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文档简介

第4章同步电动机

4.1同步电动机的结构及工作原理4.2同步电动机的电磁关系4.3同步电动机的功率关系及功角特性与矩角特性4.4同步电动机功率因数的调节和V形曲线

第4章同步电动机

4.1同步电动机的结构及工作原理(1)

图4.1旋转磁极式同步电动机图4.2旋转电枢式同步电动机同步电动机也是由定子和转子两部分组成,定、转子之间有气隙,如图4.1。定子也称为电枢,定子绕组就称为电枢绕组。转子上装有励磁绕组,通入直流电流就形成磁极,由于磁极可以随转子一道旋转,故而称为旋转磁极式同步电动机,图a是隐极式,图b是凸极式。另一种结构的同步电动机,其磁极是固定的,而放置三相绕组的电枢是旋转的,故而称为旋转电枢式同步电动机,如图4.2所示。

第4章同步电动机

4.1同步电动机的结构及工作原理(2)当同步电机定子绕组接三相交流电源、转子励磁绕组接直流电源时,定子三相对称绕组流过对称的三相交流电流,在定、转子气隙中产生旋转磁场;转子励磁绕组流过直流电流产生恒定磁场。旋转磁场对转子磁场作用,会产生电磁转矩,拖动转子并带动负载旋转,是电动机运行状态,转子转速即同步转速为。在同步电动机的铭牌上标明的额定数据有:额定功率,指在额定运行时轴上输出的机械功率;额定电压,指允许加在定子绕组上的最大线电压;额定电流,在额定运行时流过定子绕组的线电流,额定转速,就是同步转速,单位为r/min;

4.2同步电动机的电磁关系(1)

图4.3凸极同步电动机的d轴和q轴图4.4电枢磁动势及分量转子励磁绕组通直流产生励磁磁动势,定子的电枢绕组通交流产生电枢磁动势,合成磁动势把电枢磁动势对空载气隙磁场的影响称为电枢反应。为便于分析,在转子上设置垂直的两根轴,即d轴和q轴,如图4.3,将分解就得到,则有是与q轴的夹角,如图4.4。4.2同步电动机的电磁关系(2)按照图a变压器中的参考方向得到的电压方程式为,而同步电动机中的参考方向如图b,则电压方程式为。将电枢电流分解为d及q轴分量,即则及分别产生磁动势及,连同分别在电枢绕组中产生感应电动势、和。这样,电枢回路电压平衡方程式为(4.11)（a）（b）4.2同步电动机的电磁关系(3)不考虑饱和,则有相位关系是超前,于是可表示为,称为直轴电枢反应电抗,同理,称交轴电枢反应电抗,代入(4.11)式中,,,分别称为直轴、交轴同步电抗。忽略上式简化为,时相量图如右上图。隐极同步电动机相量图如右下图。4.3同步电动机的功率关系及功角特性与矩角特性

4.3.1功率关系

同步电动机运行时的损耗有定子绕组的铜损耗、定子的铁损耗、机械损耗和附加损耗。同步电动机从电源输入的功率中减去所有损耗,就是轴上

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