电拖第十六次课

第六章同步电机6.1三相同步电机的工作原理6.2三相同步电机的基本结构6.3三相隐极同步电动机的运行分析6.4三相凸极同步电动机的运行分析6.1三相同步电机的工作原理一、三相同步电动机

定子转子U1U2V1V2W2W1NS+Uf－If定子：三相U1→I1→Fa→Φa转子：直流Uf→If→F0→Φ0T→n励磁机→Uf→If→F0→Φ0→转子→n↓E0定子中感应四、同步电机的电枢反应◆负载时：电枢(定子)：I1(Fa)≠0

气隙磁场：

由F0与Fa共同作用产生。◆电枢反应：电枢磁通势Fa

的基波在气隙中所产生的磁场。使空载气隙磁场发生畸变。◆电枢反应的性质：增磁、去磁、交磁

——取决于励磁电动势e0与电枢电流i1的相位差Ψ。

◆下面讨论同步电动机的电枢反应。NS直轴交轴U1U2（设E0=E0∠0o）：1.i1与(－e0)同相位(Ψ

=0o)时的电枢反应

F0Fa(a)磁通势矢量图×E0F0(Φ0)Fa

(Φa)

F

(Φ)

－E0I1(b)时-空统一的相-矢量图※

i1产生的是交轴磁通势。I1m(－e0)的方向U1U22.i1滞后于(－e0)90o(Ψ

=90o)时的电枢反应×SNF0Fa(a)磁通势矢量图E0F0(Φ0)－E0I1Fa

(Φa)

(b)时-空统一的相-矢量图※

i1产生的是直轴磁通势。起增磁作用。I1m的方向3.i1超前于(－e0)90o(Ψ=－90o)的电枢反应

U1U2×NSF0Fa(a)磁通势矢量图E0F0(Φ0)－E0I1Fa

(Φa)

(b)时-空统一的相-矢量图※

i1产生的是直轴磁通势。起去磁作用。4.－90o＜Ψ＜0o时的电枢反应

U1U2×NSF0Fa(a)磁通势矢量图E0F0(Φ0)－E0Fa

(Φa)

I1FaqFadIdIq(b)时-空统一的相-矢量图※

Fad

——直轴电枢磁通势，产生直轴电枢反应；

Faq

——交轴电枢磁通势，产生交轴电枢反应。五、同步电机的物理模型NSSNTn0n0θNSn0n0NSTn0n0θSNSN(a)发电机运行(c)电动机运行(b)理想空载※

θ——转子磁极轴线与定子合成磁极轴线的夹角，称为功率角。6.2三相同步电机的基本结构一、定子（电枢）1.定子铁心：2.定子绕组：3.机座和端盖等。二、转子1.转子铁心:2.转子绕组:3.转轴等。工作时施加直流励磁。励磁方式：对称三相绕组。由硅钢片叠成。由整块铸（锻）钢制成。①直流励磁机；②整流电源。1.按能量转换的方式不同：同步发动机、同步电动机。2.按相数的不同:三相、单相。3.按转子结构的不同：三、主要种类NS隐极式、凸极式。+－3~×3~·····×××××+－NS励磁机发电机水轮机

卧式、立式。4.按安装方式的不同：小浪底电站水轮机组安装三峡电站首台机组安装水力发电火力伙发电去厂励磁机发电机汽轮机三相尖同步旋电机同步粪发电稍机小型杆同步员电机四、泥额定换值UN、IN、PN、fN、nN。6.3三相榜隐极壶同步芝电动女机的朝运行浙分析一、迈基本继方程鸦式取对粥称三属相电替路的恼一相悼分析宇。U1E1I1EσUf→If→F0FU1→I1→FaE1定子感应→Φ合成磁通嚼势Φσ漏磁通EσR1I1U1=R1I1－Eσ－E1=(R1+j

Xσ)

I1－E1Eσ=－j

XσI1※R1、Xσ——定子闯每相使绕组依的电封阻、订漏电价抗。※漏磁隆感应宝电动婆势：(励磁蛙电动蚊势不茧变)(电纵枢反悟应电斜动势品随负载卫变化)如果朽不计尼磁路棒饱和袭：Uf→If→F0→Φ0U1→I1→Fa→E0→Φa→EaΦσ→EσR1I1E1=E0

+EaU1=R1I1－Eσ－Ea－E0∵Ea∝Φa∝Fa∝I1，不计蜜磁饱参和Ea滞后于Φa90o，不计尸电枢坡铁耗走，Φa与I1同相位。∴Ea

=－jXa

I1※Xa——电枢互反应津电抗。U1=－E0+(R1+jXσ+

jXa

)

I1U1=－E0+(R1+jXs

)

I1※Xs=Xσ+Xa——同步唇电抗赴。一般炒：R1＜＜Xs，忽略R1，则U1=－E0+jXsI1二、祖等效摸电路R1jXσ+U1－E1I1R1jXs－

+E0I1+U1－三、泉相量景图U1=－E0+jXsI1U1I1(a)＞0伴(电感性)(b)=顾0沿(电阻性)－jXsI1－E0U1I1－E0－jXsI1U1I1(c)＜0药(电容性)－jXsI1－E0由于茧：F0与F的夹验角为θ则有灰：忽略俯：R1和Xσ故有父：E0与E1的夹角为θ－E0与U1的夹角为θθΨΨ=±θ五、计同步色电机划的物扁理模忠型NSSNTn0n0θNSn0n0NSTn0n0θSNSN(a)发电箩机运钢行(c)电动武机运芒行(b)理想弓空载※θ——转子灶磁极帮轴线列与定拢子合贴成磁状极轴音线的夹妖角，甚称为功率艺角。※θ——转子们磁极忌轴线幸与定材子合张成磁轮极轴书线的夹土角;——U1与(－E0)的夹角。∵滞后剧于E0Φ090o

，滞后话于E1Φ

90o

，

E0与E1的夹角为θ；∴∵U1=－E1（忽纠略R1、Xσ）∴U1与(－E0)的夹角为θ。6.4三相辅凸极百同步咐电动域机一、碗基本仇方程格式特点眠：气疤隙不匹均匀阴。▲如果i1与(渗－e0)的相榆位差予为Ψ时：－E0I1IqΨId▲将i1分解刺为两牧个分茄量。直轴罢分量勾：Id=I1si症nΨ交轴示分量夺：Iq=I1co攀sΨI1Uf→If→F0→Φ0→E0U1→I1→Id→Iq◆电磁缘瑞关系捐：→Fad→Faq→Φad→Φaq→Ead→EaqΦσ→EσR1I1E0EσEadEaqU1=－E0－Ead－Eaq－Eσ+R1I1Ead

=－jXad

Id※Xad——直轴液电枢死反应继电抗驴，Xaq——交轴尾电枢鸽反应衔电抗抱。Eaq

=－jXaq

Iq+U1－Eσ=－jXσI1I1=Id+IqU1=－E0+jXad

Id

+jXaq

Iq

+jXσI1+R1I1=－E0+j(Xad+Xσ)Id

+j(Xaq+Xσ)

Iq

+R1I1U1=－E0+jXdId

+jXq

Iq

+R1I1※Xd=Xad+Xσ——直轴疏同步嫌电抗顷，Xq=Xaq+Xσ——交轴延同步僻电抗脊。◆如果身忽略R1，则U1

=－E0+jXdId

+jXq

Iq

◆设虚评拟电裂动势：EQ

=E0－j(Xd－Xq

)Id∵Id

与E0正交，j(Xd－Xq

)Id与E0同相或反相，∴EQ

与E0同相。二、摩等效都电路U1

=－E0+R1I1

+

jXdId

+