單相異步電動(dòng)機(jī)與三相異步電動(dòng)機(jī)和常用電機(jī)的選擇(編輯修改稿)
2024-11-15 12:55 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 212101 2s i n)11(23s i n3ememdqdemPPxxUxEUP????? ???s i n3 011dem xEUP ?功角特性 功角特性 當(dāng) U1=常數(shù)，改變勵(lì)磁電流 If可改變 E0的大小， 即可改變 Pem1的大小， Pem1與功角之間的關(guān)系見曲 線 1所示；另一部分與勵(lì)磁電流大小無關(guān)，稱為凸極 電磁功率（或稱附加電磁功率），可表示為： ?2s i n)11(23 212dqem xxUP ??功角特性說明 可見，對(duì)于氣隙均勻的隱極轉(zhuǎn)子同步電抗為 xc=xd=xq，所以 Pem2=0。凸極電磁功率 Pem2與功角 之間的關(guān)系如圖曲線 2所示。圖中曲線 3是凸極同步 電動(dòng)機(jī)的功角特性，它是曲線 1和曲線 2的合成，隱 極同步電動(dòng)機(jī)功角特性表達(dá)式為： ?s i n3 01cem xEUP ?同步電動(dòng)機(jī)的功角特性和矩角特性 隱極同步電動(dòng)機(jī)功角特性曲線如圖曲線 1所示。 ? 將功角特性表達(dá)式兩邊同除以同步角速度Ω1可得凸極同步電動(dòng)機(jī)矩角特性： ? 同理隱極同步電動(dòng)機(jī)矩角特性為： ?? 2s i n)11(23s i n3121101dqd xxUxEUT ??????s i n3101??cxEUT同步電動(dòng)機(jī)的矩角特性 ? 以隱極同步電動(dòng)機(jī)為例。在 0θ≤90176。 范圍內(nèi)，同步電動(dòng)機(jī)原運(yùn)行在 A點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的功角為 θ1， T=TL。現(xiàn)電動(dòng)機(jī)所帶負(fù)載出現(xiàn)擾動(dòng)，假設(shè)負(fù)載增大到 TLˊ，這時(shí)轉(zhuǎn)子減速使功角增大至 θ2，產(chǎn)生新的電磁轉(zhuǎn)矩 Tˊ與負(fù)載轉(zhuǎn)矩平衡，即 Tˊ=TLˊ，使電動(dòng)機(jī)繼續(xù)同步運(yùn)行，同理，如果負(fù)載擾動(dòng)消失，電動(dòng)機(jī)要加速使功角恢復(fù)至 θ1，所以電動(dòng)機(jī)能穩(wěn)定運(yùn)行。 同步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行 在 90176。 θ≤180176。 范圍內(nèi)，同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在 B點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的功角為 θ3， T=TL，現(xiàn)電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)擾 動(dòng)，假設(shè)負(fù)載增大到 TLˊ，這時(shí)轉(zhuǎn)子減速使功角增 大至 θ4，此時(shí)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩為 T“， T”TLˊ，則功角 繼續(xù)增大，隨著功角的增大，對(duì)應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩更小， 這樣下去，無法達(dá)到新的平衡，電動(dòng)機(jī)會(huì)出現(xiàn)失步。 從上述分析可見，在 0θ≤90176。 范圍內(nèi)，同步電動(dòng) 機(jī)能穩(wěn)定運(yùn)行；在 90176。 θ≤180176。 范圍內(nèi)，同步電 動(dòng)機(jī)不能穩(wěn)定運(yùn)行， θ=90176。 是穩(wěn)定運(yùn)行和非穩(wěn)定之 間的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。 同步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行說明 ? 實(shí)際產(chǎn)生中要考慮同步電動(dòng)機(jī)應(yīng)具有一定的過載能力，過載能力為： ? 一般過載系數(shù) λm=2～ 3，隱極同步電動(dòng)機(jī)的額定功角 θN=20176。 ～ 30176。 ，凸極同步電動(dòng)機(jī)的額定功角則更小一些。 NNm TT??s in1m a x ??隱極同步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行分析 勵(lì)磁調(diào)節(jié) 電力網(wǎng)的主要負(fù)載是變壓器和三相異步電動(dòng)機(jī)，它們都是感性負(fù)載，不僅要消耗有功功率，還要從電網(wǎng)中吸取滯后的無功功率，使電網(wǎng)功率因數(shù)下降。而由于同步電動(dòng)機(jī)是雙邊勵(lì)磁機(jī)，它可通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，來調(diào)節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的無功電流和功率因數(shù)，從而提高電網(wǎng)的功率因數(shù)。 和 V形曲線 設(shè)忽略定子繞組損耗，在拖動(dòng)恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行時(shí)有 在磁路不飽和情況下有： E0∝ Ff∝ If，電網(wǎng)電壓=U1常數(shù)，同步電抗 xc=常數(shù)，則： E0sinθ=常數(shù)、I1cosφ=常數(shù)。 常數(shù)常數(shù)、 ??????? c o sIU3PPs i nx EU3T以隱極同步電動(dòng)機(jī)為例分析 ? 改變勵(lì)磁電流，可改變功率因數(shù)，圖中畫出了三種不同勵(lì)磁電流情況下的相量，現(xiàn)分析如下：①當(dāng)正常勵(lì)磁時(shí) If，對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電勢(shì)為 E0，電樞相電流 I1和定子相電壓 U1同相位，電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù) cosф=1，無功功率為零，說明電動(dòng)機(jī)只消耗有功功率，不消耗無功功率，電動(dòng)機(jī)對(duì)電網(wǎng)呈純電阻性。 說明 說明 ② 當(dāng)減小勵(lì)磁電流為 If′(If′If)，對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電勢(shì)為 E0′，電樞相電流 I1′滯后定子相電壓 U1φ′相位角，電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù) cosф1，這時(shí)電動(dòng)機(jī)不僅消耗有功功率，還要從電網(wǎng)吸收滯后的無功功率，電動(dòng)機(jī)對(duì)電網(wǎng)呈感性負(fù)載，這種勵(lì)磁方式稱為欠勵(lì)，它加重了電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)，一般不采用這種運(yùn)行方式。 說明 ? ③ 當(dāng)增大勵(lì)磁電流為 If″(If′If)，對(duì)應(yīng)的感應(yīng)電勢(shì)為 E0″，電樞相電流 I1″超前定子相電壓U1φ″相位角，電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù) cosф1，這時(shí)電動(dòng)機(jī)除從電網(wǎng)吸收有功功率，同時(shí)也從電網(wǎng)吸收超前的無功功率，電動(dòng)機(jī)對(duì)電網(wǎng)呈容性負(fù)載，這種勵(lì)磁方式稱為過勵(lì)，這種運(yùn)行方式能提高電網(wǎng)的功率因數(shù)。 同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié) V形曲線 ? 同步電動(dòng)機(jī)的 V形曲線指：在保持電壓 U和負(fù)載 TL不變的條件下，電樞電流 I1與勵(lì)磁電流 If之間的關(guān)系曲線，即 I1=?(If)。 V形曲線可通過試驗(yàn)測(cè)得。 同步電動(dòng)機(jī)的 V形曲線 同步電動(dòng)機(jī)的 V形曲線分析 ? 從圖中可見，不同的負(fù)載對(duì)應(yīng)一條 V形曲線，對(duì)于每條 V形曲線，電樞電流 I1都有一最小值，曲線最低點(diǎn)的功率因數(shù) cosφ=1，是正常勵(lì)磁點(diǎn)，以此點(diǎn)為界，左邊是欠勵(lì)，右邊是過勵(lì)； V形曲線的左上半部分，其功率因數(shù)已超出對(duì)應(yīng)于穩(wěn)定極限的數(shù)值，所以是不穩(wěn)定區(qū)。 同步電動(dòng)機(jī)的 V形曲線分析 ? 同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流應(yīng)如何調(diào)節(jié)則要視電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)電網(wǎng)的實(shí)際情況而定，若電網(wǎng)功率因數(shù)未達(dá)到要求，需要同步電動(dòng)機(jī)提供無功，則電動(dòng)機(jī)應(yīng)工作在過勵(lì)狀態(tài)（但應(yīng)以電樞電流不超過額定值為極限），以提電網(wǎng)的功率因數(shù)；若電網(wǎng)功率因數(shù)已達(dá)到要求，則同步電動(dòng)機(jī)應(yīng)工作在正常勵(lì)磁狀態(tài)，這時(shí)電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)為 電樞電流 I1最
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