同步电动机的电枢反应与运行特性

同步电动机运行时，它的定子电枢绕组从电源上吸取三相交流电流，产生定子旋转磁场。这个磁场带着经过励磁的转子磁极以同步转速旋转。从而实现了由电能转换为机械能的过程。和同步发电机相似，同步电动机在运行中，气隙中也同时存在着转子旋转磁场和定子旋转磁场。这两个磁场之和构成了气隙合成磁场。而且随着电动机从电网上吸取的电流的变化，定子旋转磁场使气隙磁场的大小及位置发生变化。这种影响亦为同步电动机的电枢反应。

理论上分析和实践证明，当同步电动机所带的机械负载增加时，定子绕组向电源上吸取的有功电流增大。此电流所产生的定子旋转磁场虽然和转子磁场以相同方向、相同转速旋转，但是定子旋转磁通却在空间超前转子旋转磁通一个角度δ_m（δ_m<90°）。并且，随着输出的有功电流增大，δ_m亦增加。δ_m的增加亦使气隙合成磁场对转子磁极的磁拉力增大，电动机产生的电磁转矩增大。当其电磁转矩和增大后的机械负载转矩达到平衡时，同步电动机又重新在同步转速下运行。同步电动机吸收有功电流时的电枢反应情况，如图7-10所示。

上述情况表明，同步电动机所带的机械负载变化时，其电枢反应的结果使它的电磁转矩及其从电网上吸取的电功率均随着变化。但是，电动机的转速仍为同步转速不变。这是同步电动机的一个突出特点。因此其机械特性n=f（T）曲线为一恒定的水平直线，如图7-11所示。同步电动机的这一特点，使它正适用于一些要求不调速的或恒速旋转的机械上应用。

图7-10 同步电动机吸收有功电流时的电枢反应(www.xing528.com)

图7-11 同步电动机的机械特性

要注意的是，同步电动机产生的电磁转矩也有极限值（最大值）T_max。理论分析知道，T_max产生于δ_m=90°时。若δ_m超过90°，同步电动机就出现失步现象，即电动机的转速不再为严格的同步转速。这在实际中是不允许的。因此，工程上用过载倍数作为同步电动机的一个重要技术指标。一般，K_m=2～3.5。