第10章同步電動機(jī)

電力拖動電機(jī)與拖動目錄10.1同步電動機(jī)的機(jī)械特性10.2同步電動機(jī)的起動10.3同步電動機(jī)的調(diào)速和制動*10.4特種同步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)第10章同步電動機(jī)電力拖動2/9910.1同步電動機(jī)的機(jī)械特性第10章同步電動機(jī)電力拖動3負(fù)載變化時(shí)，同步電動機(jī)怎樣調(diào)節(jié)？同步電動機(jī)的過載能力同步電動機(jī)能否在異步轉(zhuǎn)速下運(yùn)行？同步電動機(jī)的機(jī)械特性10.1同步電動機(jī)的機(jī)械特性第10章同步電動機(jī)電力拖動4同步電動機(jī)能否在異步轉(zhuǎn)速下運(yùn)行？SNSNn1SNSNn1SNSNn1SNn1SNSNSNn1SNSNn1SNSNn1SNSNn1

如果轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速不等于同步轉(zhuǎn)速n1，則在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩的平均值等于零，轉(zhuǎn)子只能左右擺動，不能拖動機(jī)械負(fù)載旋轉(zhuǎn)。因此，同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速只能等于同步轉(zhuǎn)速。10.1同步電動機(jī)的機(jī)械特性第10章同步電動機(jī)電力拖動5同步電動機(jī)能否在異步轉(zhuǎn)速下運(yùn)行？10.1同步電動機(jī)的機(jī)械特性第10章同步電動機(jī)電力拖動6①

如果：0＜θ＜

M

。原穩(wěn)定工作于a點(diǎn)：

Te=TL，n=n1，

=

a

。假設(shè)TL↑，則TL＞Te

→

n↓→

↑→Te↑→…→b點(diǎn)：

Te=TL，n=n1，

=

b＞

a

。②

如果：

M＜θ＜180o。

若原工作于c點(diǎn)，當(dāng)TL↑時(shí)，TL＞Te→

n↓→

↑→Te↓→失步?！鷑↓↓→

↑↑0Pe/Teθ

90o

acb負(fù)載變化時(shí)，同步電動機(jī)怎樣調(diào)節(jié)？10.1同步電動機(jī)的機(jī)械特性第10章同步電動機(jī)電力拖動70Pe/Teθ

90o

acbM

a點(diǎn)穩(wěn)定工作點(diǎn)b點(diǎn)穩(wěn)定工作點(diǎn)M點(diǎn)臨界穩(wěn)定工作點(diǎn)c點(diǎn)不穩(wěn)定工作點(diǎn)負(fù)載變化時(shí)，同步電動機(jī)怎樣調(diào)節(jié)？10.1同步電動機(jī)的機(jī)械特性第10章同步電動機(jī)電力拖動8同步電動機(jī)的過載能力km=TmTN

當(dāng)I1L=IN

時(shí)，滿載；當(dāng)I1L＞IN

時(shí)，過載。不允許長期過載，允許短時(shí)過載。短時(shí)過載時(shí)要求TL＜Tm。過載能力（當(dāng)U1L=UN，If=IfN時(shí)）：=1sin

NTMTN=2~3※三相隱極同步電動機(jī)：※

If↑

→PeM↑

→過載能力↑

。10.1同步電動機(jī)的機(jī)械特性第10章同步電動機(jī)電力拖動9同步電動機(jī)的機(jī)械特性當(dāng)f1=常數(shù)時(shí)，關(guān)系n=f

(Te)

稱為機(jī)械特性。OTe

nn1TNTm※特點(diǎn)：斜率

=0，硬度

=∞。

——絕對特硬性。NM10.2三相同步電動機(jī)的起動第10章同步電動機(jī)電力拖動10

三相同步電動機(jī)的主要缺點(diǎn)是自身沒有起動轉(zhuǎn)矩，即Tst=0。因此無法自己起動。1.拖動起動法2.異步起動法3.變頻起動法10.2三相同步電動機(jī)的起動第10章同步電動機(jī)電力拖動111.拖動起動法三相同步電動機(jī)磁極對數(shù)：p容量：PN輔助電動機(jī)(異步)磁極對數(shù)：p容量：(10%

~20%)

PN異步機(jī)同步機(jī)1、拖動起動，接近同步2、勵磁、接通電源3、牽入同步10.2三相同步電動機(jī)的起動第10章同步電動機(jī)電力拖動122.異步起動法■起動過程：(1)異步起動：勵磁繞組不能開路、不能短路，須接限流電阻：RS≈(8~12)Rf(2)牽入同步運(yùn)行?；\型起動繞組起動運(yùn)行3~Q2RS

＋

Uf－Q2電刷滑環(huán)10.2三相同步電動機(jī)的起動第10章同步電動機(jī)電力拖動132.異步起動法■起動過程：(1)起動時(shí)，首先將轉(zhuǎn)子直流勵磁繞組通過電阻短接，然后再將定子繞組投入到三相電源上。(2)依靠定子旋轉(zhuǎn)磁場和起動繞組中所感應(yīng)的電流產(chǎn)生類似于感應(yīng)電機(jī)的異步電磁轉(zhuǎn)矩，從而使轉(zhuǎn)子起動。(3)一旦轉(zhuǎn)子接近同步轉(zhuǎn)速，再將轉(zhuǎn)子勵磁繞組切換至直流勵磁電源上。利用定、轉(zhuǎn)子之間的磁場相互作用所產(chǎn)生的牽入同步轉(zhuǎn)矩，將轉(zhuǎn)子牽入同步，完成起動。10.2三相同步電動機(jī)的起動第10章同步電動機(jī)電力拖動142.異步起動法■起動過程：起動繞組中感應(yīng)電流的異步電磁轉(zhuǎn)矩0Tenn1s01Tm10.2三相同步電動機(jī)的起動第10章同步電動機(jī)電力拖動152.異步起動法■起動過程：(1)起動過程中，要求轉(zhuǎn)子直流勵磁繞組不能開路；以避免因轉(zhuǎn)子勵磁繞組匝數(shù)較多，造成感應(yīng)電勢較高而引起繞組絕緣擊穿；(2)直流勵磁繞組也不能直接短路；以避免“單軸轉(zhuǎn)矩”的產(chǎn)生；10.2三相同步電動機(jī)的起動第10章同步電動機(jī)電力拖動162.異步起動法“單軸轉(zhuǎn)矩”起動時(shí)，定子旋轉(zhuǎn)磁場在轉(zhuǎn)子勵磁繞組中感應(yīng)轉(zhuǎn)差頻率的電勢和電流;單相轉(zhuǎn)子勵磁繞組產(chǎn)生脈振磁勢?？煞纸鉃閮蓚€相對轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為sn1、轉(zhuǎn)向相反的正、負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場。0Tenn1s01n1/20.5TmSNn1n10.2三相同步電動機(jī)的起動第10章同步電動機(jī)電力拖動172.異步起動法“單軸轉(zhuǎn)矩”同步點(diǎn)n=0.5n1、當(dāng)n<0.5n1時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩為驅(qū)動性質(zhì)；當(dāng)n>0.5n1時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩為制動性質(zhì)。當(dāng)制動轉(zhuǎn)矩峰值大于異步感應(yīng)轉(zhuǎn)矩時(shí)，同步電動機(jī)運(yùn)行在0.5n1附近。0Tenn1s01n1/20.5Tm10.2三相同步電動機(jī)的起動第10章同步電動機(jī)電力拖動183~變頻電源Q3.變頻起動法f由零逐漸緩慢增加50HzNSNS10.3三相同步電動機(jī)的調(diào)速與制動第10章同步電動機(jī)電力拖動19同步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速：調(diào)速方法——變頻調(diào)速。60f1pn=n1=2.自控式變頻調(diào)速1.他控式變頻調(diào)速第10章同步電動機(jī)電力拖動20U1f1=常數(shù)以隱極同步電動機(jī)為例，有下面的關(guān)系U1E0Xs

Tm=3E0=4.44kw1N1

f1Φ0Xs=Xa＋X

=2

f1(La＋L

)=2

f1

Ls(1)

f1＜fN

時(shí)，要保持2

60

=n2

60=60f1p=2

f1p1.

他控式變頻調(diào)速10.3三相同步電動機(jī)的調(diào)速與制動第10章同步電動機(jī)電力拖動21整理后得32

2

Tm=pkw1N1LsU1f1Φ0結(jié)論：①在恒定勵磁時(shí)，U1f1若保持=常數(shù)，則可以保持調(diào)速時(shí)過載能力不變。②調(diào)節(jié)If實(shí)現(xiàn)過載能力和功率因數(shù)的調(diào)節(jié)。③當(dāng)f1降得較低時(shí)，R1的影響不可忽略，Tm將隨著f1的降低而降低。為了保持過載能力不變，應(yīng)適當(dāng)提高U1與f1的比值。10.3三相同步電動機(jī)的調(diào)速與制動10.3三相同步電動機(jī)的調(diào)速與制動第10章同步電動機(jī)電力拖動22(2)

f1＞fN

時(shí)，要保持U1=UNP不變U1f1若保持=常數(shù)，則U1＞UNP，這是不允許的。因此，只有使U1=UNP，

f1↑→Tm↓。若要保持一定的過載能力，可以調(diào)節(jié)If，即f1↑Tm基本不變。If↑10.3三相同步電動機(jī)的調(diào)速與制動第10章同步電動機(jī)電力拖動23(3)

機(jī)械特性O(shè)TnTLn0'f1'n0"f1"ab■調(diào)速性能：①調(diào)速范圍廣。②調(diào)速方向：

f1↑→n↑

，

f1↓

→n↓。③調(diào)速的平滑性好，為無級調(diào)速。④調(diào)速的穩(wěn)定性好，靜差率

=0。⑤調(diào)速的經(jīng)濟(jì)性：初期投資大，運(yùn)行費(fèi)用不大。⑥調(diào)速時(shí)的允許負(fù)載：f1＜fN

時(shí)為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，

f1＞fN

時(shí)為恒功率調(diào)速。10.3三相同步電動機(jī)的調(diào)速與制動第10章同步電動機(jī)電力拖動24調(diào)速時(shí)的允許負(fù)載：f1＜fN

時(shí)為恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，f1＞fN

時(shí)為恒功率調(diào)速。1.

他控式變頻調(diào)速10.3三相同步電動機(jī)的調(diào)速與制動第10章同步電動機(jī)電力拖動252.

自控式變頻調(diào)速

采用自控式變頻調(diào)