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1、第第6章同步章同步电动机机6.1 同步同步电动机的根本任机的根本任务原理原理6.2 同步同步电动机的主要构造及用途机的主要构造及用途6.3 同步同步电动机的机的电磁关系磁关系6.4 同步同步电动机的功率和机的功率和转矩矩6.5 同步同步电动机功率因数的机功率因数的调理理6.6 同步同步电动机的的起机的的起动序序 1、什么是同步、什么是同步电动机？机？三相定子交流磁三相定子交流磁场旋旋转速度和速度和转子的旋子的旋转速度与方向完全一速度与方向完全一样的的电动机和机和发电机，机，都属同步都属同步电机。机。序序 2、同步、同步电动机有什么用途？机有什么用途？ 1发电厂的交流厂的交流发电机都属同步机都属
2、同步电机机2大功率机械的大功率机械的调速，小功率的同步速，小功率的同步电动机用于机用于计时、丈量、丈量、录音、音、搅拌、印刷机、拌、印刷机、紧缩机、雷达。同步伐相。机、雷达。同步伐相。6.1-6.2 同步电动机的根本任务原理和构造同步电动机的根本任务原理和构造1、同步电动机的根本构造：如以下图：它有转子绕线式和永磁两种构造。转子、同步电动机的根本构造：如以下图：它有转子绕线式和永磁两种构造。转子绕线式同步电动机由定子、定子三相绕组、转子、转子绕组线圈等组成。定子绕线式同步电动机由定子、定子三相绕组、转子、转子绕组线圈等组成。定子三相绕组用于产生旋转磁场。转子绕组线圈加上直流电源为转子励磁，产生
3、直三相绕组用于产生旋转磁场。转子绕组线圈加上直流电源为转子励磁，产生直流磁场，定子三相绕组用于产生旋转磁场吸引转子励极，使转子与定子旋转磁流磁场，定子三相绕组用于产生旋转磁场吸引转子励极，使转子与定子旋转磁场同步运转。场同步运转。2、三一、三一样步步电动机的任机的任务原理构造凸极原理构造凸极式或永磁式构造式或永磁式构造3、三一、三一样步步电动机的机的实际原理原理 当三一当三一样步步电动机的定子机的定子绕组加上三交流加上三交流电源，源，电源的源的频率率为f1，磁极，磁极对数数为p；转子子绕组加加 上直流励磁上直流励磁电压、电流，流，转子磁极子磁极产生生N-S磁磁场。定。定子磁子磁场吸引，吸引，转
4、子磁子磁场，使二者同步旋，使二者同步旋转。同步。同步转速速为：6.2.2 同步同步电动机的机的铭牌数据和用途牌数据和用途6.2.2铭牌数据牌数据1、额定功率定功率PN2、额定定转速速Nn3、额定定电压UN4、额定定电流流IN5、额定定频率率fN6、额定功率因数定功率因数cosN7、额定效率定效率N=PN/UNIN cosN3 6.2.2 同步同步电动机的分机的分类和用途和用途1、分、分类A、按用途分、按用途分类1同步同步电动机机-拖拖动2同步同步发电机机-发电3调相机。改善相机。改善电网功率因数。网功率因数。B、按相数分、按相数分类1单相和两相相和两相2三相三相C、按旋、按旋转部件分部件分类1
5、转磁式磁式(定子不定子不转,转子子转)2转枢式枢式(定子定子转,转子不子不转)D、按磁极分、按磁极分类1凸极式凸极式2隐极式极式3永磁式永磁式4有有换向式和无向式和无换向式向式E、按、按轴向位置向位置 分分类 1卧式。卧式。2立式立式F、按冷却方式分类、按冷却方式分类1气冷。气冷。2液体、液体、3水、油水、油7、用途：大型水泵。离心机。通风机。、用途：大型水泵。离心机。通风机。 小型电钟。记录仪。电影机械。复印机。陀螺。机。录音小型电钟。记录仪。电影机械。复印机。陀螺。机。录音机。搅拌机。机。搅拌机。 调相机和发电机。调相机和发电机。 6.3 同步同步电动机的机的电磁关系磁关系6.3.1 同步
6、同步电动机的机的电枢枢(定子定子)反响反响1、什么叫、什么叫电枢反响？枢反响？同同时将将电枢枢电流流I的的磁磁场对同同步步电动机机恒恒定定不不变磁磁场在在气气隙隙中中的的影影响响，称称为该同同步步电动机的机的电枢反响。枢反响。2、电枢反响的作用和影响枢反响的作用和影响1设电枢枢电流流为I，电枢枢反反响响产生生的的电动势与与每每相相电枢枢绕组的的合合成成气气隙隙的的电动势为E0，2当当I和和E0(合合成成电动势)同同相相时，有有交交轴反响反响3当当I超超前前-E0时。直直轴反反响响起起去去磁磁作作用。用。4当当I滞滞后后-E0时，直直轴反反响响起起增增磁磁作作用。用。5当当I F0 I2 I f
7、H I sin时电枢枢反反响响是去磁的是去磁的.(F0是是电磁力磁力)6) 只只需需有有交交轴反反响响,反反响响后后相相位位总要要发生生变化化.6.3.2 同步同步电动机的机的电动势平衡方程平衡方程1、电枢等效枢等效电路及矢量路及矢量图v2、电枢等效枢等效电路及矢量方程路及矢量方程v1电动势平衡方程平衡方程2、磁、磁场F和磁通和磁通6.4 同步电动机的功率和转矩同步电动机的功率和转矩1、同步电动机的功率平衡和转矩平衡的关系、同步电动机的功率平衡和转矩平衡的关系6.4.2电磁功率和磁功率和电磁磁转矩的关系矩的关系1、凸极式同步、凸极式同步电动机机 1电磁功率：磁功率：式中；第一项为根本电磁功率；
8、第二项为附加式中；第一项为根本电磁功率；第二项为附加电磁功率。电磁功率。2、隐极式同步极式同步电动机机1由向量由向量图得得电磁功率磁功率为：6.4.3同步同步电动机功角和矩角特性机功角和矩角特性1、什么叫功角？、什么叫功角？功功角角是是电源源电压U和和感感应电动势EQ矢矢量量之之间的的夹角角2、什么叫功角特性？、什么叫功角特性？同步同步电动机的机的电磁功率磁功率Pem=f()称称为功角特性。功角特性。3、什么叫矩角特性？、什么叫矩角特性？同同步步电动机机的的电磁磁转矩矩Tem=g()=Pem/0称称为矩角特性。矩角特性。3、同步电动机功角和矩角特性的运用：从上图、同步电动机功角和矩角特性的运用
9、：从上图可见：调理功角的大小，可以调理电动机和发电可见：调理功角的大小，可以调理电动机和发电机的最大输出功率和转矩。以及电机的稳定运转。机的最大输出功率和转矩。以及电机的稳定运转。6。4。4 同步同步电动机和机和发电机的机的稳定运定运转1、由上、由上图可可见:同步同步电动机和同步机和同步发电机分机分别在在-900度和度和0 90度度之之间进展功率和展功率和转矩的矩的调理都是理都是稳定定添加的添加的.在此范在此范围之外随着之外随着的减小或的减小或添加添加,功率和功率和转矩超越最大矩超越最大值Tmax、Pmax后，就将不断下降，使任后，就将不断下降，使任务不不稳。4、同步、同步电动机任机任务特性特
10、性6。5 同步同步电动机的功率因数的机的功率因数的调理理6.5.1 功率因数的功率因数的调理理1、为什么要什么要调理功率因数？理功率因数？ 当当同同步步电动机机或或发电机机和和大大电网网衔接接时，由由于于大大电网网中中有有变压器器、大大母母线的的电抗抗Xe=XT+XL存在。存在。大大电抗抗使使电流流、电压相相位位产生生超超前前滞滞后后等等作作用用，使使进入入电动机机的的励励磁磁电流流I变为有有功功和和无无功功两两种种分分量量Id和和Iq。所所以以电动机机不不仅要要从从电网网吸吸收收有有功功功功率率P1，还要要从从电网网吸吸收收无无功功功功率率PQ。因因此此使使电网网的的功功率率因因数数降降低低
11、，而而且且对电动机机的的励励磁磁不不利利，产生生欠欠励励磁磁；因因此此需需求求补偿。维护电动机的正常运机的正常运转。A当当调理理励励磁磁电流流If,使使cos=1,U、I同同相相时，电动机机从从电网网吸吸收收无无功功能能量量，称称为正正常励磁形状，常励磁形状，对应反反电动势-E0。B当当添添加加If时，-E0也也添添加加，cos= cos+ 1,I超超前前 U，电动机机从从电网网吸吸收收超超前前的的无无功功分分量量。那那么么提提供供滞滞后后的的无无功功分分量量。起起到到补偿电网网功功率率的的作用。称作用。称为过励磁形状。励磁形状。C 当当调理理励励磁磁电流流减减少少时， -E0也也减减少少，都
12、都使使cos= cos- 1,且且I滞滞后后U，电动机机从从电网网吸吸收收滞滞后后的的无无功分量，称功分量，称为欠励磁形状。欠励磁形状。 6。5。同步。同步电机的机的电流流I和励磁和励磁电流流If曲曲线V型型曲曲线：1、什么叫、什么叫V型曲型曲线？在在电网网额定定电压U、电动机机输出出额定定转矩矩T2 ，额定功率因数定功率因数cosN=1的条件下，画制的同步的条件下，画制的同步电机的机的电流流I和励磁和励磁电流流If曲曲线，称，称为V型曲型曲线2、曲、曲线如如图6-116。6 同步同步电动机的起机的起动1、同同步步电动机机的的起起动的的方方法法有有：异异步步法法、用用异异步步电动机机起起动同同
13、步步电动机机、用用柴柴油油机机起起动同同步步电动机机、用用变频器器起起动、磁磁滞式、抓极式和直接起滞式、抓极式和直接起动等。等。2、异步法：、异步法：1异步法起异步法起动电路：如路：如图6-13。2起起动步步骤：A选择开开关关SA置置1，转子子接接入入启启动电阻阻Rst. (B) 开开关关QS合合上上，定定子子加加上上三三相相电源源，进入入异异步步启启动，等等待待转速速上上升升到到同同步步转速速n1时，再，再进展下一步操作。展下一步操作。C瞬瞬时将将开开关关SA置置“2。转子子加加上上直直流流电压，靠靠同同步步转矩矩将将转子子拉拉入入同同步步转速而运速而运转。 启启动转矩矩变化化如如图6-12所所示示。同同步步电动机机启启动时气气隙隙磁磁场与与绕组中中感感应的的电流流称称为单相相电流流，相相互互作作用用产生生的的转矩：称矩：称为单轴转矩。矩。 28F040的擦除的擦除(a)整片擦除整片擦除过程；程；(b)块擦除擦除过程程 (4) 运用运用 用作外存用作外存贮器。器。 用于内存。用于内存。
