同步电动机的启动
同步电动机的工作原理和启动方法
§ 同步电动机的工作原理和启动方法
一、同步电动机的工作原理 1．同步电动机转动原理 当同步电动机接到三相电源上，对称三相
定子绕组通入三相对称交流电流后，在气隙中 将产生旋转磁场，其转速为同步转速，旋转方 向由电源相序决定。
同步电动机的励磁绕组通过集电环和电刷 接到励磁电源上，流入直流电流后，产生转子 磁极。
三相同步电机
分析的结论： 旋转磁场磁极轴线与转子磁极轴线之间夹角θ 只有在0°<θ<90° 时，同步电动机才能拖动负载正常工作。 当负载过大时，会使θ大于90°，同步电动机不能产生拖动性质 的电磁转矩，转子转速要逐步下降，直至为零，发生同步电动机失步。 发生失步现象时，同步电动机的定子电流会迅速上升，应尽快切断电 源，以免损坏电动机。 由于θ的大小与同步电动机所带负载大小有关，同步电动机产生 的电磁功率也就和θ 的大小有关，所以称θ 为功角。
同步电动机中旋转磁场与 转子磁场θ=0°时示意图
三相同步电机
当θ>90°时，转子磁极的S极就进入到旋转磁场N极下， 旋转磁场与转子磁极相同性质的磁极之间产生排斥力，使转子 产生与旋转磁场旋转方向相反的电磁转矩，同步电动机也不能 带动负载工作。
当θ=180°时，旋转磁场磁极轴线与转子磁极轴线重合， 但是转子磁极的N极在旋转磁场N极下，相同性质的磁极只 产生排斥力，也不能产生拖动转子旋转的电磁转矩。
但也不能将励磁绕组直接短接，否则会使同步电动机的转速无法上 升到接近同步转速，使同步电动机不能正常启动。
同步电动机中旋转磁场与 转子磁场示意图
三相同步电机
2. 失步现象 如果θ=0°时，旋转磁场N 极与转子磁极S极产生的吸引力F处于 转子磁极的轴线上，不产生切向的磁拉力，电磁转矩T为零。如果是 理想空载情况，旋转磁场可以带动转子以同步转速旋转。
同步电动机和同步调相机教学
同步电动机和同步调相机的比较
应用场景
性能差异
同步电动机主要用于驱动负载，如泵、 风机等，而同步调相机主要用于调节 电力系统无功功率。
同步电动机具有较高的效率和稳定性， 适用于精确控制转速的场合，而同步 调相机则具有更好的无功调节性能和 节能环保特点。
控制方式
同步电动机通常通过改变输入电压或 频率来控制其转速，而同步调相机则 通过调节励磁电流来控制无功功率输 出。
同步调相机的应用
无功补偿
同步调相机可以用于无功补偿， 通过吸收容性无功功率来提高电 网的功率因数，改善电能质量。
电压调节
同步调相机可以通过调节励磁电 流来控制输出电压，保持电网电
压的稳定。
平衡负载
在电力系统中，同步调相机可以 平衡负载，防止因负载不平衡引
起的过载或欠载问题。
同步电动机和同步调相机的选择和使用
同步电动机和同步调相机的 应用
同步电动机的应用
驱动负载
同步电动机主要用于驱动各种负 载，如泵、风机、压缩机等，以 满足工业生产和日常生活的需求。
调速控制
同步电动机可以通过改变输入的励 磁电流或转子电流来调节转速，实 现精确的调速控制。
平衡负载
在多电机驱动系统中，同步电动机 可以平衡负载，确保各电机之间的 负载分配均匀。
THANKS
谢谢
励磁磁场与转子磁场相 互作用，形成旋转磁场。
阻尼绕组产生阻尼电流， 有助于稳定运行。
同步调相机将机械能转 换为电能，输出至电网。
同步调相机的控制和保护
控制方式
通过控制励磁电流的大小和方向 ，调节输出电压和频率。
保护措施
设置过电流、过电压、欠电压等 保护措施，确保同步调相机的安 全运行。
同步电动机的基本控制线路
KM4 TA
A
M 3~
KM4
KV
KT2
KM2
G KM2 KM4 R2
R
R4 R5
A
KM1 KM2 KM3 KM4
R3
HL2 KM2
KT2
二、制动控制线路
三相同步电动机的制动采用能耗制动。制动时，
首先切断运转中的同步电动机定子绕组的交流电源， 然后将定子绕组接入一组外接电阻R（或频敏变阻器） 上，并保持转子励磁绕组的直流励磁不变。此时，同 步电动机就成为电枢被R短接的同步发电机，将转动
KT1线圈得电， KT1动作， KT2线圈得电动作
KM1 R1
KM3 QF2
I＞
SB2 KM3 KM1
KT1
KA KM1 SB1
KM4 KT1 KA HL1 KT1 KT2
KM4 TA
A
M 3~
KM4
KV
KT2
KM2
G KM2 KM4 R2
R
R4 R5
A
KM1 KM2 KM3 KM4
R3
HL2 KM2
R
R4 R5
A
KM1 KM2 KM3 KM4
R3
HL2 KM2
KT2
QF1 L1 L2 L3
KV
U＜
2．启动控制线路
KT2经延时后复位，KM4线圈 得电后动作。指示灯HL1熄灭， 启动过程结束。电动机全速运 行。
KM3 KM1
KM1 R1
KM3 QF2
I＞
SB2 KM1
KT1
KA SB1
KM4 KT1 KA HL1 KT1 KT2
R1
KM
KT
KM
1. 异步启动法
同步电动机的启动方法
同步电动机的启动方法
同步电动机启动方法和交流异步电动机不一样。
同步电动机的启动需要使用外部的励磁源，以建立磁场才能启动旋转。
以下是同步电动机的启动方法：
1. 打开励磁电压开关，给励磁绕组通电，建立磁场，使之达到同步速度。
2. 启动电动机驱动器，给电动机通电，待电动机加速至同步转速时，与励磁磁场同步。
3. 在启动电动机过程中，需要对电动机实时监控，确保其电流、功率、转速等参数符合设定要求。
4. 同步电动机启动后，可根据需要调整其励磁电压和转矩，满足不同的负载需求。
需要注意的是，同步电动机的启动需要较大的功率和稳定的电源，一般用于工业领域中需要高精度、高效率、高可靠性的场合。
同步电机启动方法
同步电机启动方法
嘿，你知道同步电机咋启动不？同步电机启动可有讲究啦！先说说它的启动步骤吧。
得先检查电机各部件是否完好，这就像出门前得检查下自己装备齐不齐一样重要。
然后给电机通电，让它慢慢加速。
这过程就好比汽车起步，得稳稳当当的。
启动的时候有啥注意事项呢？那可不少！一定要确保电源稳定，不然就像开车在路上突然没油了，那可麻烦大了。
还得注意电机的温度，别让它过热，不然就像人发烧了一样，会不舒服的。
同步电机启动过程中的安全性和稳定性那是相当重要。
要是不安全，那不是给自己找麻烦嘛！稳定性就像走钢丝的人手里的平衡杆，能让电机稳稳地运行。
那同步电机都用在啥场景呢？工厂里可常见啦！它的优势也很明显，效率高、功率因数高，就像一个能干的大力士，能扛起很多重任。
给你说个实际案例吧。
有个工厂用了同步电机，那生产效率蹭蹭往上涨。
以前用别的电机的时候，总是有点力不从心，现在可好啦，就像给工厂加了个超级引擎。
同步电机启动方法得当，那就是工厂的好帮手。
它能让生产更高效，让设备运行更稳定。
所以，一定要掌握好同步电机的启动方法哦！。
同步电机投励过程
同步电机投励过程同步电机运行时，电枢电压矢量与转子磁极位置之间的夹角必须在某一范围之内，否则将导致系统失步。
因此同步电机变频调速时必须时刻控制这一夹角在允许的范围内变动。
（1）同步电机的启动投励过程同步电机采用同步启动，投励大小为同步电机额定励磁的40﹪~60﹪。
预先投励磁后，变频器按照预先设定的加速度，逐渐加速到给定频率。
为了加大启动力矩，可以适当提高变频装置输出电压和同步电机的励磁电流。
（2）同步电机稳态调速和励磁调节过程变频器驱动同步电机调速时，为了解决变频装置和同步电机间的配合，电机速度改变同时变频装置也会协同调节当前励磁电流大小和改变输出电压对应值（不是简单的恒v/f控制）。
在某一设定频率点以上范围运行，变频器采集同步电机功率因数，通过内置PID控制器实时控制同步电动机的励磁电流，实现恒功率因数调节，变频器通过发4～20mA指令给同步电机的励磁调节器调节励磁电流；在此频率以下范围运行时，励磁电流由变频器根据当前运行工况，输出4～20mA 信号给励磁调节器去调节，采用变频变励磁电流调节。
调节方式切换由变频器自动完成，而且调节方式的切换点频率可以通过参数设置。
（3）同步电机正常停机和故障灭磁过程在正常停机时，变频器驱动同步电动机转速至停机，然后停止变频器输出即可。
减速过程中，在恒功率因数频率点以上运行，励磁电流根据恒功率因数来调节，在频率点以下范围运行，采用变频变励磁电流方式运行。
此过程不需要进行灭磁。
在运行期间出现故障，若变频器外系统出问题，需要紧急停机，可以直接跳开高压侧输入开关和变频器输出开关，同时跳同步电机励磁装置。
若变频器系统出问题要紧急停机时，变频器立刻停止输出，关断开关变频器输出开关,使旁路开关闭合，同步电机切入工频运行。
§9—3同步电动机的工作原理和启动方法
§9—3同步电动机的工作原理和启动方法工作原理
同步电动机是一种交流电机，其工作原理是由于同步电动机内绕组的磁场和转子磁场的引力作用，使转子的转速始终与定子绕组引起的频率相同，而电机的输出功率主要取决于转子的转速。
启动方法
同步电动机的启动方法：
1、励磁启动法：即利用定子绕组引起的磁场，在转子上施加相同频率的磁场，使转子受到引力，从而达到启动的目的。
2、软启动法：采用调速器对电流进行调整，使转子的转速与定子频率相匹配，从而实现软启动。
3、前进反作用法：利用另外一台牵引机的转子的转子来带动被牵引机的转子转动，从而实现同步电动机的启动。
4、滑移法：采用滑移法，通过对定子电流进行调整，使转子的转速慢慢的跟上定子频率，从而实现同步电动机的启动。
5、直接启动法：采用直流电源供电，直接启动电机的转子，实现同步电动机的启动。
同步电动机的启动方法虽然有上述几种，但其应用的实际情况仍然受制于所使用的电源电压类型和启动的功率、定子功率、运行频率等方面的制约。
只有选择适当的启动方法，才能保证同步电动机达到高效、可靠、安全的运行。
同步电机启动方法
同步电机启动方法
同步电机启动方法有以下几种：
1. 直接启动方法：即将电机三相绕组直接连接到电网，通过一次性投入电源将电机启动。
这种方法通常用于小型同步电机的启动，不需要额外的控制设备，操作简单。
2. 频率启动方法：通过改变电机供电频率的方法来控制同步电机的启动和停止。
启动时，通过降低电源频率来减小电机转速，待电机转速达到额定值后再恢复到正常频率。
这种方法可以实现平滑启动，减小启动过程中的电流冲击，适用于大型同步电机。
3. 可变频率启动方法：使用可变频率调速器来控制同步电机的启动，通过改变电源频率和电压的比例来控制电机的转速。
可变频率启动可以实现平稳启动，避免过大的启动电流冲击，并且可以根据实际需求进行精确的调速控制。
4. 自励启动方法：利用同步电机的激磁电压来启动电机。
在启动过程中，先通过外部电源提供一段时间的励磁电流，使电机产生自激磁电压，然后将励磁电源切断，让电机自行运行。
这种启动方法适用于同步电机需要在无电网供电的环境下启动的情况。
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5．根据运转速度不同分类
（1）低速电动机 （2）调速电动机
6．根据转子的结构不同分类
根据电动机转子的结构不同，可以分为 笼型感应电动机（也称为鼠笼型异步电动机） 和绕线转子感应电动机（也称为绕线型异步 电动机）。
7．根据启动与运行方式不同分类
1．识图指导
图5-2所示电路的工作原理可从电动机启 动与缺相保护两个方面来进行分析说明。
（1）电动机启动
当合上三相空气开关SA3以后，三相交 流电源中的L2、L3两相电压加到中间继电器 KAJ线圈两端使其得电吸合，其KAJ-0常开触 点闭合。
按下启动开关SA2按钮，交流接触器KM 线圈得电也吸合，其常开触点KM1闭合后自锁， KM2触点闭合后使三相电动机得电运转。
交流电动机又分为单相交流电动机与三 相交流电动机两种。
2．根据用途不同分类
（1）驱动用电动机 （2）控制用电动机
3．根据结构及工作原理不同分类
（1）同步电动机 （2）异步电动机
4．根据有无电刷分类
直流电动机根据有无电刷可分为无刷直 流电动机和有刷直流电动机。
有刷直流电动机可分为永磁直流电动机 和电磁直流电动机。
发电机又可分为汽轮发电机和水轮发电机。
2．同步电动机的结构
图5-30所示为同步电动机的典型结构示 意图，主要由静止部分（定子）和旋转部分 （转子）组成。
图5-30 同步电机典型结构示意图
3．同步电动机的工作原理
4．同步电动机的启动
（1）辅助电动机启动法 （2）在转子上另加笼型启动组 （3）调频启动法
5.3.2 单相异步电动机的基本结构
无论是哪一种类型的单相异步电动机，都是 由机壳、定子、转子、端盖、转轴、风扇等组成 的。
有的单相异步电动机还具有启动元件。 单相异步电动机的典型结构如图5-12所示。
图5-12 单相异步电动机的典型结构示意图
5.3.3 单相异步电动机的工作原理
5.4 三相电动机控制电路
5.1.2 电动机电路图形符号
5.2 三相异步电动机
5.2.1 三相异步电动机的类型
5.2.2 三相异步电动机的结构
图5-3 鼠笼型三相异步电动机结构示意图
5.2.3 三相异步电动机的旋转原理
5.3 单相异步电动机
5.3.1 单相异步电动机的类型
单相异步电动机可分为两类：一类是由 单相交流电源供电，即称为单相异步电动机， 这是目前使用最广的单相电动机；另一类是 串励电动机，它可在相同电压的单相交流电 源上或直流电源上使用，因此又称为交直流 两用电动机。
5.5.3 伺服电动机
在自动控制系统中，伺服电动机用作执 行元件，其作用是将电信号（如电压）转换 成转轴上的角度位移或角速度。
主要有交流和直流两大类。
第三部分 相关技能
5.6 识读滚齿机电气控制电路指导
5.7识读与安装电动机缺相保护电路
图5-2是由一只中间继电器组成的缺相保 护电路，适用于对电动机的缺相进行保护。
根据电动机的启动与运行方式不同，可 以分为电容启动式电动机、电容运转式电动 机、电容启动与运转式电动机以及分相式电 动机。
5.1.2 电动机电路图形符号
5.1 电动机的种类和电路图形符号
5.1.1 电动机的种类
1．根据使用电源不同分类
根据电动机工作电源的不同，可分为直 流电动机与交流电动机两大类。
5.4.1 电动机正转控制电路
1．电路组成
在图5-17所示电路中，
2．工作原理
图5-17 电动机正转控制电路图
5.4.2 电动机正、反转控制电路
1．电路组成
在图5-18中，KM1和KM2两组常闭触点， KM1-5、KM2-5即为连锁触点。
2．工作原理
图5-18 电动机正、反转控制电路图
5.4.3 电动机点动、连动正、反转 控制电路
5.4.5 电动机自动往返控制电路
图5-21是由两只交流接触器构成的电动 机自动往返控制电路图，适用于小容量电动 机，且往返次数不太频繁的控制场合。
图5-21 电动机自动往返控制电路图
5.4.6 电动机间歇工作控制电路
图5-22是由两只交流接触器构成的电动 机间歇工作控制电路图，适用于电动机运行 一段时间后自动停止然后再自动启动工作的 场合。
图5-22 电动机间歇工作控制电路图
5.5 其他类型电动机
电工日常工作中经常遇到的电动机除了 三相、单相以外，还有直流电动机、同步电 动机、伺服电动机。
5.5.1 直流电动机
5.5.2 同步电动机
1．同步电动机的分类
同步电动机按转子的结构可分为凸极式和隐 极式两类；按用途可分为发电机、电动机和补偿 机三类。
1．根据使用电源不同分类
根据电动机工作电源的不同，可分为直 流电动机与交流电动机两大类。
交流电动机又分为单相交流电动机与三 相交流电动机两种。
2．根据用途不同分类
（1）驱动用电动机 （2）控制用电动机
3．根据结构及工作原理不同分类
（1）同步电动机 （2）异步电动机
4．根据有无电刷分类
直流电动机根据有无电刷可分为无刷直 流电动机和有刷直流电动机。
第一部分 任务导入
第二部分 相关知识
5.1 电动机的种类和电路图形符号 5.2 三相异步电动机 5.3 单相异步电动机 5.4 三相电动机控制电路 5.5 其他类型电动机 5.6 识读滚齿机电气控制电路指导 5.7 识读与安装电动机缺相保护电路
5.1 电动机的种类和电路图形符号
5.1.1 电动机的种类
5．根据运转速度不同分类
（1）低速电动机 （2）调速电动机
6．根据转子的结构不同分类
根据电动机转子的结构不同，可以分为 笼型感应电动机（也称为鼠笼型异步电动机） 和绕线转子感应电动机（也称为绕线型异步 电动机）。
7．根据启动与运行方式不同分类
根据电动机的启动与运行方式不同，可 以分为电容启动式电动机、电容运转式电动 机、电容启动与运转式电动机以及分相式电 动机。
图5-19是由两只交流接触器构成的电动 机点动和连动正、反转控制电路图，适用于 工作较为复杂的场所。
图5-19 电动机点动和连动正、反转控制电路图
5.4.4 电动机连锁控制电路
图5-20是由两只交流接触器构成的电动 机连锁控制电路图，适用于生产机械上必须 按一定的顺序启动电动机的场合。
图5-20 由两只交流接触器构成的电动机连锁控制电路图