對(duì)異步電機(jī)來(lái)說(shuō),轉(zhuǎn)差是電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)所必需的,也就是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速總是低于轉(zhuǎn)動(dòng)磁場(chǎng)。在同步電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)中,轉(zhuǎn)子和定、轉(zhuǎn)場(chǎng)的步調(diào)是一致的,也就是說(shuō),電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速是一致的,如果步調(diào)不一致或有差別,則稱為失步。
從結(jié)構(gòu)上看,同步電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)與異步機(jī)無(wú)二致。三相電流通過(guò)時(shí),會(huì)形成一個(gè)同步轉(zhuǎn)動(dòng)的磁場(chǎng);電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子段還具有一個(gè)具有正弦波的直流勵(lì)磁磁場(chǎng),這種磁場(chǎng)也能由永-久磁鐵產(chǎn)生。
在正常工作狀態(tài)下,轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速和定子的磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速是一致的,也就是說(shuō),定子和轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)處于相對(duì)靜止的狀態(tài),這就是同步電動(dòng)機(jī)的同步特性,如果兩者不符合,那就是電動(dòng)機(jī)的故障。
根據(jù)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的方向,如果轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)比定子的磁場(chǎng)更早,則可以認(rèn)為是由轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)占主導(dǎo)地位,也就是在動(dòng)力的作用下,將能量轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī);反之,采用電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向作為參考,如果轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)比定子的磁場(chǎng)慢,則可以認(rèn)為是定子磁場(chǎng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng),電機(jī)在電機(jī)的位置上。電動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),隨著轉(zhuǎn)子拖動(dòng)載荷的增大,轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)與定子的磁場(chǎng)滯后程度也相應(yīng)增大,其前后關(guān)系用周角來(lái)表示,又稱為功角,功角的大小可以反映電機(jī)的輸出功率,在相同的額定電壓和額定電流下,功率越大,功角也就越大。
不管是電動(dòng)機(jī),還是發(fā)電機(jī),在空載狀態(tài)下,理論上都是零的,也就是說(shuō),兩個(gè)方向的磁場(chǎng)是完全一致的,但實(shí)際上,由于電機(jī)的損耗,兩個(gè)方向都有一個(gè)影響。
在不同步的情況下,同步電機(jī)試驗(yàn)臺(tái)的功角會(huì)發(fā)生變化。定子磁場(chǎng)作用于轉(zhuǎn)子,其驅(qū)動(dòng)功率為轉(zhuǎn)子;在定子磁場(chǎng)超前于定子磁場(chǎng)的情況下,定子場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子的作用是阻力,因此,轉(zhuǎn)子的平均力矩為0。因?yàn)檗D(zhuǎn)子沒(méi)有獲得任何的扭矩和動(dòng)力,所以就緩慢地停止了。
在定子磁場(chǎng)的牽引下,同步電機(jī)的磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)。在兩個(gè)磁場(chǎng)中有一個(gè)旋轉(zhuǎn)速度相同的固定力矩。當(dāng)它們的轉(zhuǎn)速不相等時(shí),就沒(méi)有同步扭矩,電動(dòng)機(jī)也會(huì)緩慢地停止。“失步現(xiàn)象”是由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速不能與定子的磁場(chǎng)保持同步,從而使電機(jī)的同步力矩消失,從而使轉(zhuǎn)子緩慢地停止。當(dāng)出現(xiàn)失步時(shí),定子電流急劇升高,對(duì)電動(dòng)機(jī)非常不利,必須立即斷開(kāi),防止電動(dòng)機(jī)受到損傷。
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