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同步摩打

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模擬時鐘中使用的微型同步電動機。 轉子由永磁體製成。

同步摩打是一種交流摩打轉子旋轉速度與所提供交流電角頻率相同。原理是在轉子勵磁繞組中通以直流電流後電機內產生轉子磁場,從而使摩打轉子旋轉。

同步摩打的轉子主要為電磁鐵永久磁鐵,使用永久磁鐵的稱為永磁同步摩打,若有電路提供轉子電源的,即屬於雙饋型摩打英語Doubly-fed electric machine。同步摩打的定子所產生的旋轉磁場吸引轉子磁場的異極,使轉子隨着定子磁場旋轉,在穩定狀態下,將以相同的速度旋轉。

同步摩打的特點是轉速固定,不受電源電壓的影響。只要摩打的負載低於其最大轉矩,轉速也不會受負載的影響。因此小型的同步機可以應用在電子時鐘工業用定時器,或是要求精確等速的系統如磁帶錄音機伺服機構。由於這種特性,同步摩打只能通過使用變頻器調整摩打的電源頻率來進行調速。

無載的同步機即是同步調相機(Synchronous Condenser),其電流相位超前於電壓,為一個電容性負載。因此,若一供電系統的負載為落後功率因數,可以使用無載的同步摩打來改進其功率因數,但此方法的運作成本十分高。現在,電力公司可使用靜止無功補償器(Static VAR Compensator)來提供無功功率

類型

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電勵磁式

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電勵磁同步電機不能自動啟動,所以在轉子上還裝有鼠籠式繞組而作為摩打啟動之用,結構與異步摩打相似。摩打旋轉之後,其速度慢慢增高到稍低於旋轉磁場的轉速,此時轉子磁場線圈經由直流電來激勵,使轉子上面形成一定的磁極,這些磁極就企圖跟蹤定子上的旋轉磁極,這樣就增加摩打轉子的速率直至與旋轉磁場同步旋轉為止。

永磁無刷

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永磁同步摩打(permanent-magnet synchronous motor縮寫:PMSM)是指一種轉子永久磁鐵代替繞線的同步摩打

磁阻式

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磁阻摩打(Reluctance motor)可以再細分為同步磁阻摩打Synchronous reluctance motors,縮寫:SynRM)和切換式磁阻摩打Switched Reluctance Motor,縮寫:SRM)。

轉速

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同步摩打的同步轉速可由以下式子算出。
每分鐘轉速為:

或以角速度表達:

其中

  • 是交流電流的頻率(Hz)
  • 是磁極數量
  • 是每對磁極數量()

穩定性極限

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摩打

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其中

轉矩
是轉矩角
是最大轉矩

這裏

如果負載增加,轉矩角會增加。當轉矩角達到90度,轉矩達到最大值。如果負載再增加,電機將會失去同步狀態。[1][2]

發電機

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如果是發電機,則變成

其中

是發電機與電網電壓的相差(若相差是零,即兩者電壓相同,沒有電流和功率輸出)

參考資料

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  1. ^ Dubey, G K. Fundamentals of electrical drives. Narosa publishing chennai. : 254. 
  2. ^ Pillai, S K. A First Course On Electrical Drives second. New age international. : 25. 

參見

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