《电机与拖动基础 课件》12电机拖动第十二章(同步电动机).ppt

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1、第十二章同步电动机同步电动机同步电机的基本结构和工作原理同步调相机同步电动机的起动同步电动机的特性同步电动机的功率和转矩关系同步电动机内部的电磁关系同步电动机掌握同步电机的基本结构和工作原理。掌握同步电动机的分析方法及分析结果。掌握功角的概念及意义，矩角特性及其应用。熟练掌握同步电动机的U型曲线及其意义。掌握工作特性中的cos=f（P2）曲线形状及其意义。了解同步电动机的起动方法；一般掌握同步调相机。本章要求：第一节同步电动机的基本结构和工作原理一、同步电动机的基本结构1.定子：主要由铁心和电枢绕

2、组构成定子铁心是由硅钢片叠成，它构成电机磁路的一部分。电枢绕组是三相对称绕组，由高强度漆包线绕成，它构成电机的电路。UVWU’V’W’VWW’UU’V’U’UW’VV’WY接法接法WW’U’V’VU接线盒注意：首尾端不能接反！定子三相绕组接线方式WUVU’V’W’U定子U’VV’WW’转子：由铁心、直流励磁绕组、滑环和电刷等构成。按结构型式分成凸极式转子和隐极式转子凸极式转子隐极式转子隐极式转子凸极转子隐极转子d轴q轴d轴q轴特点：气隙不均匀特点：气隙均匀转子结构特点定子三相对称绕组，加三相对称电

3、压，流入三相对称电流，产生旋转磁场N1、S1。旋转磁场的转速为转子励磁绕组，加直流电压，产生恒定磁场N2、S2。定子磁场N1、S1与转子磁场N2、S2之间产生磁拉力，从而产生电磁力矩拖动转子与定子磁场同步旋转。原理动画二、同步电动机的工作原理同步电动机的工作原理(磁力线分布)三、同步电动机的额定数据⑴额定容量PN是指轴上输出的有功功率，单位为KW。⑵额定电压UN指加在定子绕组上的线电压，单位为V。⑶额定电流IN电动机额定运行时，流过定子绕组的线电流，单位为A。⑷额定功率因数cosN,电动机额定运行

4、的功率因数。⑸额定转速nN,电动机额定运行时转子转速单位为r/min。⑹额定效率ηN,电动机额定运行效率。此外，同步电动机铭牌上还给上额定频率fN；额定励磁电压UfN；额定励磁电流IfN等数据。同步机录像第二节同步电动机内部的电磁关系一、隐极同步电动机电磁分析和相量图1、电磁分析同步电动机带负载运行，定转子电流产生两个旋转磁场，它们相对静止，只在定子中感应电势。FδF0Fan定子电磁关系转子IfF0E0定子Fδ=F0+Fa由于定、转子磁场在空间相对静止，故E转子IfF0Eδ定子IaFaFδФδ

5、磁路不饱和时,可用叠加原理Eδ=E0+EaIaEaFaФa2、基本方程磁路不饱和时气隙磁场在定子中的感应电势故而漏感电势r1定子一相绕组电阻为r1F0FδFan在给定的参考方向下，定子一相绕组的电压平衡方程式为1aa01rIEEEU+---=sr1aaaa0IxjIxjIE+++-=s式中xa称为电枢反应电抗，对应旋转磁势磁路.x定子漏电抗，与定子漏磁通的磁路对应。r1xa>>x3、等效电路和相量图定子一相等效电路为一般同步电动机容量都较大，电阻r1很小，忽略之，得aaa0xjIxjIE++-=

6、sca0xjIE+-=式中xc称为隐极同步电机的同步电抗。与等效电路对应的相量图(忽略r1）为：+-jxc解：（1）oABC例、隐极同步电动机，PN=6300KW,UN=10000V(Y),IN=417A,cosN=0.9(超前),IfN=404A,xc=14（E0If）求：（1）额定效率N；（2）额定无功功率；E0。例、隐极同步电动机，PN=6300KW,UN=10000V(Y),IN=417A,cosN=0.9(超前),IfN=404A,xc=14（E0If）求：（1）额定效率N

7、；（2）额定无功功率；E0。解：+-jxc三、凸极同步电动机的方程1、双反应理论隐极机，气隙均匀，无论Fa在何处(位置由Ia确定)，a的磁阻都相等，所以电势Ea数值确定不变。XASNFa凸极机，气隙不均匀，Fa在不同位置，a的磁阻不相等，所以电势Ea数值不容易确定。AXFaN2S2d轴q轴当Fa处于d轴或q轴方向时，其对应磁路的磁阻为确定已知值（从设计或实验可知）；所以可将Fa向d轴或q轴方向分解，使其对应的磁路的磁阻固定，产生的磁场和电势容易确定。N2S2d轴q轴Fa向d轴或q轴方向分解后

8、，产生的电势确定，其电磁关系为：IdFadadIqFaqaqXad：直轴电枢反应电抗，Xaq：交轴电枢反应电抗。xad>xaq这种把电枢反应磁势Fa分解的方法称为双反应理论2、定子一相等效电路r1+-jx3、方程xd=xad+x，叫直轴同步电抗xq=xaq+x，叫交轴同步电抗隐极机xd=xq=xc4、相量图qd确定d、q轴，分解Ia1）已知-E0、Ia，Ia超前-E02）已知U1、Ia，Ia超前U1,忽略r1qd第三节同步电动机的功率方程及功角特性一、功