电机与拖动技术项目化教程 课件 3 同步电动机的功率与转矩

同步电动机的功率与转矩ThePowerandtorqueofSynchronousMotors同步电动机电动势平衡方程Thecreationofarotatingmagneticfieldcontents目录同步电动机的功角特性Electromotiveforcebalanceequationofsynchronousmotor同步电动机的转矩Torqueofsynchronousmotor同步电动机功率平衡方程Powerbalanceequationofsynchronousmotor

输入电功率P1电磁功率PM输出机械功率P2定子铜损

定子铁损机械损耗

功率平衡方程：一、同步电动机的功率平衡方程功率流程图

二、同步电动机的电动势平衡方程同步电机主磁场：转子通以直流电产生磁场称之为主磁场。定子绕组中产生的感应电动势，称之为同步感抗电动势：则，电枢电路中的电压平衡方程可以写成电枢电流可以分成两个分量，直轴分量与交轴分量。二、同步电动机的电动势平衡方程因此，得出同步电动机的电压方程为画出相应的同步电机向量图

二、同步电动机的电动势平衡方程三、同步电机的功率思考：同步电机的机械特性是什么？对于凸极同步电动机，当忽略定子绕组的电阻Rs

时，同步电动机的电磁功率为由凸极同步电动机的相量图，，于是三、同步动机的功角特性三、同步电机的功率此外，根据相量图可得考虑以上这些关系，得三、同步电动机的功角特性（10-20）励磁电磁功率1凸极电磁功率2思考：反映的是电机的哪个具体角度？三、同步电机的功率三、同步电机的功角特性相量分析1.正常励磁2.过励磁3.欠励磁三、同步电机的功角特性三、同步电机的功率

上式所示凸极同步电动机的电磁功率Pem中，第一项与励磁电流If

的大小有关，称为励磁电磁功率。第二项与励磁电流If

的大小无关，是由参数引起的，这部分功率只有凸极同步电动机才有，而对隐极同步电动机则不存在，所以该电磁功率称为凸极电磁功率。第一项励磁电磁功率是主要的，第二项凸极电磁功率比第一项小得多。

曲线3是总的电磁功率Pem与θ

角的关系曲线，可见与Pem最大值所对应的θ角小于90º。三、同步电机的功角特性为了结构上的简单，在某些小容量同步电动机的转子上不安放直流励磁绕组，因此转子就不能产生磁场，感应电势，此时电动机的电磁功率并不为零，仍有

有了电磁功率就有电磁转矩，因此转子没有励磁的凸极同步电动机也能旋转。三、同步电机的功率三、同步电机的功角特性同步电机的转矩根据功率与转矩的关系，同样可以导出电磁转矩及转矩平衡方程。与异步电动机一样，电磁转矩Te等于电磁功率Pem与电机角速度ω之比，但对于同步电动机，其转速即为同步转速，因此将电磁功率的表达式代入上式得到的电磁转矩为三、同步电机的功率三、同步电机的功角特性若是隐极式同步电动机，因Xd=Xq

，功角特性和矩角特性的表达式为功角特性表达式与矩角特性表达式之间仅相差一个常数ω1

，所以功角特性曲线也可视为矩角特性曲线。三、同步电机的功率四、同步电机的转矩角特性同步电动机的转矩平衡方程式中T0——负载转矩。思考：同步电机如何适应负载转矩的变化？三、同步电机的功率四、同步电机的转矩稳定运行问题

下面以隐极同步电动机为例来讨论同步电动机的稳定运行问题。由图可见，当电动机拖动负载运行在

=0

～90

的范围内，电动机能够稳定运行；当电动机拖动负载运行在

=90

～180

的范围内，电动机不能够稳定运行。

三、同步电机的功率四、同步电机的转矩如果与异步电动机一样，将最大电磁转矩Tem与额定电磁转矩TN之比，称为过载倍数，用

表示。可见，为了满足过载限制的要