功率因数-世纪电源网.PPT

若是隐极式同步电动机，因Xd =Xq ，功角特性和矩角特性的表达式为 第10章 交流同步电机 10.3.4 稳定运行问题 下面以隐极同步电动机为例来讨论同步电动机的稳定运行问题。由图可见，当电动机拖动负载运行在? = 0?～90?的范围内，电动机能够稳定运行；当电动机拖动负载运行在? = 90?～180?的范围内，电动机不能够稳定运行。 第10章 交流同步电机 如果与异步电动机一样，将最大电磁转矩Tem与额定电磁转矩TN之比，称为过载倍数，用? 表示。 （10-30） 可见， 为了满足过载限制的要求， 隐极同步电动机额定运行时， 。对于凸极同步电动机，额定运行时的功率角还要小些。 第10章 交流同步电机 例10-1 例10-2 10.4 同步电动机的工作特性 10.4.1 功率因数调节 当同步电动机接在交流电源上，可以认为电源的电压Us以及频率f1都保持不变。另外，假设同步电动机拖动的负载转矩也保持不变，那么仅改变同步电动机的励磁电流If ，就能调节同步电动机的功率因数。下面以隐极同步电动机为例进行分析。 （10-31） 这说明当同步电动机只改变励磁电流If时，电动势E0的大小及相位也要跟着改变，以满足上式的关系。 第10章 交流同步电机 当负载转矩不变时，由于同步电动机的转速恒定不变，所以同步电动机的输出功率不变。在忽略电机中的各种损耗的情况下，同步电动机的输入功率与输出功率相等。于是有 （10-32） 上式的物理意义是：在只改变励磁电流的情况下，同步电动机定子绕组中电流的有功分量保持不变。 根据式（10-31）和式（10-32）所确定的条件可画出隐极同步电动机在三种不同励磁电流时的相量图，如图10-18所示。 在电压Us 不变的条件下，必有 第10章 交流同步电机 当改变同步电动机的励磁电流时，能够改变同步电动机的功率因数，这点是三相异步电动机所不具备的。 当改变励磁电流时，同步电动机功率因数变化的规律可以分为三种情况，即正常励磁状态、欠励状态和过励状态。同步电动机拖动负载运行时，一般要过励，至少运行在正常励磁状态，不要让它运行在欠励状态。 第10章 交流同步电机 10.4.2 U形曲线 同步电动机的U形曲线是指当电源电压和电源的频率均为额定值时，在输出功率不变的条件下，调节励磁电流If 时定子电流Is的相应变化。 第10章 交流同步电机 对每条U形曲线，定子电流有一最小值，这时定子仅从电网吸收有功功率，功率因数 。把这些点连起来，称为 线。它微微向右倾斜，说明输出为纯有功功率情况下， 输出功率增大的同时，必须相应地增加一些励磁电流。这样， 线可作为分界线，在线的左边是欠励区，右边是过励区。 当同步电动机带一定负载时， 若减小励磁电流If，电动势E0、电磁功率 Pem减小。当Pem减小到一定程度，θ超过90?， 电动机就失去同步，如图10-19中虚线所示的不稳定区。从这个角度来看，同步电动机最好也不运行于欠励状态。 第10章 交流同步电机 10.5 永磁式同步电动机* 世界上第一台电机就是永磁电机，但是早期的永磁材料磁性能很差，致使永磁电机体积很大，非常笨重，因而很快就为电励磁式电机所取代。近年来，随着稀土永磁材料的快速发展，特别是第三代稀土永磁材料钕铁硼（Nd-Fe-B）的问世，给永磁电机的研究和开发带来了新的活力。从20世纪80年代初开始，各工业发达国家竟相研制高性能永磁电机，其中永磁式同步电动机以其高效节能的优点而备受青睐。目前在运动控制系统中普遍使用的永磁式同步电动机主要有两大类：正弦波永磁同步电动机（简称永磁同步电动机）和梯形波永磁同步电动机（又称无刷直流电动机）。 第10章 交流同步电机 10.5.1 正弦波永磁同步电动机 1. 基本结构 正弦波永磁同步电动机包括定子和转子两部分。定子部分与一般交流同步电动机的定子相同，转子部分则采用永磁体励磁。 第10章 交流同步电机 同步电动机的主要参数同步电抗Xd、Xq决定于磁路的磁导，在电励磁同步电动机中， Xd Xq 。但在永磁同步电动机中，情况有所不同，因为在直轴磁路中有永磁体， 永磁体的磁导率很低，其导磁性能与空气相似，因而大大减小了直轴电枢反应的作用，表现为Xd较小；而在交轴磁路中，主要