合肥工业大学顾绳谷《电机及其拖动基础》第六章讲解.pptVIP

机电系 * * 第六章 同步电机 第一节 三相同步电动机 一、 三相异步电动机同步运行和同步电动机的工作原理 异步电动机同步运行时转子绕组的接线图 转子绕组作“两并一串”联接，并且通入直流后所建立的磁动势和磁场的基波分布图 凸极式 隐极式 绕线转子异步电动机的转子绕组通入直流电流后，就成为一个电磁铁。 不论旋转磁极与电磁铁在起始时的相对位置如何，结果总是旋转磁极的N极和S极分别与电磁铁的S极和N极相吸。旋转磁极以同步转速旋转，则必然拉着电磁铁也以同步转速旋转。这时异步电动机就作同步运行。 二、同步电动机的基本结构 1、定子 与异步电机定子无太大区别。 2、转子 不计凸极效应时同步电动机矢量图 三、电动势平衡方程式及相量图 电枢反应电抗xa 与漏抗 xσ合并用同步电抗xt 表示。 凸极式同步电动机的矢量图 考虑到凸极效应，为了便于分析，采用所谓双反应理论，即把电枢磁动势矢量 Fa 分解成直轴分量和交轴分量。 凸极式同步电动机的电枢磁动势分布波及其磁密分布波 考虑凸极效应的同步电动机电动势平衡方程式 交轴同步电抗 直轴同步电抗 四、运行特性 （一）功角特性和V 形曲线 1、功角特性 同步电动机的功率平衡关系 为定子铜耗 同步电动机的转矩平衡关系 为功率角 为内功率因数角 为功率因数角 考虑凸极效应，不计定子电阻的同步电动机电动势相量图 式中，m——相数 上式表明，当电源电压U=UN ，励磁电流不变时，同步电动机的电磁功率（或电磁转矩）与功率角的关系如右图所示。这种关系称为同步电动机的功角特性（或矩角特性）。 （或 ）称为基本分量； （或 ）称为附加分量； 理想空载 电动机运行 空载运行时： 电磁转矩最大值 恒功率、变励磁、不计凸极效应时同步电动机的电动势相量图 2、V形曲线 同步电动机的V形曲线是指当电源电压与频率均为额定值时，在输出功率不变的条件下，调节励磁电流If ，定子电流I 会相应地变化，I=f(If) 曲线，形状像英文字母V，称为V 形曲线。 （二）转速特性及起动步骤 平均电磁转矩 无平均电磁转矩的情况 第二节 无换向器电动机——自控式同步电动机 一、分类 1、直流无换向器电动机 2、交流无换向器电动机 二、工作原理 无换向器电动机原本是一台同步电动机，其轴上装有位置传感器，以测定定子和转子磁场和位置，以控制电力电子开关元件的通断。以保证定子脉冲步进磁动势（即电枢磁动势）与转子磁动势（即励磁磁动势）同步转动。 实际上，它变成了一台定、转子位置互换的直流电动机 直流电动机工作原理示意图 有最大电磁转矩 无电磁转矩 有最大电磁转矩 三、特点 1、维护简便 2、调速范围宽 3、控制方便 4、电动机能够使用于条件较恶劣的场合 5、快速性好 第三节 其他同步电动机 一、磁阻同步电动机 磁阻同步电动机的电动势相量图 同步电动机的 会出现磁阻转矩。 钢片 非磁材料 磁阻同步电动机转子图 a)二极式 b)四极式 二、永磁同步电动机 1、转子结构问题 永磁同步电动机的转子结构图 涡轮式 串并联式 纵向式 横向式 2、磁路与参数问题 永磁体为横向结构的永磁同步电动机磁路示意图