北方工业大学：《电机与拖动基础》课程教学资源（PPT讲义课件）第七章 同步电动机 Synchronous Machines

第七章同步电动机 Synchronous Machines

第七章 同步电动机 Synchronous Machines

本章基本教学要求(以自学为主) ■1熟悉同步电动机的结构; ■2熟悉工作原理,理解电枢反应的物理意义; ■3掌握电压方程、相量图、矩角特性和功角特性 4.了解同步电动机的异步起动方法 ■思考题:P2607-1、7-2、 ■补充题:同步电动机起动方法有哪些?

本章基本教学要求（以自学为主） ◼ 1.熟悉同步电动机的结构； ◼ 2.熟悉工作原理，理解电枢反应的物理意义； ◼ 3.掌握电压方程、相量图、矩角特性和功角特性 ◼ 4.了解同步电动机的异步起动方法。 ◼ 思考题：P260 7-1、7-2、 ◼ 补充题：同步电动机起动方法有哪些？

同步电动机分类应用 1.分类 同步电机可分同步发电机、同步电动机和同步补偿 机。 2应用 ■在现代电力系统中,几乎所有的电能是由同步发电 机生产的;同步电动机应用于大型生产机械的拖动 系统中,随着电力电子技术和计算机控制技术的不 断发展,变频调速在同步电动机的调速系统中的实 现,使同步电动机的应用场合大为扩大;同步补偿 机则是空载运行的同步电动机,用以改善电网的功 率因数

同步电动机分类应用 1.分类 ◼ 同步电机可分同步发电机、同步电动机和同步补偿 机。 2.应用 ◼ 在现代电力系统中，几乎所有的电能是由同步发电 机生产的；同步电动机应用于大型生产机械的拖动 系统中，随着电力电子技术和计算机控制技术的不 断发展，变频调速在同步电动机的调速系统中的实 现，使同步电动机的应用场合大为扩大；同步补偿 机则是空载运行的同步电动机，用以改善电网的功 率因数

711同步电动机的结构 与直流机、异步电动机一样,同步电动机也是 由定子和转子两大部分组成。 1、定子 同步电动机的定子与异步电动机的定子结构基 本相同,由机座、定子铁芯、电枢绕组等组成。 于大型同步电动机,由于尺寸太大,硅钢片常 制成扇形,然后对成圆形

7.1.1同步电动机的结构 与直流机、异步电动机一样，同步电动机也是 由定子和转子两大部分组成。 1、定子 同步电动机的定子与异步电动机的定子结构基 本相同，由机座、定子铁芯、电枢绕组等组成。 于大型同步电动机，由于尺寸太大，硅钢片常 制成扇形，然后对成圆形

2、转子 由磁极、转轴、阻尼绕组、滑环、电刷等组 成,在电刷和滑环通入直流电励磁,产固定磁极。 根据容量大小和转速高低转子结构分凸极和隐 极两种。 凸极特点: 气隙不均匀,有明显的磁极,转子铁芯短粗, 适用于转速低于1000r/min,极对数p≥3的电动机。 隐极特点: 气隙均匀,无明显的磁极,转子铁芯长细,适 用于转速高于1500r/min,极对数p<2的电动机

2、转子 由磁极、转轴、阻尼绕组、滑环、电刷等组 成，在电刷和滑环通入直流电励磁，产固定磁极。 根据容量大小和转速高低转子结构分凸极和隐 极两种。 凸极特点： 气隙不均匀，有明显的磁极，转子铁芯短粗， 适用于转速低于1000r/min，极对数p≥3的电动机。 隐极特点： 气隙均匀，无明显的磁极，转子铁芯长细，适 用于转速高于1500r/min，极对数p≤2的电动机

N ST (a)凸极式 (b)隐极式 同步电动机转子结构

同步电动机转子结构

3、额定数据 同步电动机的主要额定数据为 额定容量PN: 指电动机轴上输出的有功功率,单位:kW 额定电压UN: 指定子三相绕组上的线电压,单位:V ■额定电流: 指电动机额定运行时,流过定子绕组的线电流,单 位:A 额定转速n: 指电动机额定运行时的同步转速,单位:rmin;

3、额定数据 同步电动机的主要额定数据为： ◼ 额定容量PN： 指电动机轴上输出的有功功率，单位：kW ◼ 额定电压UN： 指定子三相绕组上的线电压，单位：V； ◼ 额定电流IN： 指电动机额定运行时，流过定子绕组的线电流，单 位：A； ◼ 额定转速nN： 指电动机额定运行时的同步转速，单位：r/min；

额定数据 ■额定功率因数cosN: 指电动机额定运行时的功率因数; ■额定频率人: 指电动机额定运行规定的频率,单位:Hz 额定效率nN: 指电动机额定运行时的效率; 额定励磁电压UN: 指电动机额定运行时的励磁电压,单位:V 额定励磁电流/N 指电动机额定运行时的励磁电流,单位:A

额定数据 ◼ 额定功率因数cosφN： 指电动机额定运行时的功率因数； ◼ 额定频率fN： 指电动机额定运行规定的频率，单位：Hz ◼ 额定效率ηN： 指电动机额定运行时的效率； ◼ 额定励磁电压UfN： 指电动机额定运行时的励磁电压，单位：V ◼ 额定励磁电流IfN： 指电动机额定运行时的励磁电流，单位：A

712同步电动机的电压方程式和相 量图 说明: ■为了分析方便,假设电动机主磁路未饱和,认为 磁路是线性的,且只考虑定、转子的基波磁势。 ■由于同步电动机能量交换是在定子侧,所以将定 子称为电枢,定子绕组称为电枢绕组

7.1.2同步电动机的电压方程式和相 量图 说明： ◼ 为了分析方便，假设电动机主磁路未饱和，认为 磁路是线性的，且只考虑定、转子的基波磁势。 ◼ 由于同步电动机能量交换是在定子侧，所以将定 子称为电枢，定子绕组称为电枢绕组

分析 当同步电动机的电枢绕组通入三相对称交流电 后,就会产生以同步转速n旋转的三相合成基波电枢 磁势Fa。当同步电动机稳定运行时,转子也以同步转 速η1旋转,在励磁绕组中通入直流励磁电流l,使转 子形成固定磁极,励磁电流产生励磁磁势F,励磁磁 势F与电枢磁势F同速同方向旋转,彼此在空间是相 对静止的,这样在电机的主磁路上有两个磁势,它们 相互叠加,形成了合成磁场

分析 当同步电动机的电枢绕组通入三相对称交流电 后，就会产生以同步转速n1旋转的三相合成基波电枢 磁势Fa。当同步电动机稳定运行时，转子也以同步转 速n1旋转，在励磁绕组中通入直流励磁电流If，使转 子形成固定磁极，励磁电流产生励磁磁势F0，励磁磁 势F0与电枢磁势Fa同速同方向旋转，彼此在空间是相 对静止的，这样在电机的主磁路上有两个磁势，它们 相互叠加，形成了合成磁场