如何理解同步电机的失步，遛狗的人深有感受

同步电机是应用非常广泛的能源转换装置，在发电，拖动和补偿领域都发挥着重要作用，目前同步发电机已经占据了发电设备的绝大多数份额，而同步电动机也是精密制造领域主传动系统不二的选择。

由于同步电机的同步特性，没有转差率，速度与电源频率有着非常精确的联系：n=60f/p，在发电时控制住速度就能够保证输出电压的频率，在电动时，控制住频率就能够保证速度。

同步电机的转子与交流异步电机基本相同，在三相对称绕组中通入三相对称电流，产生旋转磁场，而转子则通入直流电，产生固定磁场，旋转磁场与固定磁场产生磁场力力的作用形成转矩，牵引转子以旋转磁场相同的速度进行旋转，所以称之为同步运行。

同步电机具有三大特性，第一就是能源转换的可逆性，一台同步电动机也可以作为同步发电机使用，这与直流电机有相似之处，只要保证转子磁场固定，当转子按照一定速度旋转时，就会在定子的三相对称绕组中输出频率固定的三相对称电流。

由于发电品质高，所以同步发电机已经成为发电领域的绝对核心部件。

第二就是功率因数可调，通过调节同步电机的励磁电流，就可以调节同步电机的功率因数，当电机运行在欠励状态时，功率因数为正，同步电机消耗无功功率，当电机运行在过励状态时，功率因数为负，同步电机输出无功功率，对改善电网的功率因数有很大好处，提高整个系统的用电效率。

第三就是运行稳定，由于同步电机的转速只与磁极对数和电源频率有关，当电源频率固定时，电机在稳态运行时转速与负载大小无关，这一特性也让同步电动机成为机械制造领域的核心拖动设备。

随着永磁材料的不断发展，让同步电机不再依赖两种电源供电，简化了结构和控制设备，使其应用更为广泛。永磁型同步电机已经成为电动汽车的主要拖动部件。

尽管同步电机稳态运行时的转速与负载大小无关，但是也不意味着同步电机可以带动无限大的负载，于是便有了“失步”这个概念。

当同步电机的负载不断增大时，定子旋转磁场与转子固定磁场之间便会产生一个位移角，当这个角增加到一定度数时，定子旋转磁场就无法再牵引转子磁场，于是便产生了失步现象。

怎样理解这一现象呢？就好比一个人遛狗，使用了一根带有一定弹性的狗绳，当人和狗的速度相同时，这根狗绳将保持固定的长度，这就是同步电机稳定运行时的转子和定子磁场间的夹角。当一方耐力逐渐耗尽时，两者之间便产生了速度差，于是狗绳被不断拉长，但是只要这根狗绳不断，那么就可以认为两者依然保持着同步。狗依然受到人的有效控制。

当差距不断加大，超过狗绳的承受极限，狗绳断了，那么人就失去了对狗的控制，于是两者之间的速度就不再相同，就产生了“失步”。

失步是同步电机的主要故障现象，同步电机失步分为断电失步、带励失步和失励失步三种情况。

断电失步是由于电源故障，导致正在运行的同步电动机由于负载惯性的原因转换为发电运行，当备用电源恢复供电的瞬间，将造成严重的电流冲击和转矩冲击，损坏电机绕组和机械设备。

带励失步主要是由于负载增大导致，将造成定子电流和励磁电流强烈脉动，电机产生强烈脉震，有可能产生机械共振，危及主机结构安全。

失励失步主要是因故障造成励磁电流不足，定转子间的牵引力减小，不足以拖动负载，由于转子与定子产生转差，转子绕组切割定子磁场，进入异步运行状态，造成定子电流增大，转子绕组过热、开焊，甚至烧毁，电机振动，损坏电机绕组和励磁装置。

为防止同步电机失步故障，将设置相应的失步保护电路，随着控制技术的不断提高，同步电机的失步故障危害也越来越小了。