电机与拖动 教学课件 作者 刘玫 孙雨萍_ 第7章 三相同步电机1.ppt

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1、内容简介7.1三相同步电机的基本运行原理、结构与定额。7.2三相同步电动机的电枢反应。7.3三相同步电动机的电动势平衡方程式、等效电路与相量图。7.4三相同步发电机的电动势平衡方程式、等效电路与相量图。7.5三相同步电动机的矩角特性。7.6三相同步电动机的功率因数调节与V形曲线。7.7三相同步电动机的起动。电机与拖动第7章三相同步电机三相同步电机也是一种三相交流电机，它的转子转速和定子电流的频率之间满足方程式同步电机主要作为发电机使用，作为电动机使用主要用来拖动功率较大、转速不需要调节的生产机械。（如：空

2、气压缩机、矿井送风机、球磨机及电动发电机组等。）大功率的同步电动机和同容量的异步电动机相比，具有特殊的优点：（1）同步电动机的功率因数较高，且可以做到是超前的，故运行时能够改善电网的功率因数。而异步电动机的功率因数只能是滞后的，不能改善电网的功率因数。（2）对大功率低转速的电动机，同步电动机的体积比异步电动机的要小些。电机与拖动7.1三相同步电机的结构、工作原理及额定数据1、定子：三相同步电机的定子结构与三相异步电动机定子相同，也是由定子铁心、定子绕组、机座和端盖等部件组成。a)凸极式同步电机b)隐极式同

3、步电机电机与拖动2、转子：同步电机的转子结构与异步电机不同，它有两种结构型式，即凸极式和隐极式，如图7-1所示。图7-1三相同步电机的转子结构7.1.1同步电机的结构1、同步发电机的工作原理：三相同步电机具有可逆性，亦即接在同一电网上的同步电机即可以运行在电动机状态，也可以运行在发电机状态，或是同步调相机状态。由原动机拖动转子以恒速n1旋转，转子通入直流励磁电流励磁，在旋转过程中磁场切割定子三相对称绕组，在三相绕组中产生三相对称电动势，成为三相交流电源。三相交流电势的有效值相等，为；频率相同，为；在相位上

4、互差电角度；相序取决于电机的旋转方向。此时，原动机输入的机械能通过内部的电磁作用转换成电功率输出。图7-2三相同步发电机运行原理7.1.2三相同步电机的工作原理接直流电源2、同步电动机的工作原理：定子对称三相绕组接到三相电源上,产生一个在空间以同步速旋转的旋转磁动势。转子绕组接在直流电源上，产生励磁磁动势。假设同步电动机以某种方式使转子升至同步速，合成磁势以同步速在气隙中旋转。转子的转速始终与定子旋转磁场的同步速相同，故称为同步电动机。转子磁极的轴线滞后于异性气隙合成磁极的轴线空间角度，此角度由转子轴上负

5、载转矩的大小决定，当负载转矩改变时，的大小随之改变。7.1.2三相同步电机的工作原理等效合成磁极将与转子磁极异性相吸，转子在气隙合成磁极的磁拉力下以同步速旋转。同步电动机将输入的电功率转换成机械功率输出。接三相交流电源接直流电源图7-4同步调相机运行原理3、同步调相机：若同步电机的定子边加三相交流电，转子边接直流电源励磁，转子轴上未带任何机械负载，则同步电机将工作在同步调相机状态，此时，通过调节同步调相机的转子直流励磁电流，便可以改变向电网输出无功功率的大小和性质。7.1.2三相同步电机的工作原理电机与拖

6、动接直流电源接三相交流电7.1.4同步电机的额定数据额定功率：对于同步电动机，额定功率是指额定状态下转子轴上输出的机械功率；对于同步发电机，额定功率是指额定状态下定子侧输出的有功电功率；此外，还包括：转子额定励磁功率、额定励磁电压以及额定温升等。额定效率：额定状态下同步电机的输出功率与输入功率之比。额定转速(r/min)：即为同步速；额定频率(Hz)：我国规定的额定频率为50HZ;额定功率因数：额定状态下定子侧的功率因数；额定电流：额定状态下定子绕组的线电流；额定电压：额定状态下定子绕组的线电压；对于三相

7、同步电动机：对于三相同步发电机：额定数据之间满足下列关系式：电机与拖动7.1.4同步电机的额定数据7.2三相同步电动机的电枢反应7.2.1三相同步电动机空载时的磁场空载：同步电机空载运行时，电枢电流基本为零。若在转子绕组内通以直流励磁电流，则转子的直流励磁磁势（或安匝数）为：，称为励磁磁势，它产生的磁场称为主磁场。由励磁磁势建立主磁场并产生主磁通和漏磁通.图7-5同步电动机空载时的磁场分布电机与拖动其中，为定子绕组的匝数和绕组系数，为定子绕组感应电势的频率，它由下式确定：主磁通以同步速切割定子绕组，在其中

8、产生感应电势其值由下式表示电机与拖动磁势和磁场是空间分布函数，磁通、电势和电流是时间函数。由于只考虑基波分量，因此，可以分别用空间矢量和时间相量表示。又因为二者都有相同的角速度，所以可以将二者画在同一坐标平面图上，这种图称为时空相量图，图7-6同步电动机空载时的时空相量图图中，+A表示A相绕组的轴线。+j表示时间轴。7.2.2三相同步电动机负载时的电枢反应电枢反应：三相同步电动机带上负载后，定子绕组中有了对称三相电流，产生了一