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第五章 同步电机 同步电机转速 和旋转磁场的同步转速 相同： 同步电机的基本结构 同步电动机的两类转子 通过直流发电机或可控整流器提供直流电源，直流电流通过集电环和电刷引入转子绕组。 1、定子上：三相绕组，空间互差1200电角度，匝数相等 2、转子上：If??,由转子N极出来?气隙?定子铁心?气隙?转子S极 原动机n逆时针恒速旋转?定子上导体切割磁力线?产生E 同步发电机工作原理 感应电势e 设?沿极面正弦分布，则导体电ec=Bxlv=Ecmsinwt Bm——正弦波磁通密度最大值 则：eA=Ecmsinwt eB=Ecmsin（wt-1200） eC=Ecmsin（wt+1200） 同步电机的运行状态 电动机—把电能转换为机械能 补偿机—没有有功功率转换，只发出或吸收无功功率 发电机—把机械能转换为电能 同步电机运行状态，主要取决于气隙合成磁场与转子主磁场之间的夹角θ ， θ称为功率角 发电机 (功率角大于0) 电动机 (功率角小于0) 补偿机(功率角等于0) 同步电动机的电磁关系 同步电动机的磁通势 凸极同步电动机的双反应原理 即有 即把电枢电流 按相量的关系分解成两个分量： 一个分量是 ，另一个分量是 ，其中 产生磁动势 ； 产生磁动势 。 根据“双反应法”，凸极同步电动机电磁关系如下： 电磁关系 同步电动机的电压平衡方程式 1. 凸极同步电动机的电压方程 不管是励磁磁通 ?f ， 还是直轴磁通 ?ad 和交轴磁通 ?aq， 都是以同步转速逆时针旋转，因此都要在定子绕组中产生相应的感应电动势。根据同步电动机定子绕组各电量正方向， 可以列出A相回路的电压方程 Rs —— 定子绕组的相电阻； Xs —— 定子绕阻的相漏电抗。 感应电动势 、 可以写成 式中 Xad ——直轴电枢反应电抗； Xaq ——交轴电枢反应电抗。 整理，可得 得 一般情况下，当同步电动机容量较大时，可忽略电阻R1，于是 式中 ——直轴同步电抗， ； ——交轴同步电抗 。 在一般凸极同步电动机中， 。 2. 隐极同步电动机的电压方程 对于隐极同步电动机，由于气隙均匀，因而直轴和交轴的同步电抗在数值上彼此相等，即有 式中 —— 隐极同步电动机的同步电抗。 这样，由式可写出隐极同步电动机的电压方程为 （9-5） 3.同步电动机相量图 同步电机作为电动机运行时，电源必须向电机的定子绕组输入有功功率，这时输入电动机的有功功率P1必须满足 这就是说，定子相电流的有功分量 应与相电压 同相位。 由此可见， 与 二者之间的功率因数角 必须小于90? ，才能使电机运行于电动机状态。 隐极同步电动机的电压方程式画出的相量图 在介绍直流电动机和三相异步电动机时，都重点分析了对应的机械特性T=?(n)，而同步电动机由于以同步转速n1转动，转速不随转矩变化，其机械特性为一条直线。 在同步电动机中，功率或转矩是随功角变化的，所以下面讨论功角特性PM=?(θ)和矩角特性T=?(θ)。 同步电动机的功率关系和矩角特性 同步电动机的功率方程 同步电动机从电源吸收有功功率P1 ，在扣除消耗于定子绕组的铜损耗 后，转变为电磁功率PM ，即有 从电磁功率PM里再扣除铁损耗 和机械摩擦损耗 后，得到输出给负载的机械功率P2 其中，铁损耗 与机械损耗 之和称为空载损耗P0 ，即 同步电动机的功率关系和矩角特性 同步电动机的电磁功率与功角特性 对于凸极同步电动机，当忽略定子绕组的电阻R1 时，同步电动机的电磁功率