同步電動機和同步調(diào)相機(2)ppt課件

1、目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 11.1 11.1 同步電動機的根本方程式和相量圖同步電動機的根本方程式和相量圖 11.2 11.2 同步電動機的啟動同步電動機的啟動 10.3 10.3 同步伐相機同步伐相機 10.4 10.4 反響式同步電動機反響式同步電動機 11.0 11.0 前前 言言目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出同步伐相機只相當(dāng)于空載運轉(zhuǎn)的同步電動機，它不用來拖動機械負載，而專門用來調(diào)理無功功率，提高電網(wǎng)的功率因數(shù)。 同步電動機和調(diào)相機的轉(zhuǎn)子普通都采用凸極構(gòu)造，并在磁極的極靴上裝有起動繞組即阻尼繞組。同步電動機與感應(yīng)電動機相比，其主要特點同步電動機與感應(yīng)電動機相比

2、，其主要特點:1) 轉(zhuǎn)速不隨負載的變化而變化，而且有較高的功率因數(shù)可到達cos=1，特別在過勵形狀下，還可使功率因數(shù)超前，從而提高了電網(wǎng)的功率因數(shù)。2) 同步電動機的氣隙較大，Xd較小，過載才干較高Km=23，靜態(tài)穩(wěn)定性好，且由于氣隙大而使構(gòu)造可靠性提高，安裝維護容易。3) 在不需求調(diào)速而功率又較大的場所，如驅(qū)動大型的空氣緊縮機、球磨機、鼓風(fēng)機和水泵以及電動發(fā)電機組等，較多采用同步電動機。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 同步電機運轉(zhuǎn)于發(fā)電機形狀時，如下圖。 轉(zhuǎn)子磁極軸線超前定子合成磁極軸線，0，電機把機械能轉(zhuǎn)變成電能。 同步電機的運轉(zhuǎn)是可逆的，既可以用作發(fā)電機，還可以用作電動機。0a

3、 tEU I Rj I X &0atEU I Rj I X & & 電磁功率PeM和功率角均為正值，勵磁電動勢E0超前于電網(wǎng)電壓U-角。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 逐漸減少發(fā)電機的輸入功率，轉(zhuǎn)子將瞬時減速，角減小，相應(yīng)的電磁功率也減少。 當(dāng)發(fā)電機的輸入功率只能滿足空載損耗時，發(fā)電機處于空載運轉(zhuǎn)形狀。并不向電網(wǎng)保送功率0atEU I RjI X & &0atEUI RjI X & & &過渡形狀過渡形狀 目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 繼續(xù)減少發(fā)電機的輸入功率，那么和 Pem變?yōu)樨撝?。卸動原動機，電機從電網(wǎng)吸收功率滿足空載損耗，成為空轉(zhuǎn)的電動機。 電機軸上加上機械負載，負

4、值的增大，由電網(wǎng)向電機輸入的電功率和相應(yīng)的電磁功率增大，轉(zhuǎn)子磁極軸線落后定子合成磁極軸線，轉(zhuǎn)子遭到驅(qū)動性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩作用。0a tEU I Rj I X &0a tE U I Rj I X &電動機形狀電動機形狀 由同步發(fā)電機轉(zhuǎn)變?yōu)橥诫妱訖C時，功率角和相應(yīng)的電磁功率均由正值變?yōu)樨撝?，電機由輸出電功率變?yōu)檩斎腚姽β?，電磁轉(zhuǎn)矩由制動變?yōu)轵?qū)動。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 按照發(fā)電機慣例，同步電動機可以看成是一臺輸出負的有功功率的發(fā)電機，其電動勢方程與發(fā)電機的方程一樣，以隱極機發(fā)電機為例：0&DaDtUEI RI X 按照電動機慣例，把輸出負電流看成是輸入正電流即可，其電動勢方程：0&

5、D adDdqDqU EI RjI XjI X 隱極機：隱極機：201 122MDDdqdEUUP m sin msinXX X 發(fā)電機觀念電動機觀念等效電路目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出凸極機：凸極機：20111122DDdqdE UUTmsinmsinXXX 同步電動機的功角特性與發(fā)電機的類似，用M=-替代即可。同步電動機的電磁功率公式同步電動機的電磁功率公式: :上式除以同步速度得同步電動機的電磁轉(zhuǎn)距:同步發(fā)電機的過載才干、比整步功率所作的分析和結(jié)論，對電動機也是完全適用的。在近代同步電動機中，其參數(shù)Xd*=0.61.45，Xq*=1.01.4，額定功率角DN=2030，過載才

6、干Km=23。201122MDq dUPms i nXX 凸極同步電動機相量圖目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 與同步發(fā)電機類似,當(dāng)同步電動機的輸入有功功率恒定而調(diào)理勵磁電流時,也有三種勵磁形狀,“正常勵磁時,電動機沒有無功功率輸出；“過勵時電動機從電網(wǎng)吸收容性無功或發(fā)出感性無功;“欠勵時電動機從電網(wǎng)吸收感性無功或發(fā)出容性無功.也可以調(diào)理無功功率. 調(diào)理勵磁電流可以調(diào)理同步電動機的無功功率和功率因調(diào)理勵磁電流可以調(diào)理同步電動機的無功功率和功率因數(shù)數(shù), ,這是同步電動最可貴的特點這是同步電動最可貴的特點. .211122Dq dUTms inXX 為了改善電網(wǎng)的功率因數(shù)和提高電機的過載才

7、干，現(xiàn)代同步電動機的額定功率因數(shù)普通均設(shè)計為1-0.8超前。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出同步電動機不能自行起動同步電動機不能自行起動 假設(shè)定子磁場的運動方向由左向右，并在某瞬間轉(zhuǎn)到圖a所示的位置，由圖可見，此瞬間定子磁場和轉(zhuǎn)子磁場相互作用所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩是推進轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的；但由于轉(zhuǎn)子具有轉(zhuǎn)動慣量，在此轉(zhuǎn)矩作用下，并不能夠立刻加速到同步。于是在半個周期以后即1/100s以后，定子磁場向前挪動了一個極距，到達圖b的位置，此時定子磁極對轉(zhuǎn)子磁極的排斥力，將阻止轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動。如此變化不已，可見轉(zhuǎn)子上遭到的平均轉(zhuǎn)矩為零1dUX相互吸引相互排斥目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 由于同步電動

8、機的平均起動轉(zhuǎn)矩為零，所不能自行起動，必需借用其它方法。 常用的起動方法有：輔助電動機起動法、變頻起動法和異步起動法。其中異步起動法運用最廣泛。 現(xiàn)代同步電動機多采用異步起動法來起動。它是經(jīng)過在凸極式同步電動機的轉(zhuǎn)子上安裝阻尼組和感應(yīng)電動機的籠型繞組類似，只是它裝在轉(zhuǎn)子磁極的極靴上，有時亦稱同步電動機的阻尼繞組為起動繞組。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出同步電動機的異步起動方法：同步電動機的異步起動方法：第二步第二步:將同步電動機的定子繞組接通三相交流電源。這時將同步電動機的定子繞組接通三相交流電源。這時定子旋轉(zhuǎn)磁場將在阻尼繞組中感應(yīng)一電流，此電流與定子旋定子旋轉(zhuǎn)磁場將在阻尼繞組中感應(yīng)

9、一電流，此電流與定子旋轉(zhuǎn)磁場相互作用而產(chǎn)生異步電磁轉(zhuǎn)矩，同步電動機便作為異轉(zhuǎn)磁場相互作用而產(chǎn)生異步電磁轉(zhuǎn)矩，同步電動機便作為異步電動機而起動。步電動機而起動。第三步第三步: :當(dāng)同步電動機的轉(zhuǎn)速到達同步轉(zhuǎn)速的當(dāng)同步電動機的轉(zhuǎn)速到達同步轉(zhuǎn)速的95%95%左右時，將左右時，將勵磁繞組與直流電源接通，給予直流勵磁。這時轉(zhuǎn)子上添加勵磁繞組與直流電源接通，給予直流勵磁。這時轉(zhuǎn)子上添加了一個頻率很低的交流轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子磁場與定子磁場之間的相了一個頻率很低的交流轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子磁場與定子磁場之間的相互吸引力便能把轉(zhuǎn)子拉住，使它跟著定子旋轉(zhuǎn)磁場以同步轉(zhuǎn)互吸引力便能把轉(zhuǎn)子拉住，使它跟著定子旋轉(zhuǎn)磁場以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，即所謂牽

10、入同步。速旋轉(zhuǎn)，即所謂牽入同步。第一步第一步: :把同步電動機的勵磁繞組經(jīng)過一個電阻短接以下把同步電動機的勵磁繞組經(jīng)過一個電阻短接以下圖。起動時勵磁繞組開路是很危險的，由于勵磁繞組的匝數(shù)圖。起動時勵磁繞組開路是很危險的，由于勵磁繞組的匝數(shù)很多，很多，定子數(shù)很多，定子旋轉(zhuǎn)磁場將在該繞組中感應(yīng)很高的電壓，能夠擊穿勵磁繞組的絕緣。短路電阻的大小約為勵磁繞組本身電阻的10倍左右。同步電動機異步啟動法原理線路圖目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出11.3 11.3 同步伐相機同步伐相機 同步伐相機或稱同步補償機是專門發(fā)送無功功率的同步電機，本質(zhì)上是一臺空載運轉(zhuǎn)的同步電動機。 在電網(wǎng)的受電端接上同步伐

11、速相機，是減少線路中的損耗和電壓降，提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，減輕發(fā)電機的負擔(dān)的重要方法。 受電端裝有自動勵磁調(diào)理的同步伐相機可以使各種工況下受電端的電壓根本堅持不變。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出1)調(diào)相機的額定容量指的是在過勵形狀下的額定視在功率。2)由于轉(zhuǎn)軸上不帶機械負載，所以調(diào)相機的轉(zhuǎn)軸比同容量的電動機轉(zhuǎn)軸細，沒有過載才干的要求。3)為了提高伐相機提供感性無功的才干，勵磁線圈導(dǎo)線截面較大，但勵磁損耗依然很大，對通風(fēng)冷卻要求較高。同步伐相機的特點同步伐相機的特點 同步伐相機的起動普通采用異步起動法或輔助電動機法。選擇起動方法時，首先思索限制起動電流，然后思索滿足起動轉(zhuǎn)矩的要求。目目

12、錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出反響式同步電動機是在沒有直流勵磁時的凸極式同步電動機。反響式同步電動機是在沒有直流勵磁時的凸極式同步電動機。 凸極同步電動機失去直流勵磁時，主極磁通為零，由主磁通所建立的電動勢E0也就等于零,只產(chǎn)生附加電磁功率和相應(yīng)的附加電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩是由于直軸和交軸磁路磁阻不等而使Xd和Xq不相等所產(chǎn)生的，因此又稱磁阻轉(zhuǎn)矩NoImageNoImage目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出反響式同步電動機轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生可以用以下圖所示的簡單模型來反響式同步電動機轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生可以用以下圖所示的簡單模型來闡明，圖中闡明，圖中N N、S S極表示電樞旋轉(zhuǎn)磁場的磁極。極表示電樞旋轉(zhuǎn)磁場

13、的磁極。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出一個圓柱形隱極轉(zhuǎn)子，因此當(dāng)轉(zhuǎn)子無勵磁時，無論其直軸和電樞旋轉(zhuǎn)磁場的軸線相差多大角度都不能產(chǎn)生切向電磁力及電磁轉(zhuǎn)矩。 凸極的反響式同步電動機的空轉(zhuǎn)情況。由于電動機的機械損耗可略去不計，故電動機產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩T0，于是定子旋轉(zhuǎn)磁轉(zhuǎn)軸線與轉(zhuǎn)子磁極軸線重合即=0，此時磁力線不發(fā)生扭斜，空載電流近似為 。 當(dāng)電動機加上機械負載時，那么由于轉(zhuǎn)矩不平衡，轉(zhuǎn)子將發(fā)生瞬時減速，于是轉(zhuǎn)子的直軸d軸將落后于電樞旋轉(zhuǎn)磁場軸線一個角度NoImage目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出圖中表示=45。由于直軸磁路的磁阻遠小于交軸磁路的磁阻，故磁力線仍由極靴處進入轉(zhuǎn)子，使

14、磁場發(fā)生扭斜，并因此產(chǎn)生與電樞磁場轉(zhuǎn)向一樣方向的磁阻轉(zhuǎn)矩T與負載轉(zhuǎn)矩相平衡。假設(shè)角繼續(xù)增大，那么磁場的畸變開場減小，由于部分磁通開場直接沿轉(zhuǎn)子交軸方向經(jīng)過，從而使穿過轉(zhuǎn)子極面的磁力線數(shù)減少。當(dāng)轉(zhuǎn)子偏轉(zhuǎn)角=90時，磁阻雖最大，但磁力線卻未被扭曲，全部磁力線沿轉(zhuǎn)子交軸方向穿過，如圖d所示，這時氣隙磁場又是對稱分布，故合成轉(zhuǎn)矩又變成零當(dāng)90時，轉(zhuǎn)矩將改動方向，如圖e所示。=180時，轉(zhuǎn)矩又等于零目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 反響式同步電動機接入電網(wǎng)后，從電網(wǎng)汲取感性的無功電流，并建立直軸電樞反響磁場。在理想的空載情況下，電動機不需求產(chǎn)生與負載轉(zhuǎn)矩相平衡的電磁轉(zhuǎn)矩，此時轉(zhuǎn)子堅持其直軸方向的軸線與定子磁場軸線一致=0，并隨定子磁場同步旋轉(zhuǎn)。 反響式同步電動機的最大轉(zhuǎn)矩發(fā)生在=45時，而在=90時電磁轉(zhuǎn)矩為零。假設(shè)負載再添加，將使電動機失去同步。 反響式同步電動機的任務(wù)原理反響式同步電動機的任務(wù)原理 在有負載的情況下，電動機的轉(zhuǎn)子遭到負載的制動力矩作用，使得轉(zhuǎn)子的直軸軸線對定子磁場軸線向后逆轉(zhuǎn)向挪動。于是磁場便發(fā)生畸變，從而產(chǎn)生與負載轉(zhuǎn)矩相平衡的附加電磁轉(zhuǎn)矩，并堅持其轉(zhuǎn)子直軸軸線滯后于定子磁場軸線一定的角度而同步旋轉(zhuǎn)。 目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退