同步电动机的启动与失步

同步电动机在启动瞬间，转子处于静止状态，定子旋转磁场的磁极高速转过转子磁场的磁极，同步电动机电磁转矩的大小、方向呈交变状态，平均转矩为零，故同步电动机无法自行启动。

一、同步电动机的启动

三相同步电动机的启动方法有拖动启动法、变频启动法和异步启动法。

1、拖动启动

1）用一台极数与同步电动机极数相同的异步电动机做辅助电动机，拖动同步电动机旋转，当接近同步转速时接入励磁电流，接通三相电源，同步电动机产生转矩使转子同步。然后将辅助电动机与电源断开。

2）拖动启动的辅助电动机的容量为同步电动机容量的5%～15%，拖动启动法适用于空载启动。

2、变频启动

1）启动时转子接入励磁电流，定子绕组由变频电源供电，逐步增加频率，旋转磁场牵引转子逐渐加速，达到同步转速后，将定子绕组接入电网，切除变频电源。

2）采用变频启动法时，励磁电源不能采用与同步电动机同轴的励磁方式，因为在启动初始阶段，转速低，励磁机不能建立所需励磁电压。

3）变频电源只在启动时短时使用，如果同步电动机不需要调节转速，可以用一台变频电源分时启动多台同步电动机。

3、异步启动

1）同步电动机刚启动时，如果励磁绕组开路，定子绕组的旋转磁场与转子之间相对转速很大，可在转子的励磁绕组中产生很高的感应电动势。在启动时，将励磁绕组串接一个8～12倍阻值的电阻形成闭合回路，经电阻泄放后，避免感应高压对励磁绕组绝缘造成损害。

2）采用异步启动法时，电动机的启动电流比较大，可采用减压启动。

3）当转速达到同步转速时将电压恢复至额定值，将励磁绕组附加电阻切除，励磁绕组接励磁电源直流励磁，使同步电动机进入同步运行。

二、同步电动机的失步

1、理论上同步电动机运行时，转子磁极与定子磁极相重合，这时定子磁极对转子磁极的吸力完全是径向的，不产生轴向转矩。

2、当同步电动机轴上加上负载时，负载转矩把转子拖后一个角度θ，出现旋转磁场对转子吸力的切线分量，该分量所形成的电磁转矩与负载转矩相平衡，同步电动机将拖动负载以同步转速运行。

3、θ角是磁极移动的相对空间角度，θ=90°时，电磁转矩最大；θ>180° 时，电磁转矩反向。θ为0°～90°时，是同步电动机的稳定工作区，超出这个区间，同步电动机不能稳定运行。同步电动机失去稳定称为失步。

4、为了避免同步电动机失步，给出同步电动机转矩的具体参数对最大负载转矩Tm进行限制。Tm是同步电动机过载能力的重要指标。