y同步电动机的机械特性

1、同步电动机的机械特性1三相同步电动机的机械特性同步电机历来是以转速和电源频率保持严格同步著称的，只要电源频率保持恒定，同步电动机的转速就绝对不变。随着电力电子变压变频技术的开发和广泛应用， 同步电动机采用电压-频率协调控制后也称为调速电机家族的一员，原来由于供电电源频率固定不变而阻碍 同步电动机广泛应用的问题也迎刃而解。例如启动问题，既然频率可以平滑调节， 当频率由低调到高时，转速就随之逐步上升， 不需要任何其他启动措施，甚至有些数千以至数万千瓦的大型高速同步电动机，还专门配上变压变频装置作为软启动设备。1.1 同步电动机能否在异步转速下运行?V转子上产生的电磁转矩的平均值为零。1.2 负载变化时，同步电动机怎样调节？异步电动机要靠加大转速差才能提高转矩，而同步电动机只须加大功角就能增大转矩, 同步电动机比异步电动机对转矩扰动具有更强的承受能力，能获得更快的动态转矩响应。如果1 点：T- rL + 7PH =，0= 0A假方丈rLt,那么rL + r* i tT T -6 点：r = rL +=4 q &如果夕1801。点：当小时，:二纨江失步. h J t J1.3 同步电动机过载能

2、力当4l =，n时，满载当】L,N时，过我.不允许长期过载，允许短时过载,短时过载时要求rL + r0过载能力T.1.4 同步电动机的机械特性 当f1=常值时，关系n = f (T)称为机械特性。同步电动机的机械特性是一条平行于横轴的直线。特点:硬度a =6。绝对特硬性改变电源频率f1时，转子转速成正比变化，可得到一组平行的人为机械特性。同步电动机的机械特性是一条绝对硬特性，负载转矩在一定范围变化时，稳定转速保持不变，这对一些转速稳定性要求较高的机器非常重要。2三相同步电动机的起动三相同步电动机的主要缺点是自身没有启动转矩，即Tst=0。因此无法自己起动。61的建立过具体解释：同步电动机电枢接入三相电网，电机内建立起旋转磁场。转速程用时很短，可以认为电枢绕组接通电源的瞬间，旋转磁场的转速立刻到达81。转子励磁后，其磁场与电枢边的旋转磁场之间作用产生磁力，企图使转子启动起来。以一个定子磁场为观察对象，它以很高的转速经过转子极，对转子极作用，遇到异性磁极时产生吸引力，遇 到同性磁极时产生排斥力。由于转子机械惯量大，电磁力短暂的作用不可能使转子同步旋转。因此，同步电动机电枢绕组的旋转磁势对转

3、子直流励磁没有启动转矩，即同步电动机根本机是不会自启动的。一般有三种起动法：拖动起动法、异步起动法、变频起动法。1拖动起动法辅助电动机三相同步电动机磁极对数：P磁极对数：P功率：功率：/、2异步起动法起动过程：(1)异步起动：励磁绕组不能 开路、不能短路, 需接限流电阻： /?广(8 12 ) (2)奉入同步3变频起动法3三相同步电动机的调速3.1速。下,3.250 Hz变频电源加零 逐渐缓 慢增加同步电动机的转速同步电动机拖动机械负载运行于同步状态时，转子转速等于旋转磁场的转速，即同步转电机的同步转速取决于交流电源的频率f1和电机极对数nDoIp，口np用于同步电动机转子有独立励磁，在极低的电源频率下也能运行，因此，在同样条件同步电动机的调速范围比异步电动机更宽O调速方法一一变频调速由于同步电动机的转子极数不易改变，所以变极调速方法不能使用，只能采用变频调速。就频率控制的方法而言，同步电动机变压变频调速系统可以分为他控变频和自控变频两大类。一、他控式变频调速和异步电动机变压变频调速一样， 用独立的变压变频装置给同步电动机供电的系统称为 他控变频调速系统。1/1八时，要保持丁=常数以隐

4、极同步电动机为例，有下面的关系一3中E=444%N/BX、= XXg = 2M g + a = 2nfxLs 匕=辿=互胆L = i2EA“60 60 p整理后得0结论：在恒定励磁时，假设保持-y：=常数， 那么可以保持调速时过载能力不变。调节。实现过我能力和功率因数的调节。当力降得较低时，&的影响不可忽略，小将 随着力的降低而降低.为了保持过我能力不 变，应适当提高殖与工的比值。2 ./】东时，要保持U| = U、p不变假设保持今=常数，那么%Unp，这是不允许的.因此，只有使U =，np，力假设要保持一定的过我能力，可以调节，即T Tm根本不变。3 .调速性能。)调速范围广.(2)调速方向：/1一(3)调速的平滑性好，为无级调速.(4)调速的稳定性好，静差率5 = 0.(5)调速的经济性：初期投资大，运行费用不大.伯)调送时的允许负载：力 八时为恒转矩调速，/】 八时为恒功率调速。二、自控式变频调速用电动机本身轴上所带位置检测器或电动机反电动势波形提供的转子位置信号，来控制变压变频装置换相时刻的系统是自控变频调速系统。采用自控式变频调速的同步电动机称为自控式同步电动机，又称为无换向

5、器电动机。(1) 直流自控式同步电动机(直流无换向器电动机)(2) 交流自控式同步电动机(交流无换向器电动机)恒压恒频CVCFO控制信号直流无换向器 电动机示意图4三相同步电动机的制动一般三相同步电动机只能采用能耗制动。对三相同步电动机来说能耗制动是种行之有效的电气制动方式。运行时，开关Q置于图中“运行位置。制动时，将 Q置于“制动位置，电机从电源上断开，通过星点将制动电阻Rb串入三相电枢电路。当电机带摩擦类负载时，电动机在机械惯性作用下继续转动，电枢绕组切割励磁磁通而产生感应电势和电流，电动机工作在发电状态， 把系统的机械能转化为电能，主要消耗在电阻 Rb上。电枢电流与励磁磁场之间作用产生制动性质的电磁阻力，使拖动系统迅速减速、停车。当电机带位能型负载时，负载转矩为拖动性质转矩，而能耗制动状态的同步电动机产生制动性质的电磁转矩，可到达匀速放下负载的目的。同步电动机的根本机制是“双边励磁，只有定、转子磁场同转速、同转向时，才产生稳定的同步电磁转矩。电机电枢电路从电源处断开，由于惯性，系统继续运转。此时，它成 为一台逐渐减速的“异步发电机。其电磁转矩为制动转矩，这是能耗制动减速停车。位能负载产生拖动转矩， 拖动电机旋转，电机运行于发电状态， 所产生的交流电的频率 决定于电机转子的转速。 电机把系统的机械能转化为电能、消耗在电枢电路电阻上， 其励磁转矩为制动转矩。调节直流励磁和电枢负载电阻均可改变制动转矩的大小，得到不同的稳定转速，从而在新的频率 下作同步发电机运行.消耗位能实现能耗制动稳速运行。5开关磁阻电动机异步电动机的气隙是均匀的，而同步电动机那么有阴极和凸极之分。隐极式电机气隙均匀，且 Lsd = Lsq ；凸极式气隙那么不均匀，磁极直轴的磁阻小，极间的交轴磁阻大，两轴的电感系数不等，Lsd丰Lsq ,造成数学模型上的复杂性。但凸极效应能产生平均转矩，单靠凸极效应运行的 同步电动机称作磁阻式同步电动机。I；相通由相通电W相通电

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