反应式同步电动机简介

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 。

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 。

工作原理如图1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1中（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1中（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X_d和交轴同步电抗X_q的比值X_d/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X_d/Xq不可太大，太大时，电动机起动将较困难 。

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 。

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 。

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 。

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 。

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 。

电极反应式的书写

原则电极反应基本上都是氧化还原反应，要遵循质量守恒、电子守恒及电荷守恒。除此之外还要遵循：

1．加和性原则：两电极反应式相加，消去电子后得电池总反应式。利用此原则，电池总反应式减去已知的一电极反应式得另一电极反应方程式。

2． 共存性原则：碱性溶液中CO₂不可能存在，也不会有H 参加反应或生成；同样酸性溶液，不会有OH参加反应或生成也不会有碳酸根离子的存在。根据此原则，物质得失电子后在不同的介质环境中所存在的形式不同。我们可以根据电解质溶液的酸碱性来书写，确定H₂O，OH^-， H 在方程式的左边还是右边。

同时还有1.根据电池装置图书写电极反应2.根据电池总反应书写电极反应3.二次电池电极反应的书写4.燃料电池电极反应的书写等。

磁阻同步电动机的定子与一般同步电动机或异步电动机相同。转子结构上，为产生磁阻转矩，转子直轴与交轴的磁阻不同。按转子结构分，磁阻式同步电动机可分为凸极式（外反应式）、分块式、内反应式（磁障式）和磁各向异性转子式等

1．准确判断两个电极

例1．将锌片和铝片用导线相连，分别插入稀硫酸、浓硫酸中，写出两原电池中的电极反应式和电池反应式。解析：稀硫酸作电解质溶液时，较活泼的铝被氧化，锌片上放出氢气，所以：负极(铝片)：2Al - 6e^-==2Al³ 正极(锌片)：6H 6e^-==3H₂↑电池反应：2Al 6H ==2Al³ 3H₂↑浓硫酸作电解质溶液时，因常温下铝在浓硫酸中发生钝化现象，而锌能与浓硫酸反应，所以此时锌片作负极，铝片作正极：负极(锌片)：Zn - 2e^-==Zn² 正极(铝片)：4H SO4^2- 2e^-==SO₂↑ 2H₂O 电池反应：Zn 2H₂SO₄(浓)==ZnSO₄ SO₂↑ 2H₂O

2．注意运用电池总反应式

例2．将铂丝插入KOH溶液作电极，然后向两个电极上分别通入甲烷和氧气，可以形成原电池。则通入甲烷的一极为电池的______极，这一极的电极反应式为_____________。解析：甲烷燃烧发生的氧化还原反应为：CH₄ 2O₂ ==CO₂ 2H₂O，碱性溶液中CO₂不可能释放出去：CO₂ 2OH^-==CO₃^2- H₂O，所以电池总反应式为：CH₄ 2O₂ 2OH^-==CO₃^2- 3H₂O。通甲烷的一极发生氧化反应，故为负极。正极吸收氧，可看作发生吸氧腐蚀：2O₂ 4H₂O 8e^- == 8OH^-，总反应减去正极反应得负极反应：CH₄ 10OH^-- 8e^-== CO₃^2- 7H₂O

3．关注电解质溶液的酸碱性

例3．美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的化学电源。⑴用KOH作电解质溶液，电极反应产生的水，经冷凝后又可作为宇航员的饮用水，发生的反应为：2H₂ O₂==2H₂O，则电极反应式分别为___________； ⑵如把KOH改为稀H₂SO₄作导电物质，则电极反应式为___________。解析：在应用电池中，电解质参与电极反应，但在整个反应过程中只起桥梁作用，如酸性电解质，H 参加一个电极反应，但另一电极反应必有H 生成，同时不能出现OH^-；碱性电解质也有类似情况。答案：⑴负极：2H₂ 4OH^-- 4e^-==4H₂O，正极：O₂ 2H₂O 4e^-==4OH^-；⑵负极：2H₂ - 4e^-==4H ，正极：O₂ 4H 4e^-==2H₂O。

4．充分利用电荷守恒原则在同一个原电池中，负极失去的电子数必等于正极得到的电子数，所以在书写电极反应式时，要注意电荷守恒。这样可避免由总反应式改写成电极反应式所带来的失误，同时也可避免在有关计算中产生误差。