电机与拖动复习7.pptVIP

第七章 同步电动机Synchronous Machines 本章基本教学要求（以自学为主） 1.熟悉同步电动机的结构； 2.熟悉工作原理，理解电枢反应的物理意义； 3.掌握电压方程、相量图、矩角特性和功角特性 4.了解同步电动机的异步起动方法。 思考题：P260 7-1、7-2、 补充题：同步电动机起动方法有哪些？ 同步电动机分类应用 1.分类 同步电机可分同步发电机、同步电动机和同步补偿机。 2.应用 在现代电力系统中，几乎所有的电能是由同步发电机生产的；同步电动机应用于大型生产机械的拖动系统中，随着电力电子技术和计算机控制技术的不断发展，变频调速在同步电动机的调速系统中的实现，使同步电动机的应用场合大为扩大；同步补偿机则是空载运行的同步电动机，用以改善电网的功率因数。 7.1.1同步电动机的结构 与直流机、异步电动机一样，同步电动机也是 由定子和转子两大部分组成。 1、定子 同步电动机的定子与异步电动机的定子结构基 本相同，由机座、定子铁芯、电枢绕组等组成。 于大型同步电动机，由于尺寸太大，硅钢片常 制成扇形，然后对成圆形。 2、转子 由磁极、转轴、阻尼绕组、滑环、电刷等组 成，在电刷和滑环通入直流电励磁，产固定磁极。 根据容量大小和转速高低转子结构分凸极和隐 极两种。 凸极特点： 气隙不均匀，有明显的磁极，转子铁芯短粗， 适用于转速低于1000r/min，极对数p≥3的电动机。 隐极特点： 气隙均匀，无明显的磁极，转子铁芯长细，适 用于转速高于1500r/min，极对数p≤2的电动机。 3、额定数据 同步电动机的主要额定数据为： 额定容量PN： 指电动机轴上输出的有功功率，单位：kW 额定电压UN： 指定子三相绕组上的线电压，单位：V； 额定电流IN： 指电动机额定运行时，流过定子绕组的线电流，单位：A； 额定转速nN： 指电动机额定运行时的同步转速，单位：r/min； 额定数据 额定功率因数cosφN： 指电动机额定运行时的功率因数； 额定频率fN： 指电动机额定运行规定的频率，单位：Hz 额定效率ηN： 指电动机额定运行时的效率； 额定励磁电压UfN： 指电动机额定运行时的励磁电压，单位：V 额定励磁电流IfN： 指电动机额定运行时的励磁电流，单位：A 7.1.2同步电动机的电压方程式和相量图 说明： 为了分析方便，假设电动机主磁路未饱和，认为磁路是线性的，且只考虑定、转子的基波磁势。 由于同步电动机能量交换是在定子侧，所以将定子称为电枢，定子绕组称为电枢绕组。 分析 当同步电动机的电枢绕组通入三相对称交流电 后，就会产生以同步转速n1旋转的三相合成基波电枢 磁势Fa。当同步电动机稳定运行时，转子也以同步转 速n1旋转，在励磁绕组中通入直流励磁电流If，使转 子形成固定磁极，励磁电流产生励磁磁势F0，励磁磁 势F0与电枢磁势Fa同速同方向旋转，彼此在空间是相 对静止的，这样在电机的主磁路上有两个磁势，它们 相互叠加，形成了合成磁场。 电枢反应 在电机的主磁路上有两个磁势，它们相互叠加，形成了合成磁场。我们把电枢磁场对主磁场的影响称为电枢反应。 电枢反应：指电枢磁场对主磁场的影响。 1、隐极同步电动机电压方程式和相量图 气隙中的合成磁势为： 合成磁势、主磁势和电枢磁势分别切割电枢绕组，则在电枢绕组上分别产生感应电势为： 电枢一相绕组的电压方程式 式中r1为电枢绕组电阻，一般同步电动机容量都较大，电阻r1很小，常忽略；x1为电枢漏电抗。 化简 仿变压器或异步电动机中使用的将漏电抗电势写成漏阻抗压降的方法，也可将电枢磁势Fa产生的电枢电势Ea写成电抗压降的形式，则有 式中xa为电枢电抗，或称电枢反应电抗，它对应于主磁路，故xax1，一般有xa=(5~8)x1，这样上式可改写成： 式中xc=x1+xa 为隐极同步电动机的同步电抗。 隐极同步电动机等值电路和相量图 分析 从相量图中可见，定子电流I1超前电源 电