电机拖动-09-11

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1、9.1概述:三相异步机的转速与定子电流的频率满足n=60fp的关系,这种电机称为同步电机.特点:同步电机的负载改变时,只要电源频率不变,转速就不变.励磁电源:励磁机提供由交流电源经整流(可控)而得到第九章同步电动机★优点:(相对于异步机)1)功率因数较高并可以调节，可改善电网的功率因数;★同步电机的型号:2)对大功率低转速的电动机,同步电动机的体积要小.TD118/41-6同步定子铁心外径(cm)电动机铁心长度(cm)极数常用的同步电机的型号请见P291★同步电动机的额定数据:PN、UN、IN、co

2、sφN、nN、ηN、fN、UfN、IfN第九章同步电动机9.2同步电机的基本工作原理与结构9.2.1同步电机的基本结构（以汽轮发电机为例）定子铁心：硅钢片叠成。机座：钢板焊接面成，有足够的强度和钢度。电枢绕组：三相对称绕组——铜线制成定子(电枢)转子铁心：采用整块的含铬、镍和钼的合金钢锻成护环：保护励磁绕组受离心力时不甩出励磁绕组：铜线制成滑环：引励磁电流经电刷、滑环进入励磁绕组中心环：支持护环，阻止励磁绕组轴向移动转子第九章同步电动机机械端口转子定子绕组定子铁心电端口ABC第九章同步电动机9.2.

3、2同步电机的基本工作原理与分类一、同步发电机的基本工作原理大小：频率：励磁绕组通入直流电流后建立恒定磁场，原动机拖动转子以转速旋转时，其磁场切割定子绕组而感应交流电动势.相序：由转子的转向决定。波形：由可知，波形取决于的空间分布。第九章同步电动机U2U1W2V1W1V2发电机的物理过程可用图示表示第九章同步电动机二、同步电机的分类按运行方式，同步电机分发电机、电动机和调相机。按结构型式，同步电机分旋转电枢式和旋转磁极式。旋转磁极式同步电机按磁极形状，又分隐极式和凸极式两种。按原动机类别,同步电机分为

4、汽轮发电机、水轮发电机和柴油发电机等。汽轮发电机一般作成隐极式，现代汽轮发电机均为2极，转速为3000转/分钟，水轮发电机采用凸极式，极数多，转速低。同步电动机、柴油发电机和调相机一般作成凸极式。第九章同步电动机9.2.3同步电机的额定值对同步发电机额定值之间关系为：额定运行时加在三相定子绕组上的线电压。指电机额定运行时，输出功率的保证值。同步发电机是指输出的额定视在功率或有功功率，单位是KVA或KW。电动机额定容量是指额定条件下转轴上输出的机械功率，单位是KW。调相机用KVA或Kvar表示。在额定

5、运行状态下三相定子绕组的线电流.第九章同步电动机9.3同步电动机的电磁关系9.3.1同步电动机的磁通势同步电动机的磁通势由励磁磁通势和电枢磁通势两部分合成为了简明阐述同步电动机的磁通势，我们先规定两个轴即d轴（纵轴）：转子N、S极的中心线q轴（横轴）：与横轴垂直第九章同步电动机励磁磁通势相对于转子是静止的，但转子相对于定子以同步转速逆时针方向旋转；而电枢磁通势是三相合成旋转磁通势，也是逆时针方向同步旋转。二者均为空间向量。可见，作用在同步电动机的主磁路上有两个磁通势，这两个磁通势都以同步转速逆时针方

6、向旋转，但二者在空间的位置却不一定相同，可能是一前一后同步旋转。第九章同步电动机设电枢磁通势和励磁磁通势的相对位置已给定如图9.5，由于电枢磁通势与转子无相对运动,可以把电枢磁通势分为两个分量,即纵轴分量和横轴分量.请看图.9.3.2凸极同步电动机的双反应原理：Fa.Faq.Fad.=＋第九章同步电动机从第六章分析可知:电枢磁通势的大小为:Fa＝IWkwP4π2232Fa.I.Iq.Id.=+则纵轴电枢磁通势的大小为：Fad.Fad＝IdWkwP4π2232则纵轴电枢磁通势的大小为：Faq.Faq＝

7、IqWkwP4π2232第九章同步电动机9.3.3凸极同步电动机的电压平衡方程式：I.U.AYXCBZE.Eaq.+++(r1+jx1)=U.E0.Ead.I.研究电机主磁通在定子绕组里感应电动势的情况（以A相为例）。第九章同步电动机9.4.1同步电动机功率因数的调节：第九章同步电动机改变同步电动机的励磁电流。可以改变其功率因数。这是异步机办不到的。9.4同步电动机功率因数的调节：调节功率因数的原理：通过画不同励磁电流下同步电动机的电动势相量图来说明：（分析过程采用隐极式同步机并忽略电动机的各种损耗

8、）E’’0·E0·I●I’●jI’X0●图9.16同步电动机负载不变时，仅改变励磁电流的电动势相量图E0sinθ=常数IcosΦ=常数I’’●Φ’Φ’’E’0·jI’’X0●jIX0●U●说明电动机励磁感应电动势变化的轨迹总是在与电压U平行的虚线上。实质是：电动机定子边的有功电流维持不变，即励磁电流的轨迹总是在与电压U垂直的虚线上。第九章同步电动机从图9.16可知:当改变同步电动机的励磁电流时,其功率因数变化的规律为:(1)当励磁电流为If时,使定子电流与电压同相,称