三相交流同步电动机.ppt

第六章 三相交流同步电动机 §6-0 概述 §6-1 同步电动机的工作原理 §6-2 同步电动机的功率平衡、功角和矩角特性 §6-3 同步电动机的励磁调节及V形曲线 §6-4 同步电动机的起动 §6-5 介绍几种特殊的同步电动机 §6-2 同步电动机的功率平衡、功角和矩角特性 将电流代入功率公式： 对隐极式同步电动机不存在附加分量： 6-2-2 功角特性和矩角特性 当电网电压U1和频率f不变，励磁电流Ij不变和??、E0不 变时，同步电动机的电磁功率和电磁转矩仅取决于功角的 大小。 功角特性 电磁功率Pm和功角?的关系Pm=f(?) 称为同步电动机的功角特性。 矩角特性 电磁转矩Mem与功角?的关系Mem=f(?)， 称为同步电动机的矩角特性。 凸极和隐极同步电动机的功角和矩角特性曲线 功角?是同步电动机的一个重要参数。在时间上 表示电网电压ù1和励磁电压è0之间的相位差； 在空间上表示励磁磁场和定子合成磁场之间的 空间夹角。同步电动机的运行状态完全取决于 功角?。 （1）当?0时，定子合成磁场超前励磁磁场，两 个磁场之间产生切向电磁力，其电磁转矩带 动转子以同步速度旋转，同步电动机处于电 动机运行状态。 （2）当?=0时，两个磁极轴线重合，电磁转矩为 零。 （3）当?0时，转子磁极拖着合成磁极旋转，产 生的电磁转矩与转子转动方向相反，为制动 转矩，此时转子必须外面有原动机带动转子转动，这 样同步电动机从轴上输入机械功率，从定子绕组端输 出电功率，同步电动机处于发电机工作状态。 6-2-3 同步电动机的稳定性和负载能力 隐极式同步电动机矩角特性 在0 ? 90°范围内，矩角特性OC段是稳定运行 区。 通常用最大转矩Mmax与额定电磁转矩MN之比定义为 同步电动机的过载倍数?m ，增加励磁电流也可提高过载能力。 失步现象 当负载转矩增大且超过最大电磁转矩Mmax 时，功角增大，并超过90°，而电磁转矩继续下降，使 电机不断减速而不能与定子磁极同步运行，这种现象称 为失步。 凸极同步电动机矩角特性 在U1 、 f和励磁电流相同的情况下，由于附加转矩 的影响，使矩角特性最大转矩Mmax有所增加，因而凸极 同步电动机过载能力比隐极式同步电动机要大。 同步电动机的机械特性 [例] 一台隐极式同步电动机的额定数据为 （超前）定子绕组星形 接法，同步电抗 ，如忽略定子电阻 ，求 该电动机在额定运行时（1）励磁电势 ，（2） 功角 ，（3）电磁功率 ，（4）过载能力 。 [解] 励磁电势 。该同步电动机向量图如 图所示。 由向量图可知： [例] 凸极式同步电动机（自学） §6-3 同步电动机的励磁调节及V形曲线 6-3-1 励磁调节 同步电动机在电网电压U1 、 电网频率f以及输 出功率P2保持不变的情况下，改变励磁电流的 大小，可以改变功率因数cos?N的大小。 假设： （1）不计凸极效应，即 （2）不计电机的损耗，所以输入功率 为常数，则 因为隐极式同步电动机电势平衡方程式为 所以当U1不变时，改变励磁电流Ij会引起励磁电势 、电枢电流 的大小和相位都改变，因此功率 因数也改变。 下面是以 为参考向量，当 为三种不同状态 时的向量图。 （1）当 。ìa与ù1同相，为纯有 功电流， Ia值最小。此时电动机从电网只吸收有 功功率。这种励磁状态称为“正常”励磁状态。 （2）调节Ij使其小于正常励磁电流，此时电枢电 流 。此情况下电动机除从电 网吸收一定的有功功率外，还从电网吸收一定的 滞后的无功功率，这种励磁状态称为“欠励”状态。 （3）调节Ij使其大于正常励磁电流，此时电枢电 流 。此情况下电动机一方面 吸收一定的有功功率，同时还要从电网吸收一定 的超前无功功率，这种励磁状态称为“过励”状态。 调节同步电动机的励磁电流即可方便而又灵活的调节 它的无功功率和功率因数，当处于过励