电拖第十七次课

第 六 章 同步电机6.5 三相同步电动机的功率和转矩 6.6 三相同步电动机的的运行特性 6.7 三相同步电动机功率因数的调节6.5 三相同步电动机的功率和转矩一、功率 1. 输入功率： P1 = 3U1I1cos 2. 铜损耗： PCu = 3R1I12 3. 电磁功率: Pe = P1－PCu= 3U1I1cos －3R1I12= 3 (U1cos －R1I1 ) I14. 空载损耗: P0 = PFe + Pme + Pad铁损耗机械损耗附加损耗5. 输出功率： P2 = Pe－P0 6. 功率关系：P1 = PCu + Pe = PCu + PFe + Pme + Pad + P2P1PCuPeP0P2二、转矩：1. 电磁转矩：2. 空载转矩：T = Pe Ω0T0 = P0 Ω0T2 = P2Ω03. 输出转矩 :4. 转矩关系 :T2 = T1－T0= 9.55Pe n0= 9.55P0 n0 = 9.55P2 n06.6 三相同步电动机的运行特性一、隐极同步电动机的功角特性和矩角特性当 U1与 E0 ( If ) 为常数时 ：Pe = f (θ) T = f (θ)—— 功角特性 —— 矩角特性 如果忽略 R1，则 Pe = P1 = 3U1I1cos= 3 E0I1cosΨU1I1－jXs I1－E0θΨU1I1－jXs I1－E0 θΨ∵ U1sinθ = Xs I1 cosΨ ΨPe = 3 sinθ U1E0 Xs∴T = 3 sinθ U1E0 XsΩ0OPe Tθ90oPeM (TM)※当：θ = 90o 时:Pe = PeM T = TM如果忽略 R1：Pe = P1 = 3U1I1cos = 3 EQI1cosΨPe = P1 = 3U1I1cos = 3U1I1cos (Ψ－θ)= 3U1I1cosΨ cosθ + 3U1I1sinΨ sinθ= 3U1Iq cosθ + 3U1Id sinθ二、凸极同步电动机的功角和矩角特性：U1I1－jXqI1 －EQ－jXd Id－jXq Iq －E0θΨΨ ∵ Xq Iq = U1sinθXd Id = E0－ U1cosθPePe = 3U1Iq cosθ + 3U1Id sinθU1sinθ Xq= 3U1 cosθE0－ U1cosθ Xd+ 3U1 sinθ3U1E0 Xd= sinθ1 Xq+ ( － ) sin2θ3U12 21 Xd3U1E0 XdΩ0T = sinθ1 Xq+ ( － ) sin2θ3U12 2Ω01 XdPe = Pe' + Pe“T = T  + T ∴U1sinθ XqIq =E0－ U1cosθ XdId =◆ 讨论：①3U1E0 XdPe' = sinθPe' ∝E0——当转子有励磁，即If ≠0 时存在。

②1 XqPe“ = ( － ) sin2θ3U12 21 XdPe“ 是由于 Xd ≠Xq 而引起的，——基本分量——附加分量OPe Tθ90oPeM (TM) Pe'Pe“◆ 结论： ① Pe“ 使 PeM↑； ② PeM 产生在θ＜90o 处； ② 功角特性与矩角特性不再是正弦波与If 是否存在无关三、同步电动机的过载能力： αM = TM TN= PeM PeN※ If↑ →PeM↑ →过载能力↑ 四、同步电动机的静态稳定问题当出现干扰，干扰消失后，电动机的工作 状态能否回到原来的状态？OTθ90o△TTLa ba'a点:干扰使 TL＞T n↓ →θ↑→T↑ → a' 干扰消失使TL＜T → n↑ →θ↓ →T↓ → aNSTn0n0θSN6.7 三相同步电动机功率因数的调节◆ 调节If → 调节cos→ －90o＜＜90o(纯容性)(纯感性)◆ 用电设备功率因数低所带来的影响：① 降低了供电设备的利用率:供电设备的输出功率：P = SN cos 例： SN = 1 000 kV·A 负载: cos = 0.5 时，负载: cos = 0.9 时，输出：PN = 500 kW输出：PN = 900 kW② 增加了供电设备和输电线路的功率损失I =P √3 U cos当负载的总 P 一定时：cos ↓ → I↑→ →线路电压降落↑ 线路功率损失Rl I 2↑一、调节 If 改变 cos 的原理当U1、f1、TL不变时， T 和 Pe 则不变时，忽略 R1，则 P1 不变。

Pe = 3 sinθ U1E0 Xs= 3U1I1cos即：= 常数而：If 改变→ E0 改变U1 =－E0 + j Xs I1U1I1“－E0I1jXsI1 I1' －E0'－E0“但是：E0 sinθ = 常数 I1cos = 常数→ I1 改变abcd当If ↓ →E0↓ θ→θ↑ 当If↑ →E0↑→θ↓ ① 正常励磁: 当If = If0 时，I1与U1 同相，cos = 1, 电机呈电阻性；② 欠励磁:③ 过励磁:当 If ＞If0 时，I1 (I1“) 超前于U1，当If ＜If0时，I1(I1' )滞后于U1， 电机呈电感性， If↓→↑， 感性程度↑U1I1“－E0I1jXsI1 I1' －E0'－E0“abcdθ 电机呈电容性， If↑→| |↑， 容性程度↑OI1IfP2'P2“欠励过励If0＜调节If 可使同步电动机在任意特定负载 下的cos 达到 1，或改变其负载性质 二、同步电动机的 V 型曲线 当 U1 = UN、f1 = f N、TL不变时：I1 = f (If )◆ 结论：cos =1EDN。