第19章同步电动机.ppt

同步电动机工作原理 发电机气隙中，电网U的合成磁势F和E0的转子磁势Ff, F的转速由电网f决定 减少转子的机械功率,δ角减小，不计空载损耗，当δ缩小到 0 时，电机理想空载状态。 转子上加上机械负载，则Ff将落后于F,电磁力矩对转子来说是动力矩，电动机状态。 从发电机过渡为电动机，在于转子旋转磁势Ff和合成旋转磁势F之间主从关系的改变。发电状态，功角δ0 ；电动状态，功角δ 0 同步电动机的稳定性及过载能力 19-3??? 同步电动机的优缺点 感性负载从电网吸收大量滞后性电流，使得电网及输电线路有功功率减小、损耗增加、压降增大。 提高功率因数(1)线路上并联电容器；(2) 同步电动机能吸收超前性电流。 电动机处于过励，则Ff增大，F的大小是不变的。电网将输出超前电流Ia，在电动机内部将产生去磁性的电枢反应 电动机处于欠励，则Ff也减小，电网输出给滞后电流来产生增磁电枢反应，保持F不变。同步电动机一般不采用欠励。 如果保持机械负载不变，调节If，对应Ia随之而变，V形曲线。 缺点：起动性能较差，结构上较复杂，直流电源来励磁，维护又较为复杂。 中大容量的设备中，低速、恒速的拖动设备中，选用同步电动机 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。 19-4? 同步电动机的功角特性 同步电动机以凸极转子结构比较多 电动机δ是U超前E0的角度, 将发电机功角特性中的δ用-δ来替代，电磁功率变成负值，电动机状态下是电网向电动机提供有功功率 电动机公式，将负号去掉，功角特性就和发电机的功角特性具有相同的形式： ? 基本电磁转矩和附加电磁转矩 当励磁电流为零时，即E0=0时，仍具有附加电磁转矩。 磁阻同步电动机。转子上没有励磁绕组，是凸极式的，靠它的直轴与交轴磁阻不相等而产生电磁转矩。它的容量一般很小 19-5?同步电动机的异步启动 电磁转矩T倾向于使转子逆时钟转动； 定子磁场已转过180度，电磁转矩T倾向于使转子顺时钟转动。 定子磁场以同步速旋转，转子上的力矩随时间以f = 50Hz作交变，平均转矩为0。 同步电动机是不能自行起动的。（1）定、转子磁场之间相对运动速度很快；（2）转子本身转动惯量的存在。 异步启动法。转子磁极表面装有类似异步电动机鼠笼转子的短路绕组，称之为启动绕组。它的结构型式和同步发电机的阻尼绕组一样。电阻较大的黄铜条做成。同异步电动机的工作原理一样。 加入直流励磁，转子拉入同步的瞬间，转差愈小、惯量愈小，负载愈轻，拉入同步就愈容易。 两个阶段：①异步启动；②加入直流励磁，使得转子拉入同步。 异步启动时，励磁绕组不能开路，匝数较多，感应一危险的高电压，绝缘击穿或引起人身事故。励磁绕组必须短路。串入比本身电阻大（5-10）倍的外加电阻。 19-6? 磁阻同步电动机 磁阻电动机：没有装设励磁绕组的凸极同步电动机，它依靠直轴和交轴两条磁路上磁阻不等而产生电磁转矩。 对凸极转子，转子上不装设励磁绕组，也会存在电磁功率和对应的电磁转矩，其大小为 ? 电磁转矩与功角δ的关系是按(sin2δ)规律变化的。空载情况，TM≈0，磁力线不发生扭弯。 负载，转子直轴落后于定子旋转磁场轴线δ角， 这个磁场被扭歪了。磁通具有使其所经路径的磁阻为最小的性质，使转子直轴方向与定子磁场轴线取得一致, 同转向TM ，和负载转矩平衡。 当δ角增大到90时，气隙磁场又对称分布，其合成转矩又变成零。 反应式同步电动机。 电磁功率和电磁转矩的最大值为： 电机Xd/Xq的数值愈大，则TMmax的数值也愈大 19-7? 开关磁阻电动机 开关磁阻电动机（SR电动机）系双凸极可变磁阻电动机。其定、转子的凸极均由普通的硅钢片叠压而成。转子既非永磁体也无励磁绕组，定子上装设集中绕组，径向相对的两个绕组串联构成一对磁极，称为“一相”。 运行原理遵循“磁阻最小原理”，必须使自己的主轴线与磁极的轴线重合。 依次给C-C‘→A-A’→B-B‘相通电，转子逆着励磁顺序以顺时钟方向连续旋转；依次给B-B’ →A-A‘→C-C’相通电，沿逆时钟方向旋转。 SR电动机的转向取决于相绕组通电的顺序。 开关器件S1/S2导通时，A-A相绕组从直流电源Us吸收电能，而当S1/S2关断时，绕组电流经续流二极管D1/D2继续流通，并回馈给电源Us。SR电动机具有再生作用，系统效率高。 SR电动机结构简单、坚固，工作可靠，效率高。 第19章　同步电动机 19.1 同步电动机 19. 同步电动机和同步调相机 一、同步电机的可逆原理 同步电机运行于发电机状态时，如图所示。 转子磁极轴线超前定子合成磁极轴线，δ0，电机把机械能转变成电能。 同步电机的运行