同步电动机原理

电机及应用 电机及应用 模块四同步电动机 湖铁科职院精品课程 本章主要内容 4 1同步电动机的应用4 2同步电动机的基本结构4 3同上电动机的工作原理4 4同步电动机V形曲线及功率因数调节4 5同步电动机的起动4 6微型同步电动机 4 1同步电动机的应用 大型同步电动机 60TYK永磁同步电动机 微型同步电动机 4 2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 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 同步电动机的结构 转子磁极结构 凸极型转子的外形图 4 3同步电动机的工作原理及用途 一 同步电动机的工作原理 同步电动机的定子三相绕组中通入对称三相交流电时 对称的三相绕组中产生旋转磁场 当转子的励磁绕组加入励磁电流时 转子好象一个 磁铁 在旋转磁场的带动下旋转 这时 转子的转速和旋转磁场的同步转速相等 由于同步电动机的转子的转矩是旋转磁场与转子磁场不同极性间的吸引力所产生的 所以转子的转速始终等于旋转磁场转速 不因负载改变而改变 4 4同步电动机的V形曲线及功率因数调节 同步电动机的V形曲线指 在保持电压U和负载TL不变的条件下 电枢电流I1与励磁电流If之间的关系曲线 即I1 If V形曲线可通过试验测得 从图中可见 不同的负载对应一条V形曲线 对于每条V形曲线 电枢电流I1都有一最小值 曲线最低点的功率因数cos 1 是正常励磁点 以此点为界 左边是欠励 右边是过励 V形曲线的左上半部分 其功率因数已超出对应于稳定极限的数值 所以是不稳定区 同步电动机的励磁电流应如何调节则要视电动机运行时电网的实际情况而定 若电网功率因数未达到要求 需要同步电动机提供无功 则电动机应工作在过励状态 但应以电枢电流不超过额定值为极限 以提电网的功率因数 若电网功率因数已达到要求 则同步电动机应工作在正常励磁状态 这时电动机功率因数为1 电枢电流I1最小 铜损最小 效率最高 4 5同步电动机的起动 若将同步电动机同时双边励磁 由于定子旋转磁场转速为同步转速n1 而起动瞬间转子处于静止 气隙磁场与转子磁极之间存在相对运动 不能产生平均的同步电磁转矩 即同步电动机本身没有起动转矩 使电动机自行起动 为了解决起动问题 必须采取其它方法 常用的方法有 辅助电动机起动法 变频起动法 异步起动法 1 辅助电动机起动法 辅助电动机起动法是选用一台与同步电动机极数相同的小型异步电动机作为辅助电动机 起动时 先起动辅助电动机将同步电动机拖动到异步转速 然后将同步电动机投入电网 加入励磁 利用同步转矩把同步电动机转子牵入同步 同时切除辅助电动机电源 这种方法适用于同步电动机的空载起动 2 变频起动法 由于恒频起动时 作用在转子上的平均转矩为零 使电动机无法自行起动 变频起动法是在起动前将转子加入直流 利用变频电源使频率从零缓慢升高 旋转磁场牵引转子缓慢同步加速 直至达到额定转速 起动完毕 这种方法多用于大型同步电动机的起动 3 异步起动法 异步起动法是在转子上加装起动绕组 其结构如同异步机的鼠笼绕组 起动时 先不给励磁绕组励磁 同步电动机定子绕组接电源 通过起动绕组作用 产生起动转矩 使同步电动机自行起动 当转速达95 同步转速左右后 给同步电动机的励磁绕组通入直流 转子自动牵入同步 同步电动机异步起动法起动时原理接线图 4 6微型同步电动机 4 5 1永磁式微型同步电动机 永磁式同步电动机 磁滞式同步电动机 异步起动式永磁同步电动机的转子结构 径向式磁滞起动式永磁同步电动机的结构 4 5 2反应式微型同步电动机 分段式隐极转子结构 凸极转