[科普中国]-反应式同步电动机

同步反应式电动机又称为同步磁阻式电动机，其特点是转子不需要激磁、利用直轴和横轴气隙磁导不等而产生同步转矩，这类电机结构简单，应用非常广泛。根据转速的大小，它可分为一般型和电磁减速型两种。一般型就是通常所说的无激磁的凸极式同步电动机。

简介反应式同步电动机它是微型同步电动机的一种，其转子结构是凸极式的，从外形上看，是一个圆柱体或圆片，整个转子用磁性材料和非磁性材料拼镶而成，直轴方向的磁阻小于交轴方向的磁阻，使其具有凸极的磁效应。当定子绕组供电后，在气隙中产生旋转磁场，在旋转磁场作用下，产生磁拉力，拖动转子同步地旋转。

反应式同步电动机是转子无励磁，具有若干形状规则的凸出部分，上面装有起动用的笼型绕组或不装笼型绕组的一种同步电动机，又称磁阻电动机。磁阻电动机相当于没有励磁绕组的凸极同步电动机，利用转子磁路磁阻的不同而产生电磁转矩1。

分类反应式同步电动机按相数分三相和单相两种，在同体积下，三相反应式同步电动机比单相反应式同步电动机出力高1/3～2/3。

单相反应式同步电动机按起动方式，又可分为电容起动、电容运转、电容起动和运转三种。电容起动电动机有较高的起动转矩，电容运转电动机运行性能好，效率高，功率因数高，噪声小，但起动转矩较低。电容起动和运转电动机兼有以上两种电动机的优点，即起动转矩较高，运行性能较好2。

工作原理工作原理如图所示，磁阻电动机的定子绕组接上电源产生旋转磁场。由于转子直轴磁路磁阻小于交轴磁路磁阻，而磁力线总是通过磁阻小的路径闭合，因此，定子磁场总是力图使转子直轴顺着定子磁场的方向。当转子与定子磁场都以同步转速n1旋转时，如果转轴上没有负载，则转子直轴始终与定子磁场轴线一致，如图（a）所示。如果转轴上带有负载，则负载的阻转矩会使转子直轴滞后定子磁场轴线一个角度θ，如图（b）所示。这时磁场被扭歪，磁力线被拉长。被拉长的磁力线力图缩短，就会产生一个方向与转子旋转方向相同的同步电磁转矩。如果同步电磁转矩能够与负载转矩相平衡，转子将仍然按同步转速旋转，否则，电动机就会失去同步。为了提高同步电磁转矩和功率因数，应增大直轴、交轴磁阻间的差别，即提高直轴同步电抗Xd和交轴同步电抗Xq的比值Xd/Xq。为此，转子可以是凸极结构，也可以是在转子内开设反应槽（通常填入非磁性金属）以造成交、直轴磁路磁阻不相等的隐极结构，还可以是两者结合起来的结构。但是Xd/Xq不可太大，太大时，电动机起动将较困难1。

磁阻电动机的同步电磁转矩不能使电动机起动，因此电动机转子上要装设笼型绕组，利用异步电磁转矩使转子起动，当转速接近同步速时，同步电磁转矩可把转子牵入同步1。

特点及应用反应式同步电动机具有结构简单、制造容易、成本低和运行可靠等优点，但其功率因数较低（小于0.5），效率也较低。反应式同步电动机的功率一般从几分之一瓦到数百瓦，常用在自动控制装置及物理仪表、电影机、静电复印机等设备中1。

反应式同步电动机结构简单，成本低廉，运行可靠，在自动及遥控装置中、录音传真及钟表工业中得到广泛应用3。

同步电动机运行时的转速与所接电源频率之比为恒定值的交流电动机。电动机运行时，转速恒等于同步转速，同步电动机的词意就由此而来。

同步电动机在不要求调速的大功率生产机械中用得很多，例如大型空气压缩机、粉碎机、鼓风机、电动-发电机组等，它们的功率达数千瓦甚至数万千瓦。大功率同步电动机与同容量的异步电动机相比，有明显的优点：功率因数高，可以通过调节励磁电流使它在超前功率因数下运行，有利于改善电网的功率因数；大功率低转速的同步电动机体积较小。

同步电动机按转子结构特点可分为凸极式和隐极式两种，一般都做成凸极式。如按磁极固定位置分，有磁极固定在定子上的旋转电枢式（转子上嵌套三相交流绕组，经过转轴上的集电环及电刷与外电路接通）和磁极固定在转子上的旋转磁场式，一般多做成旋转磁场式。同步电动机的磁极一般由直流电流励磁；也有用永磁体的，称为永磁同步电动机4。

不带机械负载，只向电网提供或吸收无功功率，运行于电动机状态的同步电动机称为同步调相机或同步补偿机，用于改善电网功率因数，维持电网电压水平4。

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所