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摘 要：本文主要通过对三相同步电动机结构以及工作原理的分析，主要介绍了三相同电动机的几种起动方式，并对三相同步电动机异步起动进行了初步探讨。
关键词：三相同步电动机;异步起动;原理
三相同步电动机是一种常用的交流电机，在稳态运行时，其转子旋转速度与定子绕组所产生的旋转磁场速度一样，因此称为同步电动机。与同容量的异步电动机相比，其功率因数高，在运行时不仅不会降低电网功率因数，还可改善电网功率因数。但由于同步电动机不能自起动，往往需要借助其他方式起动，其中异步起动是三相同步电动机起动常用的方式之一。
一、三相同步电机结构及工作原理
（一）三相同步电机结构
三相同步电机与其他类型旋转电机一样，均是由固定的定子和可旋转的转子组成的，以凸极式同步电机为例，凸极式同步电机的转子为凸极结构，转子绕组为集中式绕组，定子与隐极式同步电动机相同，为普通三相分布式绕组，当定子中通过三相对称电流时，定子和转子绕组的相互作用而产生转矩。其中定子、转子铁心间的气隙是不均匀的，在磁极中心线处长度最短，在两个磁极之间的长度最长，由于气隙长度的变化，定子磁动势在磁极中心线产生气隙磁通密度大于两个磁极之间处的气隙磁通密度。
（二）工作原理
同步电机是一种交流电机，其转速n与定子电流频率f和极对数p保持严格不变的关系，即n=60f/p，在运行的过程中，励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性相间的主磁场;原动机拖动转子旋转，主磁场随轴一切旋转并顺次切割定子各相绕组，在相对切割运动中，电枢绕组充当功率绕组的电枢绕组感应出大小和方向，按照周期性变化的三相对称交变电势，通过引出线，提供交流电源。
同步电动机的运行方式有作为发电机、作为电动机和作为补偿机三种，其中作为发电机运行是同步电机最主要的运行方式。
二、三相同步电动机起动方式
同步起动是由另一辅助电动机将同步电动机拖至同步转速，接上电源同时进行励磁，由定转子磁场牵入同步。由于同步电动机的电磁转矩是由定子电流建立的旋转磁场与转子做场的相互作用而产生的，仅仅在两者相对静止时，才能得到平均电磁转矩。如果将同步电动机励磁，并直接将定子三相绕组与电网接通，这时定子旋转磁场与已被励磁的静止的转子磁场间有相对运动所以就不能产生恒定方向的电磁转矩，电动机就不能起动，因此必须借助于其他方法起动，同步电动机通常采用的起动方法辅助电动机起动法、变频起动法和异步起动法。目前同步电动机几乎全部采用异步起动方法，电动机转子磁极极靴处必须装有笼型起动绕组放在转子的周围，结构与异步电动机相似，根据异步电动机原理起动，待转速接近同步转速，再加入励磁，使转子牵入同步后，起动绕组与旋转磁场无相对切割运动，失去作用。
三、三相同步电动机异步起动
同步电动在起动时会引起很大的起动电流，可造成很大的机端压降，影响到同母线上其他正常运行的电动机，可发生运动同步电动机的失动问题，因此同步电动机多采用异步起动。同步电动机异步起动时，因为励磁绕组匝数多，启动时开路励磁绕组切割旋转磁场产生高电压，容易击穿绕组和引起人身触电事故，因此励磁绕组不能开路，但也不能短路，这样会使定子启动电流增加很多，启动时应将励磁绕组通过一个电阻接通，电阻的大小应为励磁绕组本身电阻的5～10倍，转速接近同步转速时，拆除电阻同时加入励磁电源即可。
1-同步电动机 2-同步电动机励磁绕组 3 笼型起动绕组
图1 同步电动机异步起动
如上图1所示，先在同步电动机励磁回路内串接一个约10倍于励磁绕组电阻的附加电阻R，然后将开关QS2抬至1位，将它们构成闭合回路I合上开关QS1给定子绕组通入三相交流电，则同步电动机将在起动绕组作用下异步起动，转速逐渐上升。当转速上升到接近于同步转速（约0. 95n）对，迅速将开关QS2由l位合至2位，给转子通入直流电流励磁，依靠定子旋转磁场与转子磁极之间的吸引力，将同步电动机牵人同步速度运行。转子到达同步转速后，转子导体与旋转磁场之间就处于相对静止的状态，笼型起动绕组中再没有电流流过，起动绕组就失去了作用，起动过程也就随之结束。
四、结语
三相同步电动机在使用过程中转速恒定，功率因数高，可以通过励磁灵活调节功率因数，能改善电网功率因数，运行效率高，有较宽的经济运行范围，在大型发电机的场合及工矿大型设备中有着较为广泛的应用。但不能自行起动，目前多采用异步起动方式，此外由于有励磁绕组和滑环，需要操作者有较高的水平来控制励磁。
参考文献：
[1]徐忱，范玲.三相同步电动机的启动过程[J].黑龙江科技信息，2007（18）：20.
[2]张宗喜.凸极式同步电动机异步起动过程谐波与转矩的分析[J].电机技术，2008（3）：34-16.
[3]喻光伟.三相同步电动机起动研究[C].重庆市电机工程学会2006年学术会议论文集，2006：585-587.
关键词：三相同步电动机;异步起动;原理
三相同步电动机是一种常用的交流电机，在稳态运行时，其转子旋转速度与定子绕组所产生的旋转磁场速度一样，因此称为同步电动机。与同容量的异步电动机相比，其功率因数高，在运行时不仅不会降低电网功率因数，还可改善电网功率因数。但由于同步电动机不能自起动，往往需要借助其他方式起动，其中异步起动是三相同步电动机起动常用的方式之一。
一、三相同步电机结构及工作原理
（一）三相同步电机结构
三相同步电机与其他类型旋转电机一样，均是由固定的定子和可旋转的转子组成的，以凸极式同步电机为例，凸极式同步电机的转子为凸极结构，转子绕组为集中式绕组，定子与隐极式同步电动机相同，为普通三相分布式绕组，当定子中通过三相对称电流时，定子和转子绕组的相互作用而产生转矩。其中定子、转子铁心间的气隙是不均匀的，在磁极中心线处长度最短，在两个磁极之间的长度最长，由于气隙长度的变化，定子磁动势在磁极中心线产生气隙磁通密度大于两个磁极之间处的气隙磁通密度。
（二）工作原理
同步电机是一种交流电机，其转速n与定子电流频率f和极对数p保持严格不变的关系，即n=60f/p，在运行的过程中，励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性相间的主磁场;原动机拖动转子旋转，主磁场随轴一切旋转并顺次切割定子各相绕组，在相对切割运动中，电枢绕组充当功率绕组的电枢绕组感应出大小和方向，按照周期性变化的三相对称交变电势，通过引出线，提供交流电源。
同步电动机的运行方式有作为发电机、作为电动机和作为补偿机三种，其中作为发电机运行是同步电机最主要的运行方式。
二、三相同步电动机起动方式
同步起动是由另一辅助电动机将同步电动机拖至同步转速，接上电源同时进行励磁，由定转子磁场牵入同步。由于同步电动机的电磁转矩是由定子电流建立的旋转磁场与转子做场的相互作用而产生的，仅仅在两者相对静止时，才能得到平均电磁转矩。如果将同步电动机励磁，并直接将定子三相绕组与电网接通，这时定子旋转磁场与已被励磁的静止的转子磁场间有相对运动所以就不能产生恒定方向的电磁转矩，电动机就不能起动，因此必须借助于其他方法起动，同步电动机通常采用的起动方法辅助电动机起动法、变频起动法和异步起动法。目前同步电动机几乎全部采用异步起动方法，电动机转子磁极极靴处必须装有笼型起动绕组放在转子的周围，结构与异步电动机相似，根据异步电动机原理起动，待转速接近同步转速，再加入励磁，使转子牵入同步后，起动绕组与旋转磁场无相对切割运动，失去作用。
三、三相同步电动机异步起动
同步电动在起动时会引起很大的起动电流，可造成很大的机端压降，影响到同母线上其他正常运行的电动机，可发生运动同步电动机的失动问题，因此同步电动机多采用异步起动。同步电动机异步起动时，因为励磁绕组匝数多，启动时开路励磁绕组切割旋转磁场产生高电压，容易击穿绕组和引起人身触电事故，因此励磁绕组不能开路，但也不能短路，这样会使定子启动电流增加很多，启动时应将励磁绕组通过一个电阻接通，电阻的大小应为励磁绕组本身电阻的5～10倍，转速接近同步转速时，拆除电阻同时加入励磁电源即可。
1-同步电动机 2-同步电动机励磁绕组 3 笼型起动绕组
图1 同步电动机异步起动
如上图1所示，先在同步电动机励磁回路内串接一个约10倍于励磁绕组电阻的附加电阻R，然后将开关QS2抬至1位，将它们构成闭合回路I合上开关QS1给定子绕组通入三相交流电，则同步电动机将在起动绕组作用下异步起动，转速逐渐上升。当转速上升到接近于同步转速（约0. 95n）对，迅速将开关QS2由l位合至2位，给转子通入直流电流励磁，依靠定子旋转磁场与转子磁极之间的吸引力，将同步电动机牵人同步速度运行。转子到达同步转速后，转子导体与旋转磁场之间就处于相对静止的状态，笼型起动绕组中再没有电流流过，起动绕组就失去了作用，起动过程也就随之结束。
四、结语
三相同步电动机在使用过程中转速恒定，功率因数高，可以通过励磁灵活调节功率因数，能改善电网功率因数，运行效率高，有较宽的经济运行范围，在大型发电机的场合及工矿大型设备中有着较为广泛的应用。但不能自行起动，目前多采用异步起动方式，此外由于有励磁绕组和滑环，需要操作者有较高的水平来控制励磁。
参考文献：
[1]徐忱，范玲.三相同步电动机的启动过程[J].黑龙江科技信息，2007（18）：20.
[2]张宗喜.凸极式同步电动机异步起动过程谐波与转矩的分析[J].电机技术，2008（3）：34-16.
[3]喻光伟.三相同步电动机起动研究[C].重庆市电机工程学会2006年学术会议论文集，2006：585-587.