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1、第六章 同步电机第1页，共22页，编辑于2022年，星期三转子绕组作“两并一串”联接，并且通入直流后所建立的磁动势和磁场的基波分布图第2页，共22页，编辑于2022年，星期三凸极式隐极式 绕线转子异步电动机的转子绕组通入直流电流后，就成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。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何，结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极相极相吸。旋转磁极以同步转速旋转，则必然拉着电磁铁吸。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
2、旋转。这时异步电动机就作同步运行。也以同步转速旋转。这时异步电动机就作同步运行。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、转子第3页，共22页，编辑于2022年，星期三不计凸极效应时同步电动机矢量图三、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合并用合并用同步电抗同步电抗xt 表示。表示。凸极式同步电动机的矢量图第4页，共22页，编辑于2022年，星期三 考虑到凸极效应，为了便于分析，采用所谓双反应理论，即把电枢磁动考虑到凸极效应，为了便于分析，采用所谓双反
3、应理论，即把电枢磁动势矢量势矢量 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。凸极式同步电动机的电枢磁动势分布波及其磁密分布波第5页，共22页，编辑于2022年，星期三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轴同步电抗交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第6页，共22页，编辑于2022年，星期三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
4、因数角为功率因数角为功率因数角考虑凸极效应，不计定子电阻的同步电动机电动势相量图第7页，共22页，编辑于2022年，星期三式中，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，励磁电流不变时，同步电动机的电磁功率（或电磁转矩）变时，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。这种关系称为与功率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）。同步电动机的功角特性（或矩角特性）。（或（或 ）称为基本分）称为基本分量；量；（或（或 ）称为附加分）称为附加分量；量；第8页，共22页，编辑于2022年，星期三理想空载电动机运行空载运行时：
5、空载运行时：电磁转矩最大值电磁转矩最大值第9页，共22页，编辑于2022年，星期三恒功率、变励磁、不计凸极效应时同步电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形曲线是指当电源形曲线是指当电源电压与频率均为额定值时，在输出电压与频率均为额定值时，在输出功率不变的条件下，调节励磁电流功率不变的条件下，调节励磁电流If，定子电流，定子电流I 会相应地变化，会相应地变化，I=f(If)曲线，形状像英文字母曲线，形状像英文字母V，称为，称为V 形形曲线。曲线。第10页，共22页，编辑于2022年，星期三（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
6、磁转矩的情况第11页，共22页，编辑于2022年，星期三第二节第二节 无换向器电动机无换向器电动机自控式自控式同步电动机同步电动机一、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第12页，共22页，编辑于2022年，星期三二、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轴上装有位置传感器，以测定定子和转子磁场和位置，以控制电力电子开关元件的通断。以保证位置，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）与转子磁定子脉冲步进磁
7、动势（即电枢磁动势）与转子磁动势（即励磁磁动势）同步转动。动势（即励磁磁动势）同步转动。实际上，它变成了一台定、转子位置互换的直流实际上，它变成了一台定、转子位置互换的直流电动机电动机直流电动机工作原理示意图有最大电磁转矩无电磁转矩有最大电磁转矩第13页，共22页，编辑于2022年，星期三第14页，共22页，编辑于2022年，星期三第15页，共22页，编辑于2022年，星期三三、特点三、特点1、维护简便、维护简便2、调速范围宽、调速范围宽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、快速性好第16页，共22页，编辑于2022年，星期三
8、第三节第三节 其他其他同步电动机同步电动机一、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。钢片非磁材料磁阻同步电动机转子图a)二极式 b)四极式第17页，共22页，编辑于2022年，星期三二、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串并联式纵向式横向式第18页，共22页，编辑于2022年，星期三2、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第19页，共22页，编辑于2022年，星期三3、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合成转矩合成转矩第20页，共22页，编辑于2022年，星期三三、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第21页，共22页，编辑于2022年，星期三第六章第六章 结结 束束三相反应式步进电动机的典型结构示意图第22页，共22页，编辑于2022年，星期三