同步电机(Synchronous Motor)是指电机的转速与电源频率同步的电动机。其转速是固定的,取决于电源频率和电机的极对数。当电机的极对数确定时,只有在电源频率不变的情况下才能保持同步。同步电机具有高效率、高功率密度、低噪音等优点,因此被广泛应用于工业生产、交通运输、发电等领域。
同步电机的同步,是指电机的转速和电源频率同步,且电机在运行中保持恒定的转速。当同步电机与电源相连接后,通过电源提供的正弦交流电,使电机内部形成一个磁场,同时产生一个旋转磁场,这个旋转磁场的转速就是同步速度。当负载增加时,会影响电机的转速,但同步电机通过自身结构特点,能自动调节电机的输出扭矩,保持恒定的转速。
同步电机内部有两组线圈,一组是产生磁场的定子线圈,另一组是在磁场作用下产生转矩的转子线圈。当电机通电后,定子线圈内形成一个旋转磁场,这个旋转磁场将转子带着一起旋转。如果电机负载不变,则电机的转速一直等于同步速度,旋转磁场和定子磁场之间的夹角始终不变。
然而,当负载变化时,转子的转速相较于同步速度会有所变化,导致夹角发生变化,进而使电机调整输出扭矩以使转速恢复为同步速度。这种调整扭矩的机制被称为“沿轴反转”。
同步电机广泛应用于轻轨、地铁、高铁、风力发电机组等具有高要求的领域。在轨道交通领域,与异步电机相比,同步电机能够提供更高的输出功率和更高的电力因数;在风力发电机组中,同步电机可以提供更高的发电效率。此外,同步电机还广泛应用于工业生产中的压缩机、泵、风机等传动装置的驱动。