06同步电机.ppt

二、同步电机的基本结构 与异步电动机一样，同步电机也是由定子及转子两大部分所组成。定子结构与异步电动机相同，转子上则有励磁绕组，通入直流电流后，能产生磁场。 1、定子： 同步电机的定子有时也称为电枢，由定子铁芯、三相绕组、机座和端盖等部件所组成。 大型汽轮同步发电机定子 大型汽轮发电机转子加工（隐极） 凸极同步电机的转子 大型水轮同步发电机转子安装（凸极） 从同步电动机工作原理可看出，在气隙中有电枢磁动势Fa（由定子三相绕组通入三相电流产生）和励磁磁动势Ff （由转子励磁绕组通入直流电流产生）两个旋转的磁动势，这两个磁动势随转子一起旋转，在稳态时与转子绕组没有耦合作用，所以电动势的平衡关系只存在于定子绕组中。电枢反应电动势和定子漏电动势的表达式为： 电枢（一相）绕组的电压平衡方程式： 不计凸极效应时的相矢图，见图6-6。（假设功率因 数超前）。 凸极同步电动机电压平衡方程式： 四、运行特性 ㈠ 功角特性和V形曲线： ⒈ 功角特性 同步电动机电磁转矩表达式： ㈡ 转速特性与启动步骤 当在定子绕组中通入三相交流电以后，在气隙中则产生旋转磁场。转子绕组加入直流励磁以后，在气隙中生成静止的转子磁场。定、转子磁场之间存在较大的相对运动，转子上的平均转矩为零，所以同步电动机不产生起动转矩。因此，在同步电动机起动时，我们经常采用的是异步起动方法。 异步启动法：在磁极表面上装设有类似异步电机笼型导条的短路绕组，称为起动绕组。在起动时，气隙旋转磁场将在转子上的起动绕组中感应电流，电流和磁场相互作用产生电磁矩转，使同步电机转动起来（如同感应电机）。待速度上升到接近同步转速时，再给转子绕组通入直流电流，产生转子磁场，此时它和定子磁场间得到转速已非常接近，依靠这两个磁场间相互吸引力，使转子与定子磁场同步旋转。 所以同步电动机的起动过程可以分为两个阶段：（1）首先按异步电机方式起动，使转子转速接近同步转速。（2）转子绕组通入直流电流，产生转子磁场，使转子牵入同步。 异步启动 牵入同步 同步电动机启动过程中励磁绕组既不能开路，也不能直接短接。若励磁绕组开路，在高转差率情况下，旋转磁场会在励磁绕组中产生较高的感应电势，易损坏绕组绝缘；若励磁绕组直接短路，将产生单轴转矩，有可能使电动机启动不到接近同步转速。 另外，还有辅助电动机起动法和变频起动法。 辅助电动机起动法： 选用一台与同步电动机极对数相同的小型异步电动机 作为辅助电动机，起动时，先起动辅助电动机将同步电动 机拖动到接近同步转速，然后将同步电动机投入电网，并 通入电流励磁，利用同步转矩把同步电动机转子牵入同步 转速，同时切除辅助电动机电源，这种方法适用于同步电 动机的空载起动。 三、通电方式：1、三相单三拍 A→B→C相依次通电。 可看出，每通一次电，转子旋转300机械角度。 2、三相双三拍 AB ? BC ? CA 依次通电。 可看出，每通一次电，转子旋转300机械角度。 3、三相六拍 A?AB?B?BC?C?CA依次通电。 可看出，每通一次电，转子旋转150机械角度。 小步距角的步进电动机： 实际采用的步进电机的步距角多为3度和1.5度，步距 角越小，机加工的精度越高。为产生小步距角，定、转子 都做成多齿的，图中转子40个齿，定子仍是 6个磁极，但 每个磁极上也有五个齿。 一、磁阻同步电动机 磁阻同步电动机的转子用铁磁材料和非磁性材料拼装而成，使其直轴方向的磁阻小而交轴方向的磁阻大。当同步电动机定子绕组接交流电源，由于直轴和交轴的磁阻不同，从而形成磁阻转矩（也叫反应转矩），拖动负载同步运行。 二、永磁同步电动机 永磁式同步电动机功率小，结构简单，在电气仪表中应用较多。 三、 步进电动机 一、定义：是一种把电脉冲信号转换为角位移的电动机。 简单的理解：给一个电脉冲信号，电机前进一步，因此被称之为步进电动机。相对与模拟的电压信号，步进电机的控制信号是数字量，因此，更广泛的应用在数字控制场合。 二、结构： A B C 定子 转子 C A B B C A 3 4 1 2 C A B B C A 3 4 1 2 1 C 3 4 2 C A B B A AB通电 C A B B C A 3 4 1 2 C A B B C A 3 4 1 2 BC通电 CA通电 C A B B C A 3 4 1 2 C A B B C A 3 4 1 2 C A B B C A 3 4 1 2 C A B B C A 3 4 1 2 四、步进电机的应用 主要用于数字控制系统中