
勵磁是同步電機維持同步運行的核心前提。因為同步電機的工作依賴定子旋轉磁場與轉子磁場的相互作用,轉子磁場的產生離不開勵磁過程,只是不同類型的同步電機,勵磁方式存在差異。
從同步電機的工作原理來看,定子通入三相交流電后會產生旋轉磁場,而轉子要與該磁場保持同步轉動,必須自身具備穩定的磁場——只有兩個磁場之間存在電磁耦合(如吸引力或排斥力),轉子才能被定子旋轉磁場“牽引”著同步運轉。若轉子無磁場,定子旋轉磁場對轉子便無作用力,電機無法實現能量轉換與轉動,因此“建立轉子磁場”的勵磁環節必不可少。
電勵磁同步電機依賴外部勵磁裝置。這類電機的轉子上繞有勵磁繞組,需要通過外部勵磁系統(如勵磁機、整流器)向繞組通入直流電流,電流在繞組中產生磁場,即“電勵磁”。勵磁電流的大小可通過調節裝置控制,從而改變轉子磁場強度,進而調整電機的功率因數和運行性能。大型同步發電機、軋鋼機等重載設備中的同步電機多采用這種勵磁方式。
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永磁同步電機由永磁體提供轉子磁場。其轉子嵌入的永磁體自身具有恒定磁場,無需外部通入電流,相當于“天然勵磁”。這種方式省去了勵磁繞組、集電環等部件,簡化了結構,同時提升了效率和功率密度,廣泛應用于新能源汽車、伺服系統、家用變頻電器等場景。
磁阻同步電機利用磁阻效應,本質仍需磁場基礎。這類電機雖無永磁體和勵磁繞組,但通過轉子鐵芯的凸極結構(磁阻不均勻),在定子旋轉磁場的作用下產生磁阻轉矩驅動轉動。其轉子磁場由定子磁場感應產生,本質上仍依賴定子勵磁形成的磁場環境,只是勵磁過程由定子側間接完成。
綜上,無論哪種類型的同步電機,都需要通過特定方式建立磁場(即勵磁),區別僅在于勵磁能量的來源——電勵磁依賴外部電能,永磁同步電機依賴永磁體自身磁能,磁阻同步電機依賴定子磁場的感應作用。勵磁環節直接決定了同步電機能否產生電磁轉矩、維持同步運轉,是其不可或缺的核心環節。
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