第5章同步电机 电机马隐动
电机与拖动 第5章 同步电机
什么是同步电机？ 同步是相对于异步而言，是指这种电机在正常工作时， 电机的转速始终保持同步速不变。而不是像异步电机一样， 转速随负载的变化而变化。 为什么要学习同步电机？ ☑我们目前所用的电能，99%以上是同步发电机发出来的。 ☑电励磁的同步电机可以通过改变励磁来调节功率因数，可 以运行于功率因数为1的状态，甚至可以超前。 ⑦永磁同步电机不需励磁，没有励磁损耗，也不需从电网吸 收无功，效率和功率密度非常高，是一种非常有潜力的电 机。 不足： 成本较高，难起动，存在失步问题，永磁存在失磁问题， 电励磁存在滑环和电刷，可靠性不如感应电机。 2
第5章 同 步 电 机 2 什么是同步电机？ 同步是相对于异步而言，是指这种电机在正常工作时， 电机的转速始终保持同步速不变。而不是像异步电机一样， 转速随负载的变化而变化。 Ø我们目前所用的电能，99%以上是同步发电机发出来的。 为什么要学习同步电机？ Ø电励磁的同步电机可以通过改变励磁来调节功率因数，可 以运行于功率因数为1的状态，甚至可以超前。 Ø永磁同步电机不需励磁，没有励磁损耗，也不需从电网吸 收无功，效率和功率密度非常高，是一种非常有潜力的电 机。 不足： 成本较高，难起动，存在失步问题，永磁存在失磁问题， 电励磁存在滑环和电刷，可靠性不如感应电机
第5章同步电机 同步电机与异步电机的异同 同步电机和直流电机、异步电机一样，也是根据电磁 感应原理而工作的一种旋转电机，它是交流电机。 同步电机主要用作发电机，现在全世界的发电量几乎 都是由同步发电机发出，对于需要直流电流的地方，如今 的趋势也多从交流通过整流装置而获得。 异步电动机因结构简单，运行可靠而得到广泛应用， 但它需从电网上吸取滞后的无功电流作为励磁电流，使电 网功率因数降低，发电站的装机容量得不到充分利用； 当同步电机作为电动机时，可通过调节其励磁电流来 改善电网的功率因数，因此对于不需调速的大型电动机， 一 般采用同步电动机。 3
第5章 同 步 电 机 3 同步电机和直流电机、异步电机一样，也是根据电磁 感应原理而工作的一种旋转电机，它是交流电机。 同步电机主要用作发电机，现在全世界的发电量几乎 都是由同步发电机发出，对于需要直流电流的地方，如今 的趋势也多从交流通过整流装置而获得。 异步电动机因结构简单，运行可靠而得到广泛应用， 但它需从电网上吸取滞后的无功电流作为励磁电流，使电 网功率因数降低，发电站的装机容量得不到充分利用； 当同步电机作为电动机时，可通过调节其励磁电流来 改善电网的功率因数，因此对于不需调速的大型电动机， 一般采用同步电动机。 同步电机与异步电机的异同
第5章同步电机 第5章 同步电机 5.1同步电机的基本结构和额定值 5.2 三相同步电机的工作原理 5.3三相同步发电机的稳态分析 5.4三相同步发电机的功率和转矩 5.5三相同步发电机的运行特性 5.6同步发电机与电网的并联运行 5.7 三相同步电动机与同步补偿机 *5.8 同步发电机的三相突然短路 上一章 返回主页 下一章 4
第5章 同 步 电 机 4 第5章同 步 电 机 5.1 同步电机的基本结构和额定值 5.3 三相同步发电机的稳态分析 5.2 三相同步电机的工作原理 5.4 三相同步发电机的功率和转矩 5.5 三相同步发电机的运行特性 5.7 三相同步电动机与同步补偿机 *5.8 同步发电机的三相突然短路 5.6 同步发电机与电网的并联运行 上一章 返回主页 下一章
第5章同步电机 本章基本要求 1.了解同步电机的基本构造，注意同步电机的转子结 构形式。 2.了解同步电机的工作原理、分类。 3.熟练掌握同步电机的额定值的计算。 4.理解同步电机电枢反应的物理概念，掌握电枢反应 的性质与哪些因素有关； 5.熟练掌握同步发电机的电压平衡方程式和相应的相 量图的画法。熟练掌握同步发电机的功角特性。 7.了解同步发电机并联运行的条件及其整步方法。 8.掌握同步发电机有功功率和无功功率的调节。 9.了解同步电动机和同步调相机的工作原理。 5
第5章 同 步 电 机 5 本章基本要求 4. 理解同步电机电枢反应的物理概念，掌握电枢反应 的性质与哪些因素有关； 5. 熟练掌握同步发电机的电压平衡方程式和相应的相 量图的画法。熟练掌握同步发电机的功角特性。 9. 了解同步电动机和同步调相机的工作原理。 8. 掌握同步发电机有功功率和无功功率的调节。 7. 了解同步发电机并联运行的条件及其整步方法。 1. 了解同步电机的基本构造，注意同步电机的转子结 构形式。 2. 了解同步电机的工作原理、分类。 3. 熟练掌握同步电机的额定值的计算
第5章同步电机 复习：三相异步电动机的基本工作原理 6 白
第5章 同 步 电 机 6 t O iU iV I iW m U1 U2 V1 V2 W2 W1 N S 复习：三相异步电动机的基本工作原理
第5章同步电机 复习：三相异步电动机的基本工作原理 对称三相绕组 转子绕组中 通入对称三相电流 产生e和i 11要 娟 转子绕组在磁场中 田盟 感 受到电磁力的作用 电磁 旋转磁场 (磁场能量) 转矩 转子旋转起来 磁感线切割 机械负载 转子绕组 旋转起来 一个旋转磁场，两个转速 异步电机 白→
第5章 同 步 电 机 7 复习：三相异步电动机的基本工作原理 机械负载 旋转起来 对称三相绕组 通入对称三相电流 旋转磁场 （磁场能量） 磁感线切割 转子绕组 转子绕组中 产生 e 和 i 转子绕组在磁场中 受到电磁力的作用 转子旋转起来 三 相 交 流 电 能 电磁 转矩 感 应 一个旋转磁场，两个转速 —— 异步电机
第5章同步电机 5.2 三相同步电机的工作原理 一、三相同步电机的基本原理 两个旋转磁场，一个转速一 同步电机 同步电机中有两种旋转磁场： 在转子上装有由直流励磁的磁极，转子以同步转速旋转， 则在气隙中同样出现一个圆形旋转磁场，这样获得的旋转 磁场又称直流励磁的旋转磁场或称机械旋转磁场。 同步电机无论作为发电机运行还是作为电动机运行，和异 步电机一样，只要它们的定子三相绕组中流过三相对称电 流，都将在气隙中产生交流励磁的旋转磁场，同步电机的 定子绕组又称为电枢绕组，因此又称为电枢磁场。 8
第5章 同 步 电 机 8 5.2 三相同步电机的工作原理 一、三相同步电机的基本原理 同步电机中有两种旋转磁场： 同步电机无论作为发电机运行还是作为电动机运行，和异 步电机一样，只要它们的定子三相绕组中流过三相对称电 流，都将在气隙中产生交流励磁的旋转磁场，同步电机的 定子绕组又称为电枢绕组，因此又称为电枢磁场。 在转子上装有由直流励磁的磁极，转子以同步转速旋转， 则在气隙中同样出现一个圆形旋转磁场，这样获得的旋转 磁场又称直流励磁的旋转磁场或称机械旋转磁场。 两个旋转磁场，一个转速 —— 同步电机
1.三相同步发电机的基本原理 转子 励磁机→励磁磁动势F。 定子 原动机， 旋转的F,和口o 电枢三相 绕组中感应 励磁电动势E 。Eo的频率： pn 如果f=50Hz,则pn=3000 励磁绕组 即U、V、W定子三相绕组分别产生50Hz的正弦交流电 且相位互差120°，这样三相对称绕组，通入三相对称电流 又会产生一个旋转磁场，即为电枢磁场，旋转速度为 60f n1 且n1=n 两个旋转磁场，一个转速 同步电机 9
第5章 同 步 电 机 9 励磁机→励磁磁动势 F0 旋转的 F0 和 0 励磁电动势 E0 原动机 电枢三相 绕组中感应 E0 的频率： f 1 = pn 60 如果 f 1 = 50Hz，则 pn = 3 000 V1 V2 W2 W1 U1 U2 N S + Uf － If 定子 转子 励磁绕组 1. 三相同步发电机的基本原理 即U、V、W定子三相绕组分别产生50Hz的正弦交流电 且相位互差120o，这样三相对称绕组，通入三相对称电流 又会产生一个旋转磁场，即为电枢磁场，旋转速度为 n1 = 60f p 且n1 = n 两个旋转磁场，一个转速 —— 同步电机
第5章同步电机 2.三相同步电动机的基本原理 电枢三相 交流电流 旋转 F,和口， 相互作用 Te→n 励磁机励磁 F和口 。转子转速 60f n1= 同步 10 白→
第5章 同 步 电 机 10 2. 三相同步电动机的基本原理 转子转速 同步 60 f 1 p n = n1 = V1 V2 W2 W1 U1 U2 N S + Uf － If 电枢三相 交流电流→旋转 Fa 和 a 励磁机励磁 → F0 和 0 Te →n 相互作用