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1、电机及拖动基础电机及拖动基础本讲稿第一页，共二十二页转子绕组作转子绕组作“两并一串两并一串”联接，联接，并且通入直流后所建立的磁动并且通入直流后所建立的磁动势和磁场的基波分布图势和磁场的基波分布图2本讲稿第二页，共二十二页凸极式凸极式隐极式隐极式 绕线转子异步电动机的转子绕组通入直流电流后，绕线转子异步电动机的转子绕组通入直流电流后，就成为一个电磁铁。就成为一个电磁铁。不论旋转磁极与电磁铁在起始时的相对位置如不论旋转磁极与电磁铁在起始时的相对位置如何，结果总是旋转磁极的何，结果总是旋转磁极的N极和极和S极分别与电磁铁的极分别与电磁铁的S极和极和N极相吸。旋转磁极以同步转速旋转，则必然拉极相吸。
2、旋转磁极以同步转速旋转，则必然拉着电磁铁也以同步转速旋转。这时异步电动机就作同着电磁铁也以同步转速旋转。这时异步电动机就作同步运行。步运行。二、同步电动机的基本结构二、同步电动机的基本结构1、定子、定子与异步电机定子无太大区别。与异步电机定子无太大区别。2、转子、转子3本讲稿第三页，共二十二页不计凸极效应时同不计凸极效应时同步电动机矢量图步电动机矢量图三、电动势平衡方程式及相量图三、电动势平衡方程式及相量图电枢反应电抗电枢反应电抗xa 与漏抗与漏抗 x合并合并用同步电抗用同步电抗xt 表示。表示。凸极式同步电凸极式同步电动机的矢量图动机的矢量图4本讲稿第四页，共二十二页 考虑到凸极效应，为了便
3、于分析，采用所谓双反应理论，即把电枢磁动势考虑到凸极效应，为了便于分析，采用所谓双反应理论，即把电枢磁动势矢量矢量 Fa 分解成直轴分量和交轴分量分解成直轴分量和交轴分量。凸极式同步电动机凸极式同步电动机的电枢磁动势分布的电枢磁动势分布波及其磁密分布波波及其磁密分布波5本讲稿第五页，共二十二页考虑凸极效应的同步电动机电动势平衡方程式考虑凸极效应的同步电动机电动势平衡方程式交交轴同步电抗轴同步电抗直轴同步电抗直轴同步电抗四、运行特性四、运行特性（一）功角特性和（一）功角特性和V 形曲线形曲线1、功角特性、功角特性同步电动机的功率平衡关系同步电动机的功率平衡关系为定子铜耗为定子铜耗6本讲稿第六页，
4、共二十二页同步电动机的转矩平衡关系同步电动机的转矩平衡关系为功率角为功率角为内功率因数角为内功率因数角为功率因数角为功率因数角考虑凸极效应，不计定子电阻考虑凸极效应，不计定子电阻的同步电动机电动势相量图的同步电动机电动势相量图7本讲稿第七页，共二十二页式中，式中，m相数相数上式表明，当电源电压上式表明，当电源电压U=UN，励磁电流不变时，励磁电流不变时，同步电动机的电磁功率（或电磁转矩）与功率同步电动机的电磁功率（或电磁转矩）与功率角的关系如右图所示。这种关系称为同步电动角的关系如右图所示。这种关系称为同步电动机的功角特性（或矩角特性）。机的功角特性（或矩角特性）。（或（或 ）称为基本分）称为
5、基本分量；量；（或（或 ）称为附加分）称为附加分量；量；8本讲稿第八页，共二十二页理想空载理想空载电动机运行电动机运行空载运行时：空载运行时：电磁转矩最大值电磁转矩最大值9本讲稿第九页，共二十二页恒功率、变励磁、不恒功率、变励磁、不计凸极效应时同步电计凸极效应时同步电动机的电动势相量图动机的电动势相量图2、V形曲线形曲线同步电动机的同步电动机的V形曲线是指当电源电形曲线是指当电源电压与频率均为额定值时，在输出功率压与频率均为额定值时，在输出功率不变的条件下，调节励磁电流不变的条件下，调节励磁电流If，定，定子电流子电流I 会相应地变化，会相应地变化，I=f(If)曲曲线，形状像英文字母线，形状
6、像英文字母V，称为，称为V 形曲形曲线。线。10本讲稿第十页，共二十二页（二）转速特性及起动步骤（二）转速特性及起动步骤平均电磁转矩平均电磁转矩无平均电磁无平均电磁转矩的情况转矩的情况11本讲稿第十一页，共二十二页第二节第二节 无换向器电动机无换向器电动机自控式同步电动机自控式同步电动机一、分类一、分类1、直流无换向器电动机、直流无换向器电动机2、交流无换向器电动机、交流无换向器电动机12本讲稿第十二页，共二十二页二、工作原理二、工作原理 无换向器电动机原本是一台同步电动机，其轴无换向器电动机原本是一台同步电动机，其轴上装有位置传感器，以测定定子和转子磁场和位置，上装有位置传感器，以测定定子和
7、转子磁场和位置，以控制电力电子开关元件的通断。以保证定子脉冲以控制电力电子开关元件的通断。以保证定子脉冲步进磁动势（即电枢磁动势）与转子磁动势（即励步进磁动势（即电枢磁动势）与转子磁动势（即励磁磁动势）同步转动。磁磁动势）同步转动。实际上，它变成了一台定、转子位置互换的直实际上，它变成了一台定、转子位置互换的直流电动机流电动机直流电动机工直流电动机工作原理示意图作原理示意图有最大电有最大电磁转矩磁转矩无电磁转矩无电磁转矩有最大电有最大电磁转矩磁转矩13本讲稿第十三页，共二十二页14本讲稿第十四页，共二十二页15本讲稿第十五页，共二十二页三、特点三、特点1、维护简便、维护简便2、调速范围宽、调速
8、范围宽3、控制方便、控制方便4、电动机能够使用于条件较恶劣的场合、电动机能够使用于条件较恶劣的场合5、快速性好、快速性好16本讲稿第十六页，共二十二页第三节第三节 其他同步电动机其他同步电动机一、磁阻同步电动机一、磁阻同步电动机磁阻同步电动机磁阻同步电动机的电动势相量图的电动势相量图同步电动机的同步电动机的会出现磁阻转矩会出现磁阻转矩。钢片钢片非磁材料非磁材料磁阻同步电动机转子图磁阻同步电动机转子图a)a)二极式二极式 b)b)四极式四极式17本讲稿第十七页，共二十二页二、永磁同步电动机二、永磁同步电动机1、转子结构问题、转子结构问题永磁同步电动机的转子结构图永磁同步电动机的转子结构图涡轮式涡
9、轮式串并联式串并联式纵向式纵向式横向式横向式18本讲稿第十八页，共二十二页2、磁路与参数问题、磁路与参数问题永磁体为横向结构的永磁同步电动机磁路示意图永磁体为横向结构的永磁同步电动机磁路示意图19本讲稿第十九页，共二十二页3、起动问题、起动问题永磁同步电动机起动特性永磁同步电动机起动特性1异步转矩异步转矩2发电机制动转矩发电机制动转矩3磁阻转矩磁阻转矩4合成转矩合成转矩20本讲稿第二十页，共二十二页三、步进电动机三、步进电动机三相反应式步进电动机示意图三相反应式步进电动机示意图位置一位置一位置二位置二位置三位置三21本讲稿第二十一页，共二十二页第六章第六章 结结 束束三相反应式步进电动三相反应式步进电动机的典型结构示意图机的典型结构示意图22本讲稿第二十二页，共二十二页