电机学第6章2.doc

6.9 同步电动机与同步补偿机 去掉负载 加机械负载 同步发电机 → 空载同步发电机 →同步电动机 一. 同步电动机的电压方程和相量图 1. 隐极同步电动机 2. 凸极同步电动机 二. 同步电动机的功角特性，功率方程和转矩方程 1. 功角特性 （Ra 0） 2. 功率和转矩方程 三. 同步电动机的运行特性 1. 工作特性 ① ② ③ ④ 2. V型曲线 隐极同步电机，忽略Ra ① ② ③ 同步电动机调节 If 可改变功率因数，这是同步电动机的优点之一。 四. 同步电动机的起动方法 1. 异步起动 在转子上装笼型起动绕组。 定子加三相对称电压，转子励磁绕组通过电阻短路 R 5 10Rf ①异步转矩与感应电动机相同。 ②单轴转矩 励磁绕组电流频率为sf1，产生相对于转子静止的脉动磁势，可分解为两个旋转磁势 正转磁势 nsn1n1 与定子磁势相对静止，产生平均转矩； 反转磁势 n-sn11-2sn1, 在定子绕组中感应电流，产生异步转矩，当s0.5时，（1-2s）n10, 与定子绕组相对静止，电磁转矩为0。 ③磁阻转矩在其动过程中，平均值为0。 ④同步转矩转子转速接近同步速时，在同步转距作用下，转子转速达到同步。 Tst起动转矩（s1）; Tpi 牵入同步转矩（s0.05）; R2增加时，Tst增加，Tpi减小。 2. 他机起动 同极数感应电动机，容量约为主机容量的（10 15） ，n 接近同步速时，转子励磁绕组加入If ，由同步转矩拖入同步。 3. 变频起动 起动时f1 很低，随着n↑逐步增加f1 最后达到 fN 例 6-5 作业 6-26 6-29 复习 同步电动机的起动方法 1. 2. 变频起动 电源频率f 0 → fN 3. 异步起动 起动转矩 n 1 Tst 牵入同步转矩 （s 0.05 ）TPi , TPi 大，电机易牵入同步 五. 同步补偿机 （同步调相机） 同步补偿机就是空载运行的同步电动机 Pe 0 I f If 1. 同步补偿机的原理 电力系统 2. 同步补偿机的额定容量和结构特点 额定容量是指过励时所能补偿的无功功率 6.10 同步发电机的不对称运行 分析方法 对称分量法 一. 对称分量法 一组不对称的三相电压（电流），总可以把它分解为正序、负序和零序三组对称电压（电流），后者称为原来不对称电压（电流）的对称分量。 电机不饱和时，可采用迭加原理进行分析 对正序、负序、零序来说都是三相对称系统，只分析一相即可。 二. 各相序阻抗和等效电路 1. 正序阻抗和正序等效电路 电枢磁势与转子同步旋转，与三相对称运行时相同。三相对称运行时即为正序。 Z R jx 2. 负序电抗和负序等效电路 转子正方向同步速旋转，电枢磁势逆向同步速旋转。电枢磁势与转子转向相反。 Z－ R－ jx－ 对应于感应电机 转子上只有励磁绕组时 转子有阻尼饶组时 直轴超瞬变电抗 交轴超瞬变电抗 3. 零序阻抗和等效电路 三. 同步发电机的单相稳态短路 如图所示，设为A相短路，B、C相开路。 电压、电流的各相序分量 等效电路 单相稳态短路电流 三相稳态短路电流 实际上 A相绕组中还包含谐波电流。 定子中含有 1 ，3 ，5 ， 奇次谐波 转子中含有 0 ，2 ，4 ， 偶磁谐波 相应地 uB uC 中也会有一系列的奇次谐波电压。 四. 同步发电机的线间稳态短路 如图所示，设为B、C相短路，A相开路。 求IB IC UA 定子绕组中有无谐波电流 6.11 特种同步电动机 一. 永磁同步电动机 1. 2. 永磁材料 常用永磁材料及性能 Br/T Hc/kA/m BHmax/kJ/m3 价格/元/kg 稀土钴 0.95 680 160 800 钕铁硼 1.1 824 240 250 铁氧体 0.4 188 30 20 铝镍钴 1.3 56 52 3. 永磁同步电动机的异步起动 二. 自控式同步电动机（无刷直流电动机） 交流电机的结构，直流电动机的性能。通过调压可方便的调节转速。 电机本体（永磁同步电动机） 转子位置传感器 控制器；整流 逆变 电子换向代替机械换向，继承了直流电动机的优点，克服了其不足。 作业 6-27 6-31 第六章复习 一. 结构和原理 1. 2. 运行状态 3. 二. 同步发电机的磁场和参数 1. 2. 3. 三. 同步发电机的基本电磁关系 1. 基本方程 2. 相量图 正序等效电路 负序等效电路 零序等效电路 3. 等值电路 4. 功率和转矩方程 四. 同步发电机的性能和参数测定 1. 特性 空载特性 I 0 U0 E0 f If 短路特性 U 0 I f If 零功率因数特性 n ns 2. 参数测定 3. 几个重要的数据 五. 同步发电机的并网运行 无穷大电网 f c U C 1. 投入并联的条件和方法 2. 并联运行时的功角特性 3. 功率的调节 4. 静态稳定性 概念 干扰消失后，能否恢复到原工作点。 5. 并联运行与单机运行的差别 六. 同步发电机的其它运行方式 1. 同步电动机 2. 同步补偿机 忽略 Ra 时 Pe P2 0，只发出无功功率Q2 3. 不对称运行 各相序的等效电路 不对称短路的分析 作业 6-28 6-32