第8章 三相同步电动机建模与特性.ppt

各类同步电动机的图片 三相同步电机的基本运行原理→结构→电磁关系→数学模型（即基本方程式和等效电路和相量图）→功率流程图 →三相同步电动机运行特性（矩角特性与V形曲线）的分析与计算。 8.1 三相同步电机的基本运行原理 1. 三相同步电动机 8.2 三相同步电机的电磁关系 8.3 三相同步电机的基本方程式、等效电路与相量图 8.3 三相同步电机的基本方程式、等效电路与相量图 8.3 三相同步电机的基本方程式、等效电路与相量图 8.4 三相同步电动机的矩角特性与V形曲线 8.5 三相磁阻式同步电动机 8.5 三相磁阻式同步电动机 8.5 三相同步电动机的转速特性 B、同步电动机的V形曲线与功率因数的调节 V形曲线： 在 、 以及电磁功率（或电磁转矩 ）一定的条件下，定子电枢电流 与转子励磁电流 之间的关系曲线。 V形曲线反映的是在输出有功功率（或电磁功率）一定的条件下，定子侧的电枢电流和功率因数在励磁电流改变时的变化情况。 下面仅以隐极式同步电动机为例对其进行说明。 忽略定子铜耗、铁耗以及转子机械耗，于是有： 对于在无穷大电网下运行的同步电动机，即当电网的容量远远大于同步电动机的容量，且电压和频率均保持不变，于是存在下列关系式： 根据上述条件，绘出不同转子励磁条件下同步电动机的相量图如图8.27所示。 E0 sinθ = 常数 I1cos? = 常数 另一方面: 因此，改变 If 而使 E0 改变时，I1、θ 和 ? 均要改变。 当 If ?→E0 ? →θ?。 当 If ? →E0 ? →θ?。 U1 =－E0＋j Xs I1 U1 jXsI1 －E0 θ －E0 a a jXsI1 I1 b b －E0 jXsI1 I1 ? θ ? θ I1 图8.27 转子直流励磁改变时同步电动机的相量图 定义: 通常，将定子电枢电流与定子电压同相位时的励磁电流称为正常励磁电流，对应的运行状态称为正常励磁状态；超过正常励磁电流的运行状态称为过励状态；低于正常励磁电流的运行状态称为欠励状态； ① 正常励磁 当 If = If0 时， I1 与U1 同相， ? = 1, 电机呈电阻性。 ② 欠励磁 当If ＜If0时， I1 (I1 ) 滞后于U1， 电机呈电感性。 If ? →? ? ，感性程度 ?。 ③ 过励磁 当 If ＞If0 时， 电机呈电容性， If ? →|? | ? ， 容性程度 ? 。 I1 (I1) 超前于U1， U1 jXsI1 －E0 －E0 a a jXsI1 I1 b b －E0 jXsI1 I1 ? θ I1 同步电动机的 V 形曲线 当 U1 = UN、f1 = f N、 TL 不变时： I1 = f (If ) O I1 If P2 P2 欠励 过励 If0 ＜ cos? =1 8.4.2三相同步电动机的V形曲线与功率因数的调节 可见，当转子直流励磁电流 由小到大（即由欠励→正常励磁→过励）变化时，则定子电枢电流 首先逐渐减小，至正常励磁时降为最低。然后，电枢电流又逐渐增加。 磁阻式同步电动机： 利用交、直轴磁阻不同产生电磁转矩的同步电动机称为磁阻式同步电动机。又称为反应式同步电动机。 转子：由导磁材料制成，凸极式。 特点：结构简单、价格便宜、运行可靠、? 和? 较低。 图8.32中，由于采用了非导磁性材料，一方面，气隙磁场主要沿直轴磁路流通，流经交轴磁路的磁阻加大，从而增加 的比值；另一方面，铝或铜等非导磁性材料的采用也起到了鼠笼绕组的作用，既能确保磁阻式同步电动机的顺利起动，又能在电动机振荡时起到阻尼作用。 由于转子上无任何励磁， ，将其代入凸极式同步电动机的电压方程式（8-15），有： （8-24） 根据上式，画出磁阻式同步电动机的相量图如图8.31所示。 图8.31 磁阻式同步电动机的相量图 * 第8章 三相同步电机的建模与特性分析 内容简介 A、三相同步电动机的基本运行原理 图8.1a给出了同步电机的结构示意图和相应的定子空间轴线位置。图中，A-X、B-Y、C-Z分别表示等效的定子三相绕组。 图8.1 同步电机的结构示意图 若在同步电动机的定子三相对称绕组中分别通以如下三相对称电流： 则在