电机学(同步电机的电磁关系)讲述.ppt

机械特性的参数表达式 定量分析电磁转矩T 与转差率s 的关系。 机械特性的参数表达式 电磁转矩T 与转差率s 的关系 电磁转矩T与转差率s（或转速n）之间不是线性关系。 当定子相电压U1 和频率f1 一定时，电机参数可视为常数，电磁转矩T 仅和转差率 s 有关。 固有机械特性 固有机械特性：电压、频率均为额定值不变，定、转子回路不串任何电路元件时的机械特性（T-s曲线）。 固有机械特性 固有机械特性 电动机状态 发电机状态 电制动状态 固有机械特性 C点：额定运行点 B点：最大转矩点 A点：堵转点（最初起动点） 固有机械特性的关键点 额定电磁转矩TN ：额定运行时的电磁转矩。 固有机械特性 额定运行点C （T2N≠TN） 额定输出转矩T2N ： （kW） 堵转转矩Ts ：在额定电压和额定频率下堵转时（s＝1）的电磁转矩 。 固有机械特性 堵转点A 堵转转矩倍数kst ：堵转转矩Ts与额定转矩TN之比。反映电动机带负载起动的能力。 堵转电流 Is ，堵转电流倍数ksi 固有机械特性 堵转点A Ts与电压U1的平方成正比。 漏电抗增大，Ts 减小。 最大转矩Tm ：在额定电压和额定频率下稳态运行时能产生的最大电磁转矩 。 固有机械特性 最大转矩点B 过载能力km ：最大转矩Tm与额定转矩TN之比。反映电动机的短时过载能力。 固有机械特性 最大转矩点B 临界转差率sm ：产生最大电磁转矩时的转差率。 令 ，得： 正、负号分别对应为电动机、发电机状态。 固有机械特性 最大转矩点B 忽略定子电阻R1时： 最大转矩Tm与电压U1的平方成正比。 Tm近似与定、转子漏电抗之和成反比。 Tm与转子电阻R2无关。 临界转差率sm与R2成正比，与定、转子漏电抗之和成反比，与电压U1无关。 人为机械特性 人为机械特性：在外施电压或频率不是额定值，或定、转子回路串入电路元件时的机械特性。 n1与U1无关； sm与U1无关； 电磁转矩T 与U1的平方成正比。 改变定子端电压的人为机械特性 降低定子电压U1，其他量不变时的机械特性。 人为机械特性 转子串接电阻的人为机械特性 n1与U1无关； sm与转子回路电阻成正比； Tm与转子回路电阻无关。 三相绕线转子异步电动机转子回路串接对称电阻。 Rs2 Rs1 转子回路串接适当的电阻可以增大堵转转矩。 采用电磁转矩参数表达式计算机械特性曲线，必须通过实验求出电机参数。在工程实际中，希望不用参数，而用产品目录中的额定功率PN、额定转速nN和过载能力km来计算机械特性曲线，这可用转矩的实用表达式来计算。 实用表达式 机械特性的实用公式 异步电动机的功率、转矩和运行特性 TM－s曲线的计算步骤 已知电机的额定功率、额定转速、过载能力 定、转子磁动势关系 转子以转差率s 旋转时，定、转子磁动势F1与F2 始终保持相对静止，二者共同产生气隙磁场。 可对F1与F2进行矢量合成，得到合成磁动势F0 ，即 F1＋F2＝F0 ，F0是励磁磁动势。 电磁关系小结 转子旋转时的电磁关系 转子电量的频率与定子不同，无法直接连接或者一起画相量图，无法得到等效电路。 转子绕组频率折合 转子通过其磁动势F2对定子起作用。 不论转子频率f2为多少，F2 相对定子的转速始终为n1 。 因此，只要保证F2 的大小和空间相位不变，转子电流的频率是多少，对定子侧的关系并无影响。 据此可对转子频率进行变换 。 X2s＝ sX2 转子绕组频率折合 转子电动势、电流的频率已由f2变为f1 ，用转子静止时的量来表示了。 转子电流的有效值和相位均未变化。 转子绕组频率折合 转子旋转时的实际电路 保持转子磁动势F2的幅值和相位不变，使转子频率由实际的f2变为f1 —— 转子绕组的频率折合。 等效电路（转子不转时） I2＝I2s ， ?2 不变 F2不变（幅值和相位） 转子绕组的折合 频率折合后，定、转子的频率都是 f1 。 为了得到等效电路，需要像分析变压器时一样，对绕组进行折合。 通常将转子绕组折合为与定子绕组一样。 转子只通过转子磁动势F2 对定子起作用，因此折合时需要保证F2 的大小和空间相位不变。 转子绕组的折合 折合后的转子绕组相数、每相串联匝数、绕组因数都和定子绕组的一样。 转子磁动势F2 在折合后必须保持不变。 ki —— 电流变比 转子绕组的折合 转子相电动势的折合值 转子相电流的折合值 转子每相阻抗的折合值 折合后，转子绕组电阻铜耗和电抗上的无功功率都不变。 基本方程式、等效电路 基本方程式 在对转子进行频率折合和绕组折合后，可得转子旋转时的基本方程式。 基本方程式、等效电路 T型等效电路 时空相矢量图 讨 论 空载时，转差率s很小， ，