控制電機(jī)同步電動(dòng)機(jī)(編輯修改稿)
2025-06-09 00:39 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 I = f（ If） 0?emP39。emPemP39。emP磁勵(lì)常正IfI01c o s ??滯后欠勵(lì)超前過(guò)勵(lì)39。39。ememem PPP ??區(qū)域不穩(wěn)定090??第 9章 同 步 電 動(dòng) 機(jī) ***由于 電網(wǎng)上的負(fù)載多為感性負(fù)載 （感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和變壓器），它們從電網(wǎng)中吸收感性的無(wú)功功率。 同步電動(dòng)機(jī)工作 在過(guò)勵(lì)狀態(tài)下，從電網(wǎng)中吸收容性的無(wú)功功率，則可向其它感性負(fù)載提供感性的無(wú)功功率，從而提高功率因數(shù) ，這是同步電動(dòng)機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)。 因此，為改善電網(wǎng)功率因數(shù)和提高電機(jī)過(guò)載能力，同步電動(dòng)機(jī)的額定功率因數(shù)一般設(shè)計(jì)為 1~(超前 )。 第 9章 同 步 電 動(dòng) 機(jī) 95 同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) *** 一、同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 同步電動(dòng)機(jī)的定、轉(zhuǎn)子通電，定子三相繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)。假設(shè)起動(dòng)瞬間，定、轉(zhuǎn)子磁極的相對(duì)位置如圖 911a所示。起動(dòng)瞬間，轉(zhuǎn)子是靜止的，轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)也是靜止的，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以同步速對(duì)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生 逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)矩 。而 轉(zhuǎn)子存在慣性 ，一下子達(dá)不到同步速。這時(shí)定子的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)已經(jīng)轉(zhuǎn)過(guò) 180176。 到了圖 911b，這時(shí)轉(zhuǎn)子上又產(chǎn)生一個(gè) 順時(shí)針轉(zhuǎn)矩 。 第 9章 同 步 電 動(dòng) 機(jī) 可見(jiàn)在一個(gè)周期內(nèi)，作用在同步電動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)子上的平均起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為零 。 所以， 同步電動(dòng)機(jī)就不能自行起動(dòng) 。 第 9章 同 步 電 動(dòng) 機(jī) 圖 911 同步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)定子磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的作用 第 9章 同 步 電 動(dòng) 機(jī) 同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法有三種： 輔助電動(dòng)機(jī)起動(dòng)法、變頻起動(dòng)法和異步起動(dòng)法 。 主要介紹應(yīng)用較廣的 異步起動(dòng)法 。 ***異步起動(dòng)法就是在凸極式同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子極靴上裝一個(gè)起動(dòng)繞組 (阻尼繞組 )來(lái)獲得起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 ，利用異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)原理來(lái)起動(dòng)，如圖 911a所示。 第 9章 同 步 電 動(dòng) 機(jī) 圖 912 同步電動(dòng)機(jī)異步起動(dòng)法的原理接線圖 第 9章 同 步 電 動(dòng) 機(jī) 具體步驟如下： (1)首先將同步電動(dòng)機(jī)的 勵(lì)磁繞組通過(guò)一個(gè)附加電阻短接 ，該 附加電阻約為勵(lì)磁繞組電阻的10倍 ，并且 勵(lì)磁繞組不能開(kāi)路 。 因?yàn)閯?lì)磁繞組的匝數(shù)很多，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)將在該繞組中感應(yīng)很高的電壓，可能擊穿勵(lì)磁繞組的絕緣。 第 9章 同 步 電 動(dòng) 機(jī) (2)將定子繞組通以三相交流電源， 建立旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) ，在轉(zhuǎn)子的起動(dòng)繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及電流，此電流與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用而產(chǎn)生異步電磁轉(zhuǎn)矩 ——異步起動(dòng) 。 (3)當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)的 轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時(shí) （達(dá)95%n1時(shí)），將附加電阻切除，勵(lì)磁繞組與直流電源連接，依靠同步轉(zhuǎn)矩保持電動(dòng)機(jī)同步運(yùn)行 ——牽入同步 。 第 9章 同 步 電 動(dòng) 機(jī) 在同步電動(dòng)機(jī)異步起動(dòng)時(shí)，為了限制起動(dòng)電流，可 采用減壓起動(dòng) 。 通常 采用自耦變壓器或電抗器來(lái)降壓 。當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到同步轉(zhuǎn)速時(shí)，電壓恢復(fù)至額定值，然后再給直流勵(lì)磁，使同步電機(jī)牽入同步運(yùn)行。 第 9章 同 步 電 動(dòng) 機(jī) 二 、 同步電動(dòng)機(jī)的振蕩 雖然同步電動(dòng)機(jī)通常以恒定的同步速轉(zhuǎn)動(dòng) ， 但有時(shí)會(huì)發(fā)生所謂 “ 振蕩現(xiàn)象 ” 。 這種振蕩現(xiàn)象一般發(fā)生在電機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩或者軸上的負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩突然發(fā)生變化的時(shí)候 。 下面以反應(yīng)式同步電動(dòng)機(jī)為例 ， 說(shuō)明同步電動(dòng)機(jī)的振蕩現(xiàn)象 。 第 9章 同 步 電 動(dòng) 機(jī) 圖 920是說(shuō)明同步電動(dòng)機(jī)振蕩現(xiàn)象的原理圖 。 假定電機(jī)原先是在定子磁場(chǎng)軸線與轉(zhuǎn)子直軸方向夾角為 θ=θ1(圖中未畫(huà)出 )的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)的， 此時(shí)電動(dòng)機(jī)發(fā)出的反應(yīng)轉(zhuǎn)矩 T1與軸上負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩 TL1 恰巧平衡。 這時(shí)如果突然發(fā)生擾動(dòng) (如空氣、軸上摩擦等阻轉(zhuǎn)矩發(fā)生變化 )， 使軸上負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩突然減小為 TL2 ， 則電動(dòng)機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩就大于負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩， 轉(zhuǎn)子就要加速， 定子磁場(chǎng)軸線與轉(zhuǎn)子直軸方向之間的夾角就會(huì)減小， 直到夾角 θ=θ2， 此時(shí)電動(dòng)機(jī)發(fā)出的反應(yīng)轉(zhuǎn)矩 T2又等于TL2 。 第 9章 同 步 電 動(dòng) 機(jī) 但此時(shí)轉(zhuǎn)子速度已超過(guò)同步速 ， 由于轉(zhuǎn)子具有慣性 ， 在慣性矩作用下 ， 轉(zhuǎn)子不能停留在這個(gè)新的平衡點(diǎn)運(yùn)轉(zhuǎn) ， 而要越過(guò)平衡點(diǎn) ， 這樣夾角 θ就會(huì)小于 θ2。 時(shí)電動(dòng)機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩 ， 轉(zhuǎn)子就要減速 ， 夾角θ又開(kāi)始增大并趨向于 θ2。 當(dāng) θ=θ2時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速已低于同步速 ， 又由于轉(zhuǎn)子慣性矩作用 ， 轉(zhuǎn)子要越過(guò) θ2使夾角 θ大于 θ2。 然后再重復(fù)前面的過(guò)程 。 第 9章 同 步 電 動(dòng) 機(jī) 這樣 ， 轉(zhuǎn)子要在 θ=θ2處來(lái)回振蕩一段時(shí)間 ， 由于空氣和軸上摩擦或其它阻尼作用 ， 振蕩就會(huì)逐漸衰減 ，最后在新的平衡點(diǎn) θ=θ2， T2=TL2 的情況下運(yùn)轉(zhuǎn) 。 轉(zhuǎn)子在新的平衡點(diǎn)來(lái)回振蕩的現(xiàn)象與 彈簧的振蕩現(xiàn)象 相類似 。 當(dāng)彈簧下面掛的重量突然變化時(shí) ， 重物也是在新的平衡位置 A處上下振蕩一段時(shí)間 ， 然后再停留在位置 A， 如圖 9 21所示 。 第 9章 同 步 電 動(dòng) 機(jī) 圖 9 20 同步電動(dòng)機(jī)的振蕩 第 9章 同 步 電 動(dòng) 機(jī) 圖 921 彈簧的振蕩 第 9章 同 步 電 動(dòng) 機(jī) 振蕩使同步電動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)轉(zhuǎn)速產(chǎn)生忽高忽低的不穩(wěn)定現(xiàn)象 ，對(duì)于一些要求轉(zhuǎn)速穩(wěn)定度很高的儀器和設(shè)備，如同步隨動(dòng)系統(tǒng)、無(wú)線電通訊設(shè)備、錄音傳真設(shè)備等會(huì)帶來(lái)很大誤差。所以在選用同步電動(dòng)機(jī)時(shí)，一般還會(huì)提出速度穩(wěn)定度 的要求。 **減弱同步電動(dòng)機(jī)振蕩的
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