電機(jī)及拖動 復(fù)習(xí)與上課專用 第7章

本章主要教學(xué)內(nèi)容：1.同步電機(jī)的基本工作原理2.同步電動機(jī)的電磁關(guān)系3.同步電動機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩和功角特性4.功率因數(shù)調(diào)節(jié)5.同步電動機(jī)的啟動同步電機(jī)轉(zhuǎn)速與定子電流頻率滿足方程式，同步電機(jī)主要用作交流發(fā)電機(jī)，也可作為電動機(jī)運(yùn)行，運(yùn)行時還可改善電網(wǎng)的功率因數(shù)。7.1同步電機(jī)的基本工作原理7.1.1基本結(jié)構(gòu)同步電機(jī)構(gòu)造示意圖隱極式凸極式同步電機(jī)分類轉(zhuǎn)子勵磁繞組接入勵磁直流電，產(chǎn)生對轉(zhuǎn)子本身無相對運(yùn)動的磁場，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，磁力線切割定子電樞繞組，定子繞組中感應(yīng)出電動勢，出線端接上三相負(fù)載輸出電功率，頻率為。7.1.2基本工作原理同步電機(jī)工作原理發(fā)電工作狀態(tài)發(fā)電工作狀態(tài)定子繞組旋轉(zhuǎn)磁動勢與轉(zhuǎn)子勵磁磁動勢

同極數(shù)、同轉(zhuǎn)向、同轉(zhuǎn)速，在空間上始終保持相對靜止，二者合成為負(fù)載時的氣隙磁動勢。

與也同步旋轉(zhuǎn)，在前，在空間上與

存在某一相位角，稱為功率角或功角。減少輸入功率，減小，當(dāng)時，輸入的機(jī)械功率只用來克服空載損耗，電機(jī)處于空載狀態(tài)，

7.1.2基本工作原理若電機(jī)轉(zhuǎn)軸帶有機(jī)械負(fù)載，則轉(zhuǎn)子磁極軸線落后于合成磁動勢軸線，改變方向，合成磁場拖動轉(zhuǎn)子磁極旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速仍為同步轉(zhuǎn)速。電機(jī)處于電動工作狀態(tài)。

空載狀態(tài)電動工作狀態(tài)7.1.2基本工作原理(a)(b)(c)

同步電機(jī)的不同工作狀態(tài)

同步電機(jī)運(yùn)行時，定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子磁場保持相對靜止，二者之間相互作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，進(jìn)行能量交換。定、轉(zhuǎn)子磁場的強(qiáng)弱及其軸線之間的夾角，決定了同步電機(jī)能量轉(zhuǎn)換的方向與電機(jī)功率的大小。

式中，，分別為額定效率和功率因數(shù)。此外，還有額定勵磁電流(A)與額定勵磁電壓(V)

（1）同步電動機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)額定電壓(V)，額定電流(A)，額定頻率(Hz)，額定額定功率(W)，額定轉(zhuǎn)速(r/min)

（2）同步電動機(jī)的型號7.1.3銘牌數(shù)據(jù)和型號7.2同步電動機(jī)的電磁關(guān)系7.2.1隱極同步電動機(jī)的電磁關(guān)系——電磁關(guān)系隱極同步電動機(jī)電磁關(guān)系定子電樞旋轉(zhuǎn)磁動勢與轉(zhuǎn)子勵磁磁動勢，以同步轉(zhuǎn)速同方向旋轉(zhuǎn)，保持相對靜止，合成為基波磁動勢。

7.2.1隱極同步電動機(jī)的電磁關(guān)系——等效電路定子等效電路和電動勢相量圖

定子一相繞組電壓平衡方程式若忽略，且有，則將代入上式，且設(shè)同步電抗，有調(diào)節(jié)相量的長度，定子電壓與電流之間可以變換不同的相位關(guān)系。同步電動機(jī)在拖動負(fù)載做功的同時，可以改善電網(wǎng)功率因數(shù)。7.2.2凸極同步電動機(jī)的電磁關(guān)系——電磁關(guān)系電樞磁動勢分解凸極同步電動機(jī)氣隙不均勻，將電樞磁動勢分解為橫軸與縱軸兩個分量。相應(yīng)的，電磁關(guān)系7.2.2凸極同步電動機(jī)的電磁關(guān)系——等效電路電樞磁動勢分解（）定子一相電壓平衡方程式設(shè)縱軸同步電抗橫軸同步電抗有隱極同步電動機(jī)可以看成是凸極同步電動機(jī)情況下的特例。7.3同步電動機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩和功角特性7.3.1功率傳遞與轉(zhuǎn)矩平衡同步電機(jī)功率流程圖同步電動機(jī)轉(zhuǎn)矩平衡方程式為空載損耗即電磁轉(zhuǎn)矩等于電動機(jī)軸上輸出的機(jī)械轉(zhuǎn)矩與空載轉(zhuǎn)矩之和。一臺三相六極同步電動機(jī)數(shù)據(jù)為：額定功率，額定電壓，額定功率因數(shù)，額定效率，定子每相電阻，定子繞組Y連接。試求：額定運(yùn)行時，定子輸入功率，額定電流，電磁功率與電磁轉(zhuǎn)矩。例7-1解定子輸入功率電磁功率額定電流電磁轉(zhuǎn)矩(a)凸極(b)隱極功（矩）角