第10章 同步电动机的电力拖动

第10章同步电动机

电力拖动电机与拖动目录10.1同步电动机的机械特性10.2同步电动机的起动10.3同步电动机的调速和制动*10.4特种同步电动机调速系统第10章同步电动机电力拖动2/9910.1同步电动机的机械特性第10章同步电动机电力拖动3负载变化时，同步电动机怎样调节？同步电动机的过载能力同步电动机能否在异步转速下运行？同步电动机的机械特性10.1同步电动机的机械特性第10章同步电动机电力拖动4同步电动机能否在异步转速下运行？SNSNn1SNSNn1SNSNn1SNn1SNSNSNn1SNSNn1SNSNn1SNSNn1

如果转子转速不等于同步转速n1，则在转子上产生的电磁转矩的平均值等于零，转子只能左右摆动，不能拖动机械负载旋转。因此，同步电动机的转速只能等于同步转速。10.1同步电动机的机械特性第10章同步电动机电力拖动5同步电动机能否在异步转速下运行？10.1同步电动机的机械特性第10章同步电动机电力拖动6①

如果：0＜θ＜

M

。原稳定工作于a点：

Te=TL，n=n1，

=

a

。假设TL↑，则TL＞Te

→

n↓→

↑→Te↑→…→b点：

Te=TL，n=n1，

=

b＞

a

。②

如果：

M＜θ＜180o。

若原工作于c点，当TL↑时，TL＞Te→

n↓→

↑→Te↓→失步。→n↓↓→

↑↑0Pe/Teθ

90o

acb负载变化时，同步电动机怎样调节？10.1同步电动机的机械特性第10章同步电动机电力拖动70Pe/Teθ

90o

acbM

a点稳定工作点b点稳定工作点M点临界稳定工作点c点不稳定工作点负载变化时，同步电动机怎样调节？10.1同步电动机的机械特性第10章同步电动机电力拖动8同步电动机的过载能力km=TmTN

当I1L=IN

时，满载；当I1L＞IN

时，过载。不允许长期过载，允许短时过载。短时过载时要求TL＜Tm。过载能力（当U1L=UN，If=IfN时）：=1sin

NTMTN=2~3※三相隐极同步电动机：※

If↑

→PeM↑

→过载能力↑

。10.1同步电动机的机械特性第10章同步电动机电力拖动9同步电动机的机械特性当f1=常数时，关系n=f

(Te)

称为机械特性。OTe

nn1TNTm※特点：斜率

=0，硬度

=∞。

——绝对特硬性。NM10.2三相同步电动机的起动第10章同步电动机电力拖动10

三相同步电动机的主要缺点是自身没有起动转矩，即Tst=0。因此无法自己起动。1.拖动起动法2.异步起动法3.变频起动法10.2三相同步电动机的起动第10章同步电动机电力拖动111.拖动起动法三相同步电动机磁极对数：p容量：PN辅助电动机(异步)磁极对数：p容量：(10%

~20%)

PN异步机同步机1、拖动起动，接近同步2、励磁、接通电源3、牵入同步10.2三相同步电动机的起动第10章同步电动机电力拖动122.异步起动法■起动过程：(1)异步起动：励磁绕组不能开路、不能短路，须接限流电阻：RS≈(8~12)Rf(2)牵入同步运行。笼型起动绕组起动运行3~Q2RS

＋

Uf－Q2电刷滑环10.2三相同步电动机的起动第10章同步电动机电力拖动132.异步起动法■起动过程：(1)起动时，首先将转子直流励磁绕组通过电阻短接，然后再将定子绕组投入到三相电源上。(2)依靠定子旋转磁场和起动绕组中所感应的电流产生类似于感应电机的异步电磁转矩，从而使转子起动。(3)一旦转子接近同步转速，再将转子励磁绕组切换至直流励磁电源上。利用定、转子之间的磁场相互作用所产生的牵入同步转矩，将转子牵入同步，完成起动。10.2三相同步电动机的起动第10章同步电动机电力拖动142.异步起动法■起动过程：起动绕组中感应电流的异步电磁转矩0Tenn1s01Tm10.2三相同步电动机的起动第10章同步电动机电力拖动152.异步起动法■起动过程：(1)起动过程中，要求转子直流励磁绕组不能开路；以避免因转子励磁绕组匝数较多，造成感应电势较高而引起绕组绝缘击穿；(2)直流励磁绕组也不能直接短路；以避免“单轴转矩”的产生；10.2三相同步电动机的起动第10章同步电动机电力拖动162.异步起动法“单轴转矩”起动时，定子旋转磁场在转子励磁绕组中感应转差频率的电势和电流;单相转子励磁绕组产生脉振磁势。可分解为两个相对转子转速为sn1、转向相反的正、负序旋转磁场。0Tenn1s01n1/20.5TmSNn1n10.2三相同步电动机的起动第10章同步电动机电力拖动172.异步起动法“单轴转矩”同步点n=0.5n1、当n<0.5n1时，电磁转矩为驱动性质；当n>0.5n1时，电磁转矩为制动性质。当制动转矩峰值大于异步感应转矩时，同步电动机运行在0.5n1附近。0Tenn1s01n1/20.5Tm10.2三相同步电动机的起动第10章同步电动机电力拖动183~变频电源Q3.变频起动法f由零逐渐缓慢增加50HzNSNS10.3三相同步电动机的调速与制动第10章同步电动机电力拖动19同步电动机的转速：调速方法——变频调速。60f1pn=n1=2.自控式变频调速1.他控式变频调速第10章同步电动机电力拖动20U1f1=常数以隐极同步电动机为例，有下面的关系U1E0Xs

Tm=3E0=4.44kw1N1

f1Φ0Xs=Xa＋X

=2

f1(La＋L

)=2

f1

Ls(1)

f1＜fN

时，要保持2

60

=n2

60=60f1p=2

f1p1.

他控式变频调速10.3三相同步电动机的调速与制动第10章同步电动机电力拖动21整理后得32

2

Tm=pkw1N1LsU1f1Φ0结论：①在恒定励磁时，U1f1若保持=常数，则可以保持调速时过载能力不变。②调节If实现过载能力和功率因数的调节。③当f1降得较低时，R1的影响不可忽略，Tm将随着f1的降低而降低。为了保持过载能力不变，应适当提高U1与f1的比值。10.3三相同步电动机的调速与制动10.3三相同步电动机的调速与制动第10章同步电动机电力拖动22(2)

f1＞fN

时，要保持U1=UNP不变U1f1若保持=常数，则U1＞UNP，这是不允许的。因此，只有使U1=UNP，

f1↑→Tm↓。若要保持一定的过载能力，可以调节If，即f1↑Tm基本不变。If↑10.3三相同步电动机的调速与制动第10章同步电动机电力拖动23(3)

机械特性OTnTLn0'f1'n0"f1"ab■调速性能：①调速范围广。②调速方向：

f1↑→n↑

，

f1↓

→n↓。③调速的平滑性好，为无级调速。④调速的稳定性好，静差率

=0。⑤调速的经济性：初期投资大，运行费用不大。⑥调速时的允许负载：f1＜fN

时为恒转矩调速，

f1＞fN

时为恒功率调速。10.3三相同步电动机的调速与制动第10章同步电动机电力拖动24调速时的允许负载：f1＜fN

时为恒转矩调速，f1＞fN

时为恒功率调速。1.

他控式变频调速10.3三相同步电动机的调速与制动第10章同步电动机电力拖动252.

自控式变频调速

采用自控式变频调