文档介绍：第9章同步电动机
概述
同步电机的转子转速与旋转磁势同步转速相同,即转子转速与定子电流的频率满足:
(a) 隐极式(b) 凸极式
1—定子 2—转子 3—集电环
同步电动机的主要结构由定子和转子组成。定子部分与三相异步电动机完全一样,是同步电动机的电枢。同步电动机转子上装有磁极,分为凸极式和隐极式两种。当励磁绕组通入电流If时,转子上产生N、S极。
三同步电动机的基本工作原理
如果三相交流电源加在三相同步电动机定子绕组时,就产生旋转速度为n的旋转磁场。转子励磁绕组通电时建立固定磁场。假如转子以某种方法起动,并使转速接近n1,这时转子的磁场极性与定子旋转磁场极性之间异性对齐(定子S极与转子N极对齐)。根据磁极异性相吸原理,定转子磁场间就产生电磁转矩,促使转子跟旋转磁场一起同步转动即n=n1,故称为同步电动机。同步电动机实际运行时,由于空载总存在阻力,因此转子的磁极轴线总要滞后旋转磁场轴线一个很小角度θ,促使产生一个异性吸力(电磁场转矩);负载时,θ角增大,电磁场转矩随之增大。电动机仍保持同步状态。
当然,负载若超过同步异性吸力(电磁转矩)时,转子就无法正常运转。
三同步电动机的额定数据
1)额定容量PN
2)额定电压UN
3)额定电流IN
4)额定功率因数cosN
5)额定转速nN
6)额定效率N
同步电动机的电磁关系 同步电动机的磁通势
同步电动机的主磁路上共有两个磁通,即电枢磁通势Fa和励磁磁通势F0。二者都以同步转速逆时针方向旋转,即所谓同步转速。但二者空间位置却不一定相同。
以F0为纵轴方向d轴,垂直d 轴方向的为横轴q轴。
凸极同步电动机的双反应原理
把Fa分成两个分量:纵轴电枢磁通势Fad;横轴电枢磁通势Faq。
Fad产生的磁通为纵轴电枢磁通ad, Faq产生的磁通为横轴电枢磁通aq 。
Id与Iq相差90O
凸极同步电动机的电压平衡方程
励磁磁通 0 在定子绕组里感应电动势E0,ad在定子绕组里感应电动势Ead ,a q在定子绕组里感应电动势Eaq 。
同步电动机定子绕组的电压平衡式
A
B
C
电量正方向
Xad为纵轴电枢反应电抗
Xaq为横轴电枢反应电抗
忽略R1有:
式中Xd=Xad+X1 为纵轴同步电抗;Xq=Xaq+X1为横轴同步电抗。
凸极同步电动机的电压平衡方程
同步电动机要作为电动机运行,电源必须向电动机的定子绕组传输有功功率,P必须满足:
P1=3UIcos>0
Icos应于U同相位。必须小于90o。
凸极同步电动机的电动势相量图
当<90o(领先性),电机运行于电动机状态,有相量图。
Id=Isin Iq=Icos
角称为功率角。
隐极同步电动机
如果隐极同步电动机气隙是均匀的,则:Xd=Xq=Xc
同步电动机的功率关系与转矩特性
功率关系
从电源输入的有功功率P1=3UIcos,除去定子铜损耗pCu=3I2R1后,就是电磁功率PM:
P1 - pCu=PM
PM - pFe- pm=P2 p0=pFe+pm
P1
PM
P2
pCu=3I2R1
p0=pFe+pm
知道PM后,很容易算出T