第08章－同步电机原理.ppt

作业： 157页：8－2、8－3、8－8 第八章 同步电机原理 （8-26） 将式（8-15）等号两边同除以ω1，得到同步电动机的转矩平衡方程 式中 T0——空载转矩。 （8-27） 由 得 第八章 同步电机原理 上式说明：在电Us 、f1、 If 都保持不变时，Te也仅是θ的函数。 把 定义为同步电动机的矩角特性，绘制出的曲线称为矩角特性曲线。 功角特性与矩角特性的表达式相互之间仅相差一个比例常数?1 。 隐极式同步电动机，因Xd =Xq ，则功角特性和矩角特性的表达式为 （8-29） 第八章 同步电机原理 四、同步电动机的稳定运行 以隐极同步电动机为例讨论同步电动机的稳定运行问题。 在? = 0?～90?的范围内，稳定运行； 在? = 90?～180?的范围内，不能稳定运行。 第八章 同步电机原理 最大电磁转矩Tem与额定电磁转矩TN之比，称为过载倍数?。 （8-30） 为了满足过载限制的要求，隐极同步电动机额定运行时， 。凸极同步电动机额定运行时的功率角要小些。 负载改变时，θ角随之变化，就能使同步电动机的电磁转矩Te或电磁功率Pem跟着变化，以达到新的平衡状态。 在同步电动机稳定运行时，电机的转子转速n是严格按照同步转速旋转，不发生任何变化。所以，同步电动机的机械特性为一条水平的直线。 第八章 同步电机原理 第四节 同步电动机的功率因数及U形曲线 一、同步电动机的功率因数调节 当同步电动机接在交流电源上，可认为Us及f1保持不变。假设同步电动机拖动的有功负载也保持不变，仅改变同步电动机的励磁电流If ，就能调节同步电动机的功率因数。 假若隐极同步电动机的负载保持不变， 如果忽略空载转矩，有 。 可见，当T2不变时，可认为Te也不变，则： （8-31） 这说明改变If，E0的大小也要跟着改变，以满足上式的关系。 第八章 同步电机原理 当负载转矩不变时，由于同步电动机的转速恒定不变，所以同步电动机的输出功率不变。在忽略电机中的各种损耗的情况下，同步电动机的输入功率与输出功率相等。于是有 （8-32） 上式的物理意义是：在只改变励磁电流的情况下，同步电动机定子绕组中电流的有功分量保持不变。 根据式（8-31）和式（8-32）的条件画出隐极同步电动机在三种不同励磁电流时的相量图，如图8-15所示。 在电压Us 不变的条件下，必有 第八章 同步电机原理 电机与拖动基础 第一节 结构和运行方式 第二节 电压方程和相量图 第三节 功率方程和功角特性 第四节 功率因数及U形曲线 第一节 同步电机的结构和运行方式 第八章 同步电机原理 如果三相交流电机的转子转速n与定子电流的频率f1满足方程式： （8-1） 多用作发电机。 也可作电动机使用，例如空气压缩机、鼓风机、电力推进装置和电动发电机组等。 特点：功率因数高、体积小。 这种电机就称为同步电机。 一、同步电机的基本结构 静止的定子和旋转的转子组成。 1. 定子 定子铁心、 定子绕组、 机座、 端盖等附件。 第八章 同步电机原理 2. 转子 两种结构形式：凸极式、隐极式。 第八章 同步电机原理 水轮发电机的转子：凸极式； 汽轮发电机的转子：隐极式。 同步电动机的转子：凸极式。 励磁电源两种：励磁机供电；由交流电源经过整流得到。 同步电机的基本结构 机械端口 转子 定子绕组 定子铁心 电端口 A B C 1、汽轮发电机结构 定子铁心 2、水轮发电机结构 (1)立式水轮发电机 (2)卧式水轮发电机 3）水轮发电机结构转子结构 10000kW水轮机转子 4）现场运行的水轮发电机 二、同步电机的基本工作原理 1. 同步电机的物理模型 第八章 同步电机原理 2. 同步电机的工作原理 以同步发电机为例： 空载：转子同步转速n0 　　转子（Nf匝）直流电流If 励磁，旋转磁场 切割定子开路的三相对称绕组（N1匝），产生三相对称空载感应电动势E0 改变If大小可改变E0大小。 带负载：三相对称定子电流 在气隙中产生与与转子旋转方向相同，转速大小相等的旋转磁场 定、转子间旋转磁场相对静止，气隙中的磁场是定、转子旋转磁场的合成 第八章 同步电机原理 3. 同步电机的运行方式 第八章 同步电机原理 磁拉力产生电磁转矩、拖动者与被拖动者、功率角 第二节 同步电动机的电压方程和相量图