電動機同軸的勵磁方式，因為在啟動初始階段，轉(zhuǎn)速低，勵磁機不能建立所需勵磁電壓。

3）變頻電源只在啟動時短時使用，如果同步電動機不需要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，可以用一臺變頻電源分時啟動多臺同步電動機。

3、異步啟動

1）同步電動機剛啟動時，如果勵磁繞組開路，定子繞組的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子之間相對轉(zhuǎn)速很大，可在轉(zhuǎn)子的勵磁繞組中產(chǎn)生很高的感應(yīng)電動勢。在啟動時，將勵磁繞組串接一個8～12倍阻值的電阻形成閉合回路，經(jīng)電阻泄放后，避免感應(yīng)高壓對勵磁繞組絕緣造成損害。

2）采用異步啟動法時，電動機的啟動電流比較大，可采用減壓啟動。

3）當轉(zhuǎn)速達到同步轉(zhuǎn)速時將電壓恢復至額定值，將勵磁繞組附加電阻切除，勵磁繞組接勵磁電源直流勵磁，使同步電動機進入同步運行。

二、同步電動機的失步

1、理論上同步電動機運行時，轉(zhuǎn)子磁極與定子磁極相重合，這時定子磁極對轉(zhuǎn)子磁極的吸力完全是徑向的，不產(chǎn)生軸向轉(zhuǎn)矩。

2、當同步電動機軸上加上負載時，負載轉(zhuǎn)矩把轉(zhuǎn)子拖后一個角度θ，出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)磁場對轉(zhuǎn)子吸力的切線分量，該分量所形成的電磁轉(zhuǎn)矩與負載轉(zhuǎn)矩相平衡，同步電動機將拖動負載以同步轉(zhuǎn)速運行。

3、θ角是磁極移動的相對空間角度，θ=90°時，電磁轉(zhuǎn)矩最大；θ>180° 時，電磁轉(zhuǎn)矩反向。θ為0°～90°時，是同步電動機的穩(wěn)定工作區(qū)，超出這個區(qū)間，同步電動機不能穩(wěn)定運行。同步電動機失去穩(wěn)定稱為失步。

4、為了避免同步電動機失步，給出同步電動機轉(zhuǎn)矩的具體參數(shù)對最大負載轉(zhuǎn)矩Tm進行限制。Tm是同步電動機過載能力的重要指標。