电机与电气控制3同步电动机ppt课件.ppt

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1、第一节　同步电动机的基本工作原理和结构一、同步电动机的基本工作原理一般同步电动机的定子和异步电动机的定子相同，即在定子铁心内均匀分布三相对称绕组，如图3-1所示（图中只画出一相绕组）。定子又称电枢，是电动机中产生感应电动势的部分；转子主要由磁极铁心和励磁绕组组成。当励磁绕组通以直流电后，转子即建立恒定磁场。图3-1同步电动机的构造原理图作为电动机，需要在三相定子绕组施加三相交流电压，以使电动机内部产生一个旋转磁场，旋转速度为同步转速，此刻在转子绕组上加上直流励磁电流，转子将在定子旋转磁场的带动下，带动负载沿旋转磁场的方向以相同的转速旋转；转子的转速为：式中，为电动机的极对数；为转子每分钟转数；

2、为交流电源频率。我国电力系统的标准频率为50Hz，电动机的磁极对数为整数，所以同步电动机的转速为一固定值。例如，2极电动机的转速为3000r/min，4极电动机的转速为1500r/min，依此类推。三相同步电动机的工作原理将在第二节详细介绍。二、旋转磁极式同步电动机的基本结构图3-2是旋转磁极式同步电动机的基本结构示意图。其定子又称电枢，与异步电动机结构相同，在定子内槽内嵌放三相对称绕组。凸极式的转子有明显凸出的磁极，气隙是不均匀的，极靴下的气隙较小，极间部分的气隙较大，励磁绕组为集中绕组，一般用于4极以上的电动机。而隐极式的转子做成圆柱形，转子上没有明显凸出的磁极，气隙是均匀的，励磁绕组是分

3、布绕组，转子铁心上有大小齿分开，一般用于2极或4极的电动机。图3-2旋转磁极式同步电动机基本结构示意图三、同步电动机的起动(一)同步电动机不能自行起动同步电动机本身是没有起动转矩的，通电以后，转子不能自行起动。当静止的转子接通电源时，定子绕组通过三相交流电，建立旋转磁场，转子励磁绕组通过直流电而建立固定磁场。由于转子在起动时是静止的，转子磁场静止不动，定子旋转磁场以同步转速n1对转子磁场作相对运动。设通电瞬间，定、转子磁极的相对位置如图3-3a所示。图3-3同步电动机起动时定子磁场对转子磁场的作用由图3-3a所示，定子的旋转磁场以同步转速逆时针方向旋转，此时转子上将产生一个逆时针方向的转矩，欲

4、拖动转子逆时针旋转，由于转子所具有的转动惯量，还来不及转动，而同步转速很快，旋转磁场就已转过去180°，到了图3-3b的位置，定子旋转磁场将吸引转子磁场，顺时针转动。由此可见，在一个周期内，作用在同步电动机转子上的平均转矩为零，因此同步电动机不能自行起动，需要借助其他方法起动。图3-4异步起动法接线原理图起动步骤如下:第一步：将励磁绕组通过一个双刀双掷开关Q2(在图3-4的右侧)合向下面，将励磁绕组通过附加电阻短接，附加电阻的大小约为励磁绕组本身电阻的5~10倍。串电阻的作用主要是：削弱由转子绕组产生的对起动不利的单轴转矩。而起动时励磁绕组开路是很危险的，因为励磁绕组匝数很多，定子旋转磁场将在

5、该绕组产生很高的电压，可能击穿该绕组的绝缘。第二步：合上开关Q1(在图3-4的左侧)，将同步电动机的定子绕组接通三相交流电源。这时定子绕组将在阻尼绕组中产生感应电动势和电流，这个电流与定子旋转磁场相互作用产生异步电磁转矩，同步电动机便当作异步电动机而起动。第三步：当同步电动机的转速接近同步转速(约为0.95n1)时，将开关Q2合向上，切除附加电阻，将励磁绕组改接至直流励磁电源，转子磁极有了确定的极性。这时转子上增加了一个频率很低的交变转矩，依靠定子旋转磁场与转子磁极之间的吸引力产生同步转矩，将同步电动机带入同步转速运行。在同步是动机异步起动时，为了限制过大的起动电流，可以采用减压起动方法，通常

6、采用电抗器或自耦变压器来降压，当电动机接近同步转速时再恢复全压，然后才给予直流励磁，电动机即可进入同步运行。四、同步电动机的额定值额定值是制造厂对电机正常工作给出的使用规定。同步电动机的额定值有:(1)额定容量或额定功率指电动机在额定状态下运行时，输出功率的保证值。同步电动机的额定容量一般都用kW表示。同步调相机则用kV•A或kvar表示。(2)额定电压指电动机在额定运行时的三相定子绕组的线电压，常以kV表示。(3)额定电流指电动机在额定运行时的三相定子绕组的线电流，常以A或kA表示。(4)额定频率我国标准工频为50Hz。(5)额定功率因数指电动机在额定运行时的功率因数。除上述额定值外，铭牌上

7、还列出电动机的额定效率、额定转速、额定励磁电压、额定励磁电流和额定温升等。第二节　三相同步电动机一、三相同步电动机的工作原理三相同步电动机采用旋转磁极式的结构(参见图3-2)。当定子绕组加上三相交流电源时，三相对称绕组中便有了三相对称电流流过，产生旋转速度为的旋转磁场。如果以某种起动方法(例如异步起动法)使转子以接近于同步转速起动，这时在转子励磁绕组中通以直流励磁电流，将产生极性和大小都不变的磁场