下面我們分析同步電動機(jī)沒有啟動轉(zhuǎn)矩的原因及啟動問題的解決方法。

假設(shè)在合閘瞬間，轉(zhuǎn)子(已經(jīng)加勵磁)處于圖18.5a所示的位置，此時，電磁轉(zhuǎn)矩T傾向于使轉(zhuǎn)子逆時鐘轉(zhuǎn)動；在另一個瞬間(圖18.5b所示)，定子磁場已轉(zhuǎn)過180度，而轉(zhuǎn)子由于機(jī)械慣性尚未啟動，電磁轉(zhuǎn)矩T傾向于使轉(zhuǎn)子順時鐘轉(zhuǎn)動。由于定子磁場以同步速旋轉(zhuǎn)，作用于轉(zhuǎn)子上的力矩隨時間以f = 50Hz作交變，那么轉(zhuǎn)子上受到的平均轉(zhuǎn)矩為0。因此同步電動機(jī)是不能自行起動的。概括一下同步電動機(jī)沒有啟動轉(zhuǎn)矩的原因是：（1）定、轉(zhuǎn)子磁場之間相對運(yùn)動速度很快；（2）轉(zhuǎn)子本身轉(zhuǎn)動慣量的存在。

• 同步電動機(jī)的啟動方法，目前幾乎都采用異步啟動法。要實(shí)現(xiàn)同步電動機(jī)的異步啟動，就需要在轉(zhuǎn)子磁極表面裝有類似異步電動機(jī)鼠籠轉(zhuǎn)子的短路繞組，稱之為啟動繞組。它的結(jié)構(gòu)型式和同步發(fā)電機(jī)的阻尼繞組一樣。為了得到較大的啟動轉(zhuǎn)矩，起動繞組常用電阻較大的黃銅條做成。啟動時交流電壓施于定子繞組后，在空氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，同異步電動機(jī)的工作原理一樣，這個旋轉(zhuǎn)磁場將在轉(zhuǎn)子啟動繞組中感應(yīng)電流，此電流和旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生異步轉(zhuǎn)矩，這樣同步電動機(jī)就按照異步電動機(jī)的原理轉(zhuǎn)動起來。在轉(zhuǎn)速上升到接近同步轉(zhuǎn)速時，再給勵磁繞組中通入直流勵磁電流，使得轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁極磁場，此時它和氣隙磁場的轉(zhuǎn)速已經(jīng)十分接近，依靠這兩個磁場間的相互吸引力產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩（稱為同步轉(zhuǎn)矩），將轉(zhuǎn)子磁極拉入同步，這個過程稱為拉入同步過程。

• 拉入同步是一個很復(fù)雜的過程，如果條件不合適，不一定能夠成功。一般說，在加入直流勵磁使得轉(zhuǎn)子拉入同步的瞬間，同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)差愈小、慣量愈小，負(fù)載愈輕，拉入同步就愈容易。

• 綜上，同步電動機(jī)的啟動過程分為兩個階段：①首先是異步啟動，使得轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近于同步速；②加入直流勵磁，使得轉(zhuǎn)子拉入同步。由于磁阻轉(zhuǎn)矩的作用，凸極式同步電動機(jī)較容易拉入同步。甚至在未加勵磁電流的情況下，有時轉(zhuǎn)子也能拉入同步。因此為了改善起動性能，同步電動機(jī)大多采用凸極轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。

• 同步電動機(jī)異步啟動時，勵磁繞組不能開路，因?yàn)閯畲爬@組的匝數(shù)較多，旋轉(zhuǎn)磁場切割勵磁繞組而在其中感應(yīng)一危險的高電壓，容易使得勵磁繞組絕緣擊穿或引起人身事故。在起動時，勵磁繞組必須短路。為了避免在勵磁繞組中產(chǎn)生過大的短路電流，勵磁繞組短路時必須串入比本身電阻大（5-10）倍的外加電阻。