同步摩打

同步摩打是一種交流摩打，轉子旋轉速度與所提供交流電的角頻率相同。原理是在轉子勵磁繞組中通以直流電流後電機內產生轉子磁場，從而使摩打轉子旋轉。

模擬時鐘中使用的微型同步電動機。 轉子由永磁體製成。

同步摩打的轉子主要為電磁鐵或永久磁鐵，使用永久磁鐵的稱為永磁同步摩打，若有電路提供轉子電源的，即屬於雙饋型摩打（英語：Doubly-fed electric machine）。同步摩打的定子所產生的旋轉磁場吸引轉子磁場的異極，使轉子隨着定子磁場旋轉，在穩定狀態下，將以相同的速度旋轉。

同步摩打的特點是轉速固定，不受電源電壓的影響。只要摩打的負載低於其最大轉矩，轉速也不會受負載的影響。因此小型的同步機可以應用在電子時鐘、工業用定時器，或是要求精確等速的系統如磁帶錄音機、伺服機構。由於這種特性，同步摩打只能通過使用變頻器調整摩打的電源頻率來進行調速。

無載的同步機即是同步調相機（Synchronous Condenser），其電流相位超前於電壓，為一個電容性負載。因此，若一供電系統的負載為落後功率因數，可以使用無載的同步摩打來改進其功率因數，但此方法的運作成本十分高。現在，電力公司可使用靜止無功補償器（Static VAR Compensator）來提供無功功率。

類型

電勵磁式

電勵磁同步電機不能自動啟動，所以在轉子上還裝有鼠籠式繞組而作為摩打啟動之用，結構與異步摩打相似。摩打旋轉之後，其速度慢慢增高到稍低於旋轉磁場的轉速，此時轉子磁場線圈經由直流電來激勵，使轉子上面形成一定的磁極，這些磁極就企圖跟蹤定子上的旋轉磁極，這樣就增加摩打轉子的速率直至與旋轉磁場同步旋轉為止。

永磁無刷

主條目：永磁同步摩打

永磁同步摩打（permanent-magnet synchronous motor，縮寫：PMSM）是指一種轉子用永久磁鐵代替繞線的同步摩打。

磁阻式

主條目：磁阻馬達

磁阻摩打（Reluctance motor）可以再細分為同步磁阻摩打（Synchronous reluctance motors，縮寫：SynRM）和切換式磁阻摩打（Switched Reluctance Motor，縮寫：SRM）。

轉速

同步摩打的同步轉速可由以下式子算出。
每分鐘轉速為：

${\displaystyle n_{s}=60{\frac {f}{P}}=120{\frac {f}{p}}}$

或以角速度表達：

${\displaystyle \omega _{s}=2\pi {\frac {f}{P}}=4\pi {\frac {f}{p}}}$

其中

• ${\displaystyle f}$是交流電流的頻率(Hz)
• ${\displaystyle p}$是磁極數量
• ${\displaystyle P}$是每對磁極數量(${\displaystyle P=p/2}$)

穩定性極限

摩打

${\displaystyle \mathbf {T} ={\mathbf {T_{max}} }{\sin \delta }}$

其中

${\displaystyle \mathbf {T} }$ 是轉矩

${\displaystyle \delta }$ 是轉矩角

${\displaystyle \mathbf {T_{max}} }$ 是最大轉矩

這裏

${\displaystyle \mathbf {T_{max}} ={\frac {{\mathbf {3} }{\mathbf {V} }{\mathbf {E} }}{{\mathbf {X_{s}} }{\omega _{s}}}}}$

如果負載增加，轉矩角會增加。當轉矩角達到90度，轉矩達到最大值。如果負載再增加，電機將會失去同步狀態。^[1][2]

發電機

如果是發電機，則變成

${\displaystyle \mathbf {P} ={\mathbf {P_{max}} }{\sin \delta }}$

其中

${\displaystyle \delta }$ 是發電機與電網電壓的相差（若相差是零，即兩者電壓相同，沒有電流和功率輸出）

參考資料

1. Dubey, G K. Fundamentals of electrical drives. Narosa publishing chennai. : 254.
2. Pillai, S K. A First Course On Electrical Drives second. New age international. : 25.

參見

• 交流摩打
• 感應摩打 (異步摩打)