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第一篇执行元件 第五章三相交流同步电动机
概述
同步电动机的工作原理
同步电动机的功率平衡、功角和矩角特性
同步电动机的励磁调节及V形曲线
同步电动机的启动
介绍几种特殊的同步电动机
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第五章三相交流同步电动机
概述
同步电机也是一种交流电机,它的特点是电机转速n与
电源频率f之间有着严格的比例关系
()
同所有旋转电机一样,同步电动机在结构上也是由定子和转子两
大基本部分所组成,
(1)定子同步电动机的定子又称电枢,它和三相交流异步电动机完全
一样,由导磁定子铁心、三相对称绕组以及固定铁心用的定子机座、端
盖和电刷架组合等部件组成。定子的作用是接收电能、产生旋转磁场,
它是实现机电能量转换的关键部件。
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概述
(2)转子同步电动机的转子和异步电动机不一样,它一般由与
定子磁极对数相同的p对磁极构成。转子结构上有两种型式,一种称为
凸极式,凸极式转子沿其圆周表面气隙是不均匀的;另一种转子呈圆柱
的形,称为隐极式,此时转子沿圆周表面与定子铁心内圆表面之间气隙
是均匀的。
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(a)隐极式; (b)凸极式
同步电动机的工作原理
,当定子三相对称绕组通以对称三相
交流电流时,在定、转子之间气隙中将产生一个圆形旋转磁场,用一对
磁极N、S表示,磁极旋转速度n1=60f1/p。同步电动机分为隐极式和凸极
式两种,下面分别进行讨论。
隐极式同步电动机的分析
一、隐极式同步电动机的电磁关系
同步电动机在一定负载下稳定运行时,定子三相绕组中有对称的三
相电流流过,定子三相绕组产生的合成旋转磁场磁势为Fa,称为电枢磁
势。而转子励磁绕组产生的恒定磁场磁势为Fj,称为励磁磁势或空载磁
势。两者均以同步速度n1旋转而无相对运动。
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同步电动机的工作原理
二、隐极式同步电动机的电势平衡方程式和向量图
由上面分析可知,对隐极式同步电动机一相绕组而言,其电势
平衡方程式为
U1=E0+Ia(ra+jXt) ()
由此,。图中φ
为定子绕组的功率因数角,ψ为同步电动机内功率因数角。
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同步电动机的工作原理
同步电动机带负载运行时,定子三相绕组产生的电枢磁场会对励磁
磁场产生影响,称为电枢反应。在隐极同步电动机中,由于气隙是均匀
的,气隙磁阻沿转子圆周表面处处相等,且是线性的,因此电枢磁势与
电枢磁密在空间分布是一致的,与转子位置无关,,所
以电枢反应电势可以用一个电枢反应电抗Xa的压降来反映电枢反应磁场
对电枢电路的影响。在凸极同步电动机中,沿转子圆周表面气隙是不均
匀的,因此气隙磁阻也不一样。如将转子磁极轴线定义为直轴,以d轴
表示,相邻两异性极之间中心线定义为交轴,以q轴表示,那么,与d轴
垂直的凸极转子极面处的气隙长度小,气隙磁阻小;而在相邻两异性极
中心线处,气隙大,磁阻大,。
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