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1、1,第6章同步電動機,6.1 同步電動機的基本工作原理 6.2 同步電動機的主要結構及用途 6.3 同步電動機的電磁關系 6.4 同步電動機的功率和轉矩 6.5 同步電動機功率因數(shù)的調節(jié) 6.6 同步電動機的的起動,2,序 1、什么是同步電動機？ 三相定子交流磁場旋轉速度和轉子的旋轉速度與方向完全相同的電動機和發(fā)電機，都屬同步電機。 序 2、同步電動機有什么用途？ 1）發(fā)電廠的交流發(fā)電機都屬同步電機 2）大功率機械的調速，小功率的同步電動機用于計時、測量、錄音、攪拌、印刷機、壓縮機、雷達。同步調相。,3,6.1-6.2 同步電動機的基本工作原理和結構 1、同步電動機的基本結構：如下圖：它有轉
2、子繞線式和永磁兩種結構。轉子繞線式同步電動機由定子、定子三相繞組、轉子、轉子繞組線圈等組成。定子三相繞組用于產生旋轉磁場。轉子繞組線圈加上直流電源為轉子勵磁，產生直流磁場，定子三相繞組用于產生旋轉磁場吸引轉子勵極，使轉子與定子旋轉磁場同步運行。,4,2、三相同步電動機的工作原理結構（凸極式或永磁式結構）,5,3、三相同步電動機的理論原理 當三相同步電動機的定子繞組加上三交流電源，電源的頻率為f1，磁極對數(shù)為p；轉子繞組加 上直流勵磁電壓、電流，轉子磁極產生N-S磁場。定子磁場吸引，轉子磁場，使二者同步旋轉。同步轉速為：,6,6.2.2 同步電動機的銘牌數(shù)據(jù)和用途 6.2.2銘牌數(shù)據(jù) 1、額定
3、功率PN 2、額定轉速Nn 3、額定電壓UN 4、額定電流IN 5、額定頻率fN 6、額定功率因數(shù)cosN 7、額定效率N=PN/UNIN cosN3,7,6.2.2 同步電動機的分類和用途 1、分類 A、按用途分類 1）同步電動機----拖動 2）同步發(fā)電機---發(fā)電 3）調相機。改善電網功率因數(shù)。 B、按相數(shù)分類 1）單相和兩相 2）三相,8,C、按旋轉部件分類 1）轉磁式(定子不轉,轉子轉) 2）轉樞式(定子轉,轉子不轉) D、按磁極分類 1）凸極式 2）隱極式 3）永磁式 4）有換向式和無換向式 E、按軸向位置 分類 1）臥式。2）立式,9,F、按冷卻方式分類 1）氣冷。2）液體、3）
4、水、油 7、用途：大型水泵。離心機。通風機。 小型電鐘。記錄儀。電影機械。復印機。陀螺。傳真機。錄音機。攪拌機。 調相機和發(fā)電機。,10,6.3 同步電動機的電磁關系 6.3.1 同步電動機的電樞(定子)反應 1、什么叫電樞反應？ 同時將電樞電流I的磁場對同步電動機恒定不變磁場在氣隙中的影響，稱為該同步電動機的電樞反應。 2、電樞反應的作用和影響 1）設電樞電流為I，電樞反應產生的電動勢與每相電樞繞組的合成氣隙的電動勢為E0，,11,2）當I和E0(合成電動勢)同相時，有交軸反應 3）當I超前-E0時。直軸反應起去磁作用。 4）當I滯后-E0時，直軸反應起增磁作用。 5）當I F0
5、I<2 I fH I sin時電樞反應是去磁的.(F0是電磁力) 6) 只要有交軸反應,反應后相位總要發(fā)生變化.,12,6.3.2 同步電動機的電動勢平衡方程 1、電樞等效電路及矢量圖,13,2、電樞等效電路及矢量方程 1）電動勢平衡方程,14,2、磁場F和磁通,15,6.4 同步電動機的功率和轉矩 1、同步電動機的功率平衡和轉矩平衡的關系,16,17,6.4.2電磁功率和電磁轉矩的關系 1、凸極式同步電動機 1）電磁功率：,18,式中；第一項為基本電磁功率；第二項為附加電磁功率。,19,20,2、隱極式同步電動機 1）由向量圖得電磁功率為：,21,22,6.4.3同步電動機功角和矩角特性
6、1、什么叫功角？ 功角是電源電壓U和感應電動勢EQ矢量之間的夾角 2、什么叫功角特性？ 同步電動機的電磁功率Pem=f()稱為功角特性。 3、什么叫矩角特性？ 同步電動機的電磁轉矩Tem=g()=Pem/0稱為矩角特性。,23,3、同步電動機功角和矩角特性的應用：從上圖可見：調節(jié)功角的大小，可以調節(jié)電動機和發(fā)電機的最大輸出功率和轉矩。以及電機的穩(wěn)定運行。,24,6。4。4 同步電動機和發(fā)電機的穩(wěn)定運行,25,1、由上圖可見:同步電動機和同步發(fā)電機分別在-90<<0度和0< <90度之間進行功率和轉矩的調節(jié)都是穩(wěn)定增加的.在此范圍之外隨著的減小或增加,功率和轉矩超過最大值Tmax、Pmax后，就
7、將不斷下降，使工作不穩(wěn)。,26,27,4、同步電動機工作特性,28,6。5 同步電動機的功率因數(shù)的調節(jié) 6.5.1 功率因數(shù)的調節(jié) 1、為什么要調節(jié)功率因數(shù)？ 當同步電動機或發(fā)電機和大電網連接時，由于大電網中有變壓器、大母線的電抗Xe=XT+XL存在。,29,大電抗使電流、電壓相位產生超前滯后等作用，使進入電動機的（勵磁）電流I變?yōu)橛泄蜔o功兩種分量（Id和Iq）。所以電動機不僅要從電網吸收有功功率P1，還要從電網吸收無功功率PQ。因而使電網的功率因數(shù)降低，而且對電動機的勵磁不利，產生欠勵磁；因而需要補償。維護電動機的正常運行。 A）當調節(jié)勵磁電流If,使cos=1,U、I同相時，電動機從電網
8、吸收無功能量，稱為正常勵磁狀態(tài)，對應反電動勢-E0。,30,（B）當增加If時，-E0也增加，cos= cos（+） <1,I超前 U，電動機從電網吸收超前的無功分量。則提供滯后的無功分量。起到補償電網功率的作用。稱為過勵磁狀態(tài)。 （C ）當調節(jié)勵磁電流減少時， -E0也減少，都使cos= cos（-） <1,且I滯后U，電動機從電網吸收滯后的無功分量，稱為欠勵磁狀態(tài)。,31,6。5。同步電機的電流I和勵磁電流If曲線V型曲線： 1、什么叫V型曲線？ 在電網額定電壓U、電動機輸出額定轉矩T2 ，額定功率因數(shù)cosN=1的條件下，畫制的同步電機的電流I和勵磁電流If曲線，稱為V型曲線 2、曲線
9、如圖6-11,32,33,6。6 同步電動機的起動 1、同步電動機的起動的方法有：異步法、用異步電動機起動同步電動機、用柴油機起動同步電動機、用變頻器起動、磁滯式、抓極式和直接起動等。 2、異步法： 1）異步法起動電路：如圖6-13。 2）起動步驟： （A）選擇開關SA置1，轉子接入啟動電阻Rst.,34,(B) 開關QS合上，定子加上三相電源，進入異步啟動，等待轉速上升到同步轉速n1時，再進行下一步操作。 （C）瞬時將開關SA置“2”。轉子加上直流電壓，靠同步轉矩將轉子拉入同步轉速而運行。 啟動轉矩變化如圖6-12所示。同步電動機啟動時氣隙磁場與繞組中感應的電流（稱為單相電流，）相互作用產生的轉矩：稱為單軸轉矩。,35,36,28F040的擦除 (a)整片擦除過程；(b)塊擦除過程,37,(4) 應用 用作外存貯器。 用于內存。,
電動機及拖動基礎件課件第6章同步電動機
