交流同步電機(jī)ppt課件-wenkub.com
2025-05-09 02:22 本頁(yè)面
【正文】 所以， 在過(guò)勵(lì)狀態(tài)下運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)對(duì)改善電網(wǎng)的功率因數(shù)是非常有益的 。 p1 /60 nfn ?第 10章 交流同步電機(jī) 54 同步電動(dòng)機(jī)的電壓平衡方程式和相量圖是分析同步電動(dòng)機(jī)工作特性的有效方法。同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是定子鐵心上嵌放三相對(duì)稱繞組，轉(zhuǎn)子鐵心上裝置直流勵(lì)磁繞組。 為產(chǎn)生恒定電磁轉(zhuǎn)矩 ， 要求系統(tǒng)向 BDCM輸入三相對(duì)稱方波電流 ， 同時(shí)要求 BDCM的感應(yīng)電動(dòng) 勢(shì) 為 梯 形 波 ， 因 此 也 稱 B D C M 為 方 波 電 動(dòng) 機(jī) 。 永磁同步電動(dòng)機(jī)通常采用正弦波脈寬調(diào)制 （ SPWM） 的變頻電源供電 ， 相對(duì)來(lái)講其控制系統(tǒng)較為復(fù)雜 ， 價(jià)格較貴 。 圖 1023a所示的 “ A+BC+”通電狀態(tài)，電流流通的路徑為： 電源正極 → V1管和 V5管 → A相和 C相繞組 → B相繞組 → V6管 → 電源負(fù)極 圖 1023b所示的 “ A+BC”通電狀態(tài) ，電流流通的路徑為： 電源正極 → V1管 → A相繞組 → B相和 C相繞組 → V6管和 V2管 → 電源負(fù)極 第 10章 交流同步電機(jī) 50 從下表可以看出，在 1個(gè)周期內(nèi)電動(dòng)機(jī)共有 6個(gè)通電狀態(tài)，每個(gè)狀態(tài)都是三相同時(shí)導(dǎo)通，每個(gè)晶體管導(dǎo)通角為 180度。 圖 1020表示的是常用的 三相星形橋式連接方式 。 因此 ， 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)用途非常廣泛 ，可作為一般直流電動(dòng)機(jī) 、 伺服電動(dòng)機(jī)和力矩電動(dòng)機(jī)等使用 。 電刷和換向器裝置 使直流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜 、 噪音大 ， 維護(hù)也比較困難 。在整個(gè)起動(dòng)過(guò)程中，籠型繞組產(chǎn)生異步起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，而永磁體產(chǎn)生發(fā)電制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，但當(dāng)達(dá)到同步速時(shí)，異步起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為零，而發(fā)電制動(dòng)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)變?yōu)橥綘恳D(zhuǎn)矩，帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)正常同步運(yùn)行。 為克服這一困難，永磁同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子一般設(shè)計(jì)成磁鋼內(nèi)埋式結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子表面裝有和異步電動(dòng)機(jī)相似的籠型繞組（如圖 820所示），稱為 自起動(dòng)永磁同步電動(dòng)機(jī) 。定子部分與一般交流同步電動(dòng)機(jī)的定子相同，轉(zhuǎn)子部分則采用 永磁體勵(lì)磁 。近年來(lái)，隨著稀土永磁材料的快速發(fā)展，特別是 第三代稀土永磁材料釹鐵硼（ NdFeB） 的問(wèn)世，給永磁電機(jī)的研究和開發(fā)帶來(lái)了新的活力。 當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)帶一定負(fù)載時(shí)， 若減小勵(lì)磁電流 If，電動(dòng)勢(shì) E0、電磁功率 Pem減小。2P圖 1 0 1 9 同 步 電 動(dòng) 機(jī) 的 U 形 曲 線過(guò) 勵(lì)欠 勵(lì)39 對(duì)每條 U形曲線，定子電流有一最小值，這時(shí)定子僅從電網(wǎng)吸收有功功率，功率因數(shù) 。39。39。39。0E?sU39。 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第 10章 交流同步電機(jī) 37 當(dāng)改變同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流時(shí)，能夠改變同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)，這點(diǎn)是三相異步電動(dòng)機(jī)所不具備的。 第 10章 交流同步電機(jī) 36 當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩不變時(shí)，由于同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速恒定不變，所以同步電動(dòng)機(jī)的輸出功率不變。 ooN ~30??第 10章 交流同步電機(jī) 例 101 例 102 35 同步電動(dòng)機(jī)的工作特性 功率因數(shù)調(diào)節(jié) 當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)接在交流電源上，可以認(rèn)為電源的電壓 Us以及頻率 f1都保持不變。由圖可見(jiàn)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)負(fù)載運(yùn)行在 ? = 0?～ 90?的范圍內(nèi)，電動(dòng)機(jī)能夠穩(wěn)定運(yùn)行；當(dāng)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)負(fù)載運(yùn)行在 ? = 90?～ 180?的范圍內(nèi)，電動(dòng)機(jī)不能夠穩(wěn)定運(yùn)行。 與異步電動(dòng)機(jī)一樣，電磁轉(zhuǎn)矩 Te等于電磁功率 Pem與電機(jī)角速度 ω之比，但對(duì)于同步電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)速即為同步轉(zhuǎn)速，因此 第 10章 交流同步電機(jī) （ 1025） 11ss1emec o s3???IUPT ??此式與上式是完全一致的。 qd XX ?第 10章 交流同步電機(jī) 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(lái)推導(dǎo)同步電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的表達(dá)式。 第 10章 交流同步電機(jī) ?0EddXIj?qqXIj??sU???dI?qI?sI?0E?sU???sIcsXIj?1?1?圖 1 0 1 0 同 步 電 動(dòng) 機(jī) 相 量 圖a ) 凸 極 式 b ) 隱 極 式a )b )22 同步電動(dòng)機(jī)的功率與轉(zhuǎn)矩 功率關(guān)系 同步電動(dòng)機(jī)從電源吸收有功功率 P1 ，在扣除消耗于定子繞組的銅損耗 后，轉(zhuǎn)變?yōu)殡姶殴β?Pem ，即有 ss RIp 2Cu 3??emCu1 PpP ??? （ 1015） 從電磁功率 Pem里再扣除鐵損耗 和機(jī)械摩擦損耗 后，得到輸出給負(fù)載的機(jī)械功率 P2 Fep? mp?mFeem2 ΔΔ ppPP ???（ 1016） 其中，鐵損耗 與機(jī)械損耗 之和稱為空載損耗 P0 ，即 Fep? mp?mFe0 ppP ????（ 1017） 第 10章 交流同步電機(jī) 23 根據(jù)上述分析，可以畫出同步電動(dòng)機(jī)的功率流程圖： 第 10章 交流同步電機(jī) 電 功 率 電 磁 功 率 機(jī) 械 功 率 圖 1 0 1 1 同 步 電 動(dòng) 機(jī) 的 功 率 流 程 圖 Fep? mp?Cup?1P 2PemP24 電磁功率與功角特性 對(duì)于凸極同步電動(dòng)機(jī)，當(dāng)忽略定子繞組的電阻 Rs 時(shí)，同步電動(dòng)機(jī)的電磁功率為 11em co s3 ?ss IUPP ??（ 1018） 由凸極同步電動(dòng)機(jī)的相量圖（圖 1010）， ，于是 ??? ??1???? s i ns i n3c o sc o s3 ssssem IUIUP ??此外，根據(jù)相量圖可得 ????s inc o sc o ss insqqs0ddsqsdUXIUEXIIIII?????（ 1019） 第 10章 交流同步電機(jī) 25 考慮以上這些關(guān)系，得 （ 1020） ??? si nc o s113si n3dq2sds0em ???????????XXUXUEP? ? ?? 2s i n23s i n3qdqd2sds0em XXXXUXUEP ???第 10章 交流同步電機(jī) ? Pem ? 0 ① ② π /2 ③ Te 圖 1 0 1 2 凸 極 同 步 電 動(dòng) 機(jī) 的 功 角 特 性123勵(lì)磁電磁
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