电机与拖动技术 刘爱民 第8章.ppt

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1、电机与拖动技术主讲人刘爱民第8章其他交流电动机8.1三相同步电动机8.2三相永磁同步电动机8.3单相异步电动机第8章其他交流电动机8.1三相同步电动机同步电动机也是一种交流电机。主要做发电机用，也可做电动机用，一般用于功率较大，转速不要求调节的生产机械，例如大型水泵，空压机和矿井通风机等。同步电动机按照其结构形式分类有：同步发电机、同步电动机、同步调相机。1）与发电机类似，同步电动机的功率因数可以通过改变励磁电流的大小来调节。如果增大励磁电流使电动机处于过励状态，则励磁磁势增大，而合成磁势的大小是不变的。2）

2、按照磁势平衡原理，电网将输出给电动机一超前电流，该电流在电动机内部将产生去磁性的电枢反应，使得磁势得到平衡。电网输出给电动机超前电流相当于电网从电动机处吸取了滞后电流，正好满足了附近电感性负载的需要，使得电网的功率因数得到补偿。第8章其他交流电动机8.1三相同步电动机3）如果减小励磁电流使电动机处于欠励状态，则励磁磁势也减小，电网必须输出给电动机一滞后电流来产生增磁电枢反应，以保持合成磁势不变。这种情况和异步电机的情况类似，所以同步电动机一般不采用欠励运行。但是同步电动机亦有一些缺点，如起动性能较差，结构上较

3、异步电动机复杂，还要有直流电源来励磁，价格比较贵，维护又较为复杂，所以一般在小容量设备中还是采用异步电动机。在中大容量的设备中，尤其是在低速、恒速的拖动设备中，应优先考虑选用同步电动机。专门用作改变电网功率因数的电动机，不带任何机械负载，这种不带机械负载的同步电动机称之为同步补偿机或同步调相机。同步调相机是在过励情况下空载运行的同步电动机。第8章其他交流电动机8.1三相同步电动机在调速系统中采用同步电机有以下特点：1）同步电机的转速与电源的基本频率之间保持着同步关系→转速精确控制。2）同步电机比异步电机对负载

4、（转矩）扰动具有更强的承受能力，能作出较快反应。3）同步电机转子有励磁，即使在极低的频率下也能运行，调速范围宽。而异步电机：转子电流靠电磁感应产生，频率极低时，难以很好励磁。4）同步电机的功率因数：调节转子励磁，调节电机电流功率因数。8.1.1三相同步电动机的基本结构同步电动机有旋转电枢式和旋转磁极式两种。旋转电枢式应用在小容量电动机中，而旋转磁极式用于大容量电动机中。同步电动机的主要结构由定子部分和转子部分组成。定子部分是同步电动机的电枢。同步电动机转子上装有磁极，分为凸极式和隐极式两种。当励磁绕组通入电流

5、后，转子上产生N、S极。第8章其他交流电动机8.1三相同步电动机1.定子部分由机座，定子铁心和定子绕组三部分组成。其作用是吸收电能，产生旋转磁通势，和三相异步电动机的定子相同。2.转子部分同步电动机的转子结构与异步电动机不同，分两种结构形式，即凸极式和隐极式，凸极式有明显的磁极。适用于极数比较多的情况。隐极式无明显磁极。适用于两极情况，同步电动机很少采用3000r/min的转速，所以一般采用凸极式。a凸极式b隐极式图8-1同步电机的结构示意图第8章其他交流电动机8.1三相同步电动机凸极式转子圆周上安装有若干对

6、凸出的磁极，磁极铁心由1~3mm厚的波钢板冲成冲片后叠压铆成。磁极铁心固定于转子磁轭上，转子磁轭由铸钢或用波钢板冲制叠压而成，套于转子轴上，起导磁和固定磁极的作用。每个磁极铁心上套有励磁线圈，各极的励磁线圈按一定的方式连接起来，构成励磁绕组。两个出线端接在固定于转轴上的两个滑环上，通过电刷与励磁电源相连。凸极式转子的特点是转子与定子之间的气隙不均匀。隐极式转子的轴和铁心为一铸钢加工而成的统一体，是圆柱体。外圆开有槽，嵌放励磁绕组，亦通够滑环和电刷与励磁电源相接。隐极式转子的特点是转子和定子之间的气隙均匀。8.

7、1.2三相同步电动机的基本工作原理第8章其他交流电动机8.1三相同步电动机如果三相交流电源加在三相同步电动机定子绕组时，流过三相对称电流，产生一个在空间以同步转速n旋转的旋转磁通势，称为电枢磁通势。同步电动机的励磁绕组通入直流励磁电流，产生一个与转子相对静止的励磁磁通势。当转子静止时，将电枢磁通势建立的旋转磁场可以用旋转磁极等效。转子励磁绕组通电时建立固定磁场。(a)定子等效极与转子异性磁极的相对位置(b)转子尚未正相转动时定子等效磁极已转至的相对位置图8-2同步电动机起动时平均转矩为零的示意图第8章其他交流

8、电动机8.1三相同步电动机当定子等效磁极与转子异性磁极的相对位置如图8-2(a)所示时，产生一个逆时针方向的电磁转矩和转子具有机械惯性，旋转磁场的速度又高，所以转子尚未正相转动时定子等效磁极已转至某一位置。使得转子又受反向转矩的作用。结果使得转子所受转矩的平均值为零。因而不能自行起动。假如转子以某种方法起动，并使转速接近n1，这时转子的磁场极性与定子旋转磁场极性之间异性对齐(定子S极与转子N极对齐)