同步电动机转矩-转速特性曲线.PPT

5.6　總　結 同步電動機和同步發電機在形體上是一樣的，除了實功率的流向是相反的之外。 同步電動機之轉速自無載至電動機上最大可能之負載都是定值。旋轉的轉速為 * 同步電動機可能產生之最大功率為 與最大可能轉矩為 * 若忽略電與機械的損失效應，則電動機內由電轉換成機械形式的功率為 同步電動機沒有淨啟動轉矩所以不能靠自己啟動。有三個主要的啟動同步電動機的方法︰ 1. 減低定部頻率至安全之啟動位準。 2. 使用外部原動機。 3. 在電動機上加入阻尼籠繞組使其在直流電流尚未加入磁場繞組前使電動機加速至接近同步轉速。 * 單一旋轉線圈之感應電壓 角加速度是角速度對時間的變化率，以數學的觀點來看，如果角速度漸增，則角加速度設為正值。 例題 1-5　一方型鐵心，其平均路徑長度為 55 cm，截面積為 150 cm2，在鐵心的一側繞有 200 匝的線圈，鐵心的磁化曲線如圖 1-10c 所示。 (a) 欲在鐵心內產生 0.012 Wb 的磁通，須供應多少電流？ (b) 在此電流時，求鐵心的相對導磁係數？ (c) 鐵心的磁阻？ 解︰(a) 所需的磁通密度為 電機機械基本原理 ch 05 同步電動機 東華書局│.tw 電機機械基本原理 ch 05 同步電動機 電機機械基本原理 ch 05 同步電動機 東華書局│.tw 電機機械基本原理 ch 05 同步電動機 第一章　電機機械原理簡介 第二章　變壓器 第三章　交流電機基本原理 第四章　同步發電機 第五章　同步電動機 第六章　感應電動機 第七章　直流電機原理 第八章　直流電動機與發電機 第九章　單相及特殊用途電動機 第十章　電力電子簡介 * 5.1　電動機之基本運轉原理 圖 5-1所示為雙極之同步電動機。電動機之磁場電流 IF 產生一穩定狀態磁場 BR。 電樞繞組中的一組三相電流產生均勻的旋轉磁場 BS，在電機中出現兩個磁場，且轉部磁場會趨於和定部磁場排成一列。 因為定部磁場是旋轉的，轉部磁場 (和轉部本身) 將會持續地試著要趕上定部磁場。兩磁場間所夾的角度愈大 (就某一特定之最大值而言)，電機轉部之轉矩也愈大。 * * 圖 5-1　雙極同步電動機。 * 同步電動機之等效電路 由於 IA 方向的改變，等效電路的克希荷夫電壓定律方程式也跟著改變了。新的等效電路的克希荷夫電壓定律方程式可寫為 或 * 圖 5-2　(a) 三相同步電動機之完整等效電路。 * 圖 5-2　 (b) 每相等效電路。 * 圖 5-3a 中所示為發電機以大磁場電流運轉時之相量圖，圖 5-3b 所示則為對應之磁場圖。 BR 對應於 (產生) EA，Bnet 對應於 (產生) V? 而 BS 對應於 Estat (＝－jXSIA)。 圖 5-3　(a) 同步發電機於落後功率因數下運轉時之相量圖。(b) 對應之磁場圖。 * 圖 5-4a 所示則為對應於電動機運轉之相量圖。在發電機中量 jXSIA 是由 V? 指向 EA 而在電動機中是由 EA 指向 V? ，其原因是在電動機等效電路中 IA 之參考方向是定義為反向於發電機。 在發電機中，EA 位於 V? 之前，且 BR 位於 Bnet 之前。在電動機中，EA 位於 V? 之後，且 BR 位於 Bnet 之後。 圖 5-4　(a) 同步電動機之相量圖。(b) 對應之磁場圖。 * 同步電動機轉矩-轉速特性曲線 電動機的旋轉速度被鎖定在旋轉磁場的變化率，而所供給的機械場旋轉速率被鎖定在供給的電頻率，因此不管負載為何，同步電動機的轉速是固定的，其轉速可表示 其中 nm 為機械速率，fse 為定子之電的頻率，P 為電動機的極數。 圖 5-5 所示為所得之轉矩-轉速特性曲線。電動機之穩態轉速自無載一直到電動機可供應之最大轉矩 [稱為脫出轉矩 (pullout torque) ] 都為定值，故其速度調整率為 0% [式 (3-68)]。轉矩之方程式為 * 最大或脫出轉矩在 δ＝90° 時產生。實際上，脫出轉矩之典型值可能是電機之滿載轉矩的 3 倍大。 電動機之最大或脫出轉矩為 這些方程式意指當磁場電流愈大 (即 EA 愈大)，電動機之最大轉矩也愈大。 * 圖 5-5　同步電動機之轉矩-轉速特性。因為電動機之轉速為定值，所以其轉速調整率為 0。 * 負載變化對同步電動機的影響 同步電動機一開始以領先功率因數運轉的情形，如圖 5-6 所示。若電動機轉軸上之負載增加，轉部會開始慢下來。轉部慢下來，轉矩角 δ 就變大了，且感應轉矩也變大了。感應轉矩增加之後反而又使轉部加速，而電動機則再次以同步轉速運轉，只不過此時之轉矩角 δ 變大了。 所以 |EA| 在負載改變時必須維持定值。正比於實功率的線段距離會增加 (EA sin δ 和 IA cos θ )，但 EA 的大小必須維持定值。當負載增加，EA 如