同步電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)介ppt課件(參考版)
2025-05-09 18:13本頁(yè)面
【正文】 ?結(jié)束 。能夠改善電網(wǎng)的功率因數(shù)是同步電動(dòng)機(jī)的最大優(yōu)勢(shì)。 ? 通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流可以方便地改變同步電動(dòng)機(jī)的無(wú)功功率。 小結(jié) ? 作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行是同步電機(jī)又一種重要的運(yùn)行方式。當(dāng)轉(zhuǎn)子接近同步速時(shí)，借助凸極效應(yīng)產(chǎn)生的磁阻轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子會(huì)自動(dòng)拉入同步。在電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，由于交軸磁路多次跨過(guò)非磁性區(qū)域，遇到的磁阻很大，對(duì)應(yīng)的 Xq很小。 ?電磁功率和電磁轉(zhuǎn)矩的最大值為： ? ?可以看出，電機(jī) Xd、 Xq的數(shù)值愈大，則TMmax的數(shù)值也愈大。 ? 當(dāng) δ角增大到 90時(shí)，由圖 可見(jiàn)，氣隙磁場(chǎng)又對(duì)稱(chēng)分布，其合成轉(zhuǎn)矩又變成零。 ? 當(dāng)電動(dòng)機(jī)加上負(fù)載時(shí)，轉(zhuǎn)子直軸將落后于定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)軸線 δ角，如圖 ( 圖中 δ= 45)，由圖可見(jiàn)，這個(gè)磁場(chǎng)被扭歪了。當(dāng) δ= 90度時(shí)，轉(zhuǎn)矩等于零； δ= 45度時(shí)，轉(zhuǎn)矩最大； δ= 45度時(shí)，轉(zhuǎn)矩又會(huì)變?yōu)榱?，這種情況可由圖。 磁阻同步電動(dòng)機(jī) ?磁阻電動(dòng)機(jī)是一種轉(zhuǎn)子上沒(méi)有裝設(shè)勵(lì)磁繞組的凸極同步電動(dòng)機(jī)，它依靠直軸和交軸兩條磁路上磁阻不等而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，所以稱(chēng)為磁阻同步電動(dòng)機(jī)。在起動(dòng)時(shí)，勵(lì)磁繞組必須短路。因此為了改善起動(dòng)性能，同步電動(dòng)機(jī)大多采用凸極轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。由于磁阻轉(zhuǎn)矩的作用，凸極式同步電動(dòng)機(jī)較容易拉入同步。一般說(shuō)，在加入直流勵(lì)磁使得轉(zhuǎn)子拉入同步的瞬間，同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差愈小、慣量愈小，負(fù)載愈輕，拉入同步就愈容易。在轉(zhuǎn)速上升到接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)，再給勵(lì)磁繞組中通入直流勵(lì)磁電流，使得轉(zhuǎn)子產(chǎn)生磁極磁場(chǎng)，此時(shí)它和氣隙磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速已經(jīng)十分接近，依靠這兩個(gè)磁場(chǎng)間的相互吸引力產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩（稱(chēng)為同步轉(zhuǎn)矩），將轉(zhuǎn)子磁極拉入同步，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為拉入同步過(guò)程。為了得到較大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，起動(dòng)繞組常用電阻較大的黃銅條做成。要實(shí)現(xiàn)同步電動(dòng)機(jī)的異步啟動(dòng)，就需要在轉(zhuǎn)子磁極表面裝有類(lèi)似異步電動(dòng)機(jī)鼠籠轉(zhuǎn)子的短路繞組，稱(chēng)之為啟動(dòng)繞組。概括一下同步電動(dòng)機(jī)沒(méi)有啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的原因是：（ 1）定、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度很快；（ 2）轉(zhuǎn)子本身轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的存在。由于定子磁場(chǎng)以同步速旋轉(zhuǎn)，作用于轉(zhuǎn)子上的力矩隨時(shí)間以 f = 50Hz作交變，那么轉(zhuǎn)子上受到的平均轉(zhuǎn)矩為 0。 ? 下面我們分析同步電動(dòng)機(jī)沒(méi)有啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的原因及啟動(dòng)問(wèn)題的解決方法。 同步電動(dòng)機(jī)的異步啟動(dòng) ? 當(dāng)定子繞組接到電源后，按照同步電機(jī)的原理同步電動(dòng)機(jī)是不能產(chǎn)生啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的。這種電機(jī)的轉(zhuǎn)子上沒(méi)有勵(lì)磁繞組，是凸極式的，靠它的直軸與交軸磁阻不相等而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。電動(dòng)機(jī)的功角 d是 U超前 E0的角度 ,如將發(fā)電機(jī)功角特性中的 d用 d來(lái)替代，這樣電磁功率就變成了負(fù)值，電動(dòng)機(jī)狀態(tài)下是電網(wǎng)向電動(dòng)機(jī)提供有功功率，所以寫(xiě)電動(dòng)機(jī)公式時(shí)，將負(fù)號(hào)去掉，于是功角特性就和發(fā)電機(jī)的功角特性和矩角特性具有相同的形式： ? 同步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩包括基本電磁轉(zhuǎn)矩和附加電磁轉(zhuǎn)矩兩部分，當(dāng)勵(lì)磁電流為零時(shí)，即E0=0時(shí)，仍具有附加電磁轉(zhuǎn)矩。 同步電動(dòng)機(jī)的功角特性 ? 同步電動(dòng)機(jī)以凸極轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)比較多，因此以凸極電機(jī)的功角特性為例來(lái)研究。 ? 利用同步電動(dòng)機(jī)能夠改變電網(wǎng)功率因數(shù)這一優(yōu)點(diǎn)，亦有制造專(zhuān)門(mén)用作改變電網(wǎng)功率因數(shù)的電動(dòng)機(jī)，不帶任何機(jī)械負(fù)載，這種不帶機(jī)械負(fù)載的同步電動(dòng)機(jī)稱(chēng)之為同步補(bǔ)償機(jī)或同步調(diào)相機(jī)。 ? 但是同步電動(dòng)機(jī)亦有一些缺點(diǎn)，如起動(dòng)性能較差，結(jié)構(gòu)上較異步電動(dòng)機(jī)復(fù)雜，還要有直流電源來(lái)勵(lì)磁，價(jià)格比較貴，維護(hù)又較為復(fù)雜，所以一般在小容量設(shè)備中還是采用異步電動(dòng)機(jī)。這種情況和異步電機(jī)的情況類(lèi)似，所以同步電動(dòng)機(jī)一般不采用欠勵(lì)運(yùn)行。電網(wǎng)輸出給電動(dòng)機(jī)超前電流相當(dāng)于電網(wǎng)從電動(dòng)機(jī)處吸取了滯后電流，正好滿(mǎn)足了附近電感性負(fù)載的需要，使得電網(wǎng)的功率因數(shù)得到補(bǔ)償。如果增大勵(lì)磁電流使電動(dòng)機(jī)處于過(guò)勵(lì)狀態(tài)，則勵(lì)磁磁勢(shì)Ff增大，而合成磁勢(shì) F的大小是不變的。那么用戶(hù)怎樣提高功率因數(shù)呢？ ? 方法有二： (1)是在線路上并聯(lián)電容器來(lái)補(bǔ)償電網(wǎng)的落后性功率因數(shù)； (2)是用同步電動(dòng)機(jī)代替部分異步電動(dòng)機(jī)，因?yàn)橥诫妱?dòng)機(jī)能吸收超前性電流，可以改善電網(wǎng)的功率因數(shù)。 同步電動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn) ? 接在電網(wǎng)上的負(fù)載絕大部分都是感性負(fù)載 (如異步電機(jī)、電抗器等 )，都需要從電網(wǎng)吸收大量滯后性電流，使得電網(wǎng)及其輸電線路可供給的有功功率減小、損耗增加、壓降增大?？梢圆捎冒l(fā)電機(jī)慣例或者電動(dòng)機(jī)慣例，我們以電動(dòng)機(jī)慣例進(jìn)行分析。可以用與分析發(fā)電機(jī)類(lèi)似的方法分析同步電動(dòng)機(jī)，以下對(duì)同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行作簡(jiǎn)單介紹。產(chǎn)生這一過(guò)程的本質(zhì)在于轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁勢(shì) Ff (由原動(dòng)機(jī)拖動(dòng) )和合成旋轉(zhuǎn)磁勢(shì) F(由交流電網(wǎng)決定 )之間主從關(guān)系的改變。此時(shí)同步電機(jī)運(yùn)行于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)。 ? 如果減少原動(dòng)機(jī)輸出給轉(zhuǎn)子的機(jī)械功率，則 d角逐漸縮小，在不計(jì)空載損耗時(shí)，當(dāng) d縮小到 0 時(shí)，電機(jī)處于理想空載狀態(tài)，既不向電網(wǎng)提供有功功率，也不吸收電網(wǎng)有功功率。 ? 在發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)時(shí)， Ff超前于 F 一個(gè) d角，或者說(shuō)， Ff拖著 F一起旋轉(zhuǎn)，二者之間的電磁力矩對(duì)轉(zhuǎn)子來(lái)說(shuō)是阻力矩。 附記 同步電動(dòng)機(jī)工作原理 ? 先從一臺(tái)并聯(lián)在無(wú)窮大電網(wǎng)上的同步發(fā)電機(jī)著手分析。 由定義可知，同步電抗包括兩部分：電樞繞組的漏電抗和電樞反應(yīng)電抗。 ?電樞繞組總的電樞反應(yīng)電勢(shì) 可以寫(xiě)為 (164) 考慮到漏磁通 引起的漏抗電勢(shì) =j ( 為電樞繞組的漏電抗 )后，電樞繞組中由電樞電流引起的總的感應(yīng)電勢(shì)為 (165) ?其中 = + 定義為直軸同步電抗， =Xaq + 定義為交軸同步電抗。 由于 和 之間的夾角受制于內(nèi)
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