第27讲 同步电动机.ppt

第六节三相异步电动机的机械特性 第27讲 同步电机 1、概述 2、同步电机的电磁关系 3、稳定运行状态 4、同步电机功率因数调节 一、同步电机概述 1、同步电机 如果三相交流电机的转子转速n与定子电流的频率f 满足方程式 的关系，就称为同步电机。由于电源频率50Hz不变，p为整数，因此电机转速与极对数之间有严格的对应关系。 2、同步电机与异步电机相比，有下列优点 1、同步电机功率因数高，能够改善电网的功率因数； 2、对大功率低转速的电动机，同步电机体积小。 3、结构 转子分为凸极式和隐极式两种；转子上装有励磁绕组。 一、同步电机概述 N S N S + 凸极式 一、同步电机概述 隐极式 一、同步电机概述 4、同步电机的分类（按运行方式） 发电机——把机械能转换为电能。 电动机——把电能转换为机械能； 补偿机——没有有功功率的转换，只发出或吸收无功功率； 直流励磁机励磁——直流励磁机通常与同步发电机同轴，采用并励或他励接法。 整流器励磁———— 静止式 旋转式 5、同步电机的励磁方式 一、同步电机概述 G G 副励磁机 主励磁机 同步发电机 一、同步电机概述 交流副励磁机 交流主励磁机 不可控整流器 电压调整器 主发电机 电压互感器 电流互感器 可控整流器 一、同步电机概述 6、同步电机的额定数据 额定容量PN —— 指额定运行时电机轴上的输出有功功率； 额定电压UN ——指额定运行时定子的线电压； 额定电流IN ——指额定运行时定子的线电流； 额定功率因数 ——指额定运行时电机的功率因数； 额定频率fN —— 指额定运行时电枢的频率； 额定转速nN ——指额定运行时电机的转速，即为同步转速； 额定效率 ——同步电机额定运行时的效率。 还有额定励磁电压以及额定励磁电流等等。 二、同步电机的电磁关系 1、同步电机的磁通势 （1）同步电机的定子三相对称绕组通入三相对称电流，产生合成旋转磁通势，称为电枢磁通势，用空间矢量 表示。转向为逆时针，转速为同步转速。转子以同步转速逆时针旋转，转子上的直流励磁绕组，通入励磁电流If产生励磁磁通势 相对转子静止，但仍以同步转速和转子一起逆时针旋转。 （2）励磁磁通势单独在电机主磁路产生磁通的情况 规定：把转子N、S极的中心线称纵轴或d轴，与纵轴相距90°空间电角度的地方称为横轴或q轴。 二、同步电机的电磁关系 由于电枢磁通势和励磁磁通势在空间位置不一定相同，经常变化，如何求总的磁通势以及分析呢？ 二、凸极同步电动机的双反应原理 2、凸极同步电动机的双反应原理 如图，如果电枢磁通势和励磁磁通势的相对位置已定，可以把电枢磁通势分解为两个分量：一个纵轴电枢磁通势 ，作用在纵轴上；另一个称为横轴电枢磁通势 ，作用在横轴上。即： 二、凸极同步电机的双反应原理 下面分别分析纵轴电枢磁通势 和横轴电枢磁通势 在主磁路里产生的纵轴电枢磁通磁通 和横轴电枢磁通 ，从而分析电枢磁通势的作用，这种分析问题的方法称为双反应原理。 电枢磁通势的大小为： 则纵轴电枢磁通势和横轴电枢磁通势可以分别表示为： 因此，电流同样可以分为纵轴电枢电流和横轴电枢电流，即 三、凸极同步电动机的电压平衡方程式 设励磁磁通 在定子绕组里感应电动势用 表示；纵轴电枢磁通 在定子绕组感应电动势用 表示，横轴电枢磁通 在定子绕组产生感应电动势用 表示。 根据右图同步电动机定子绕组各电量正 方向，可以列出A相回路的电压平衡方程式： 其中，R1为定子一相的电阻； X1为定子一相的漏电抗。 因磁路线性，因此纵轴感应电动势和横轴电动势可以表示为： 其中，Xad、Xaq分别为纵轴电枢反应电抗和横轴反应电抗 三、凸极同步电动机的电压平衡方程式 因此，电压平衡方程式可以改写为： 把电流 代入上式得： 一般情况下，当同步电机容量较大时，可以忽略R1，于是 其中，Xd=Xad+X1 称为纵轴同步电抗； Xq=Xaq+X1 称为横轴同步电抗。 四、凸极同步电动机的电动势向量图 右图表示的是同步电机作电动运行的向量图。 电压 和