交流同步電機ppt課件(編輯修改稿)
2025-06-08 02:22 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ① ② π /2 ③ Te 圖 1 0 1 2 凸 極 同 步 電 動 機 的 功 角 特 性123勵磁電磁功率 1 凸極電磁功率 2 26 上式所示凸極同步電動機的電磁功率 Pem 中， 第一項與勵磁電流 If 的大小有關(guān)，稱為 勵磁電磁功率 。第二項與勵磁電流 If 的大小無關(guān)，是由參數(shù) 引起的， 這部分功率只有凸極同步電動機才有，而對隱極同步電動機則不存在， 所以該電磁功率稱為 凸極電磁功率 。 第一項勵磁電磁功率是主要的，第二項凸極電磁功率比第一項小得多。 圖 1012中 曲線 3是總的電磁功率 Pem與 θ角的關(guān)系曲線，可見與 Pem最大值所對應(yīng)的 θ角小于 90186。 qd XX ?第 10章 交流同步電機 27 電磁轉(zhuǎn)矩與矩角特性 首先根據(jù)第 3章所介紹的電磁轉(zhuǎn)矩通用公式來推導(dǎo)同步電動機電磁轉(zhuǎn)矩的表達式。電磁轉(zhuǎn)矩的通用公式為 sssr2pe s in2π ?FΦnT ?式中 —— 電機極對數(shù)； —— 每極合成磁通； —— 定子磁動勢幅值； —— 定子磁動勢與合成磁動勢間的夾角。 pnsrΦsFs?這里，因為 ，由式（ 102）可得 as FF ?spW11s3π2 InkNF ?第 10章 交流同步電機 28 由第 9章的式（ 98），以及圖 1013所示同步電動機的磁動勢關(guān)系，可得 W111δsr π2 kNfEΦ??δs 2π ?? ??第 10章 交流同步電機 內(nèi)功率因數(shù)角 0?Eδ?E sXsIj?s?Us?I?sF?srF ?rFs?1?δ?圖 1 0 1 3 同 步 電 動 機 的 磁 動 勢 關(guān) 系29 把上述三式代入電磁轉(zhuǎn)矩的通用公式，可得 1δsδeco s3??IET ?式中 —— 同步角速度。 不計定子電阻時， ，且 ，因此上式可以寫成 11ssec o s3??IUT ?p11π2nf????? ? EUs δ1 ?? ?（ 1023） （ 1024） 第 10章 交流同步電機 30 根據(jù)功率與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系， 同樣可以導(dǎo)出電磁轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)矩平衡方程。 與異步電動機一樣，電磁轉(zhuǎn)矩 Te等于電磁功率 Pem與電機角速度 ω之比，但對于同步電動機，其轉(zhuǎn)速即為同步轉(zhuǎn)速，因此 第 10章 交流同步電機 （ 1025） 11ss1emec o s3???IUPT ??此式與上式是完全一致的。 31 （ 1026） 將式（ 1016）等號兩邊同除以 ω1，即得到同步電動機的轉(zhuǎn)矩平衡方程 0e2 TTT ??式中 T0—— 空載轉(zhuǎn)矩。 將電磁功率的表達式（ 1020）代入式（ 1025），得到的電磁轉(zhuǎn)矩為 ? ?????2si n23si n3qd1qd2sd1s0e XXXXUXUET ??? （ 1027） 第 10章 交流同步電機 功角特性表達式與矩角特性表達式之間僅相差一個常數(shù) ω1 ，所以圖 1012中的功角特性曲線也可視為矩角特性曲線。 32 若是隱極式同步電動機，因 Xd =Xq ，功角特性和矩角特性的表達式為 ?s in3c0em XUEP s? ?? s in3 1s0edXUET ?第 10章 交流同步電機 ? ? 0 Pem ② π /2 Tm Te ① 圖 1 0 1 4 隱 極 同 步 電 動 機 的 矩 角 特 性12em33 穩(wěn)定運行問題 下面以 隱極同步電動機 為例來討論同步電動機的穩(wěn)定運行問題。由圖可見，當電動機拖動負載運行在 ? = 0?～ 90?的范圍內(nèi)，電動機能夠穩(wěn)定運行；當電動機拖動負載運行在 ? = 90?～ 180?的范圍內(nèi)，電動機不能夠穩(wěn)定運行。 第 10章 交流同步電機 ? ? 0 Te2 π /2 Te Te1 ?2 ?1 ? ? 0 Te3 π /2 Te Te4 ?4 ?3 圖 1 0 1 5 同 步 電 動 機 運 行 分 析a )b )oooo 1 8 0~90)b90~0)a ?? ??34 如果與異步電動機一樣，將最大電磁轉(zhuǎn)矩 Tem與額定電磁轉(zhuǎn)矩TN之比，稱為過載倍數(shù)，用 ? 表示。 oemNNsin 9 0 2 ~ 3 .5sinTT? ?? ? ?（ 1030） 可見， 為了滿足過載限制的要求， 隱極同步電動機額定運行時， 。 對于凸極同步電動機，額定運行時的功率角還要小些 。 ooN ~30??第 10章 交流同步電機 例 101 例 102 35 同步電動機的工作特性 功率因數(shù)調(diào)節(jié) 當同步電動機接在交流電源上，可以認為電源的電壓 Us以及頻率 f1都保持不變。另外，假設(shè)同步電動機拖動的負載轉(zhuǎn)矩也保持不變，那么 僅改變同步電動機的勵磁電流 If ，就能調(diào)節(jié)同步電動機的功率因數(shù)。 下面以 隱極同步電動機 為例進行分析。 （ 1031） 常數(shù)?? ?? s in3d1s0e XUET 常數(shù)??s in0E 這說明當同步電動機只改變勵磁電流 If時，電動勢 E0的大小及相位也要跟著改變，以滿足上式的關(guān)系。 第 10章 交流同步電機 36 當負載轉(zhuǎn)矩不變時，由于同步電動機的轉(zhuǎn)速恒定不變，所以同步電動機的輸出功率不變。在忽略電機中的各種損耗的情況下，同步電動機的輸入功率與輸出功率相等。于是有 （ 1032） 上式的物理意義是： 在只改變勵磁電流的情況下，同步電動機定子繞組中電流的有功分量保持不變。 根據(jù)式（ 1031）和式（ 1032）所確定的條件可畫出隱極同步電動機在 三種不同勵磁電流時 的相量圖，如圖 1018所示。 常數(shù)?? 11 co s3 ?ss IUP在電壓 Us 不變的條件下，必有 常數(shù)?1co s ?sI
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