第5章同步电机的基本理论
同步电机原理简述
同步电机原理简述(转载)结构模型◆同步发电机和其它类型的旋转电机一样，由固定的定子和可旋转的转子两大部分组成。
一般分为转场式同步电机和转枢式同步电机。
◆图15.1给出了最常用的转场式同步发电机的结构模型，其定子铁心的内圆均匀分布着定子槽，槽内嵌放着按一定规律排列的三相对称交流绕组。
这种同步电机的定子又称为电枢，定子铁心和绕组又称为电枢铁心和电枢绕组。
◆转子铁心上装有制成一定形状的成对磁极，磁极上绕有励磁绕组，通以直流电流时，将会在电机的气隙中形成极性相间的分布磁场，称为励磁磁场(也称主磁场、转子磁场)。
◆气隙处于电枢内圆和转子磁极之间，气隙层的厚度和形状对电机内部磁场的分布和同步电机的性能有重大影响。
◆除了转场式同步电机外,还有转枢式同步电机，其磁极安装于定子上，而交流绕组分布于转子表面的槽内，这种同步电机的转子充当了电枢。
图中用AX、BY、CZ三个在空间错开120电角度分布的线圈代表三相对称交流绕组。
工作原理◆主磁场的建立：励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性相间的励磁磁场，即建立起主磁场。
◆载流导体：三相对称的电枢绕组充当功率绕组，成为感应电势或者感应电流的载体。
◆切割运动：原动机拖动转子旋转（给电机输入机械能），极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组（相当于绕组的导体反向切割励磁磁场）。
◆交变电势的产生：由于电枢绕组与主磁场之间的相对切割运动，电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。
通过引出线，即可提供交流电源。
◆感应电势有效值：由第11章可知，每相感应电势的有效值为(15.1)◆感应电势频率：感应电势的频率决定于同步电机的转速n 和极对数p ，即(15.2)◆交变性与对称性：由于旋转磁场极性相间，使得感应电势的极性交变；由于电枢绕组的对称性，保证了感应电势的三相对称性。
同步转速◆同步转速从供电品质考虑，由众多同步发电机并联构成的交流电网的频率应该是一个不变的值，这就要求发电机的频率应该和电网的频率一致。
电力系统分析第五章(1)
a
d
y D
g α c
Q
5.1同步电机三相短路物理过程分析 5.1同步电机三相短路物理过程分析
5.1.2 无阻尼绕组同步电机空载三相短路的物理过程
b
a
ω
D
o
f
z
f
D
x
c
g Q
b
2．转子短路电流分量分析 短路后，定子电流将对转子产生强烈的电枢反应作用。定子三相对称基频电流产生 的电枢旋转磁场，对转子相对静止。当定子绕组的电阻略去不计时，定子电流产生 的电枢旋转磁场的方向恰好与转子d轴反向，并产生纯去磁性的电枢反应。 为了抵消该电枢反应，维持励磁绕组磁链初值不变，励磁绕组将产生一项直流电流， 它的方向与原有的励磁电流相同，使励磁绕组的磁场得到加强。这项附加的直流分 量产生的磁通也有一部分要穿过定子绕组，激起定子基频电流的更大增长。这就是 同步电机在突然短路时的暂态过程中，定子电流大大地超过其稳态短路电流的原因。
短路前定子 开路，即
q
& Eq & & EQ X q I t &′ & Eq X ′I & Uq
& Ud
Ψ d = − X d I d + Eq Ψ q = − X q Iq
I d[0] = 0
I q[0] = 0
Eq[0] = U q[0]
Ψ 0 = U q[0] = U t[0]
当转子以同步转速旋转时，定子各相绕组 的磁链将随转子位置角作正弦变化
a
d
y
D
g α
c
5.1同步电机三相短路物理过程分析 5.1同步电机三相短路物理过程分析
5.1.2 无阻尼绕组同步电机空载三相短路的物理过程 1．定子短路电流分量分析 ∆ψ a = ψ a0 −ψ a = Ψ 0 cos α 0 −Ψ 0 cos(ωt + α 0 )
第5章三相永磁同步电动机直接转矩控制
第5章 三相永磁同步电动机直接转矩控制
te p
1 f s sin sf Ls
(5-5)
式(5-5)中， 转子磁链矢量 ψ f 的幅值不变， 若能控制定子磁链矢量 ψ s 的 幅值为常值，电磁转矩就仅与 sf 有关， sf 称负载角，通过控制 sf 可 以控制电磁转矩，这就是 PMSM 直接转矩控制基本原理。 在 ABC 轴系中，定子电压矢量方程为
便成为式(5-5)的形式。虽然插入式和内装式 PMSM 产生了磁阻转矩，但是两者直 接转矩控制原理相同。 电动机电磁功率可表示为
p e t e Ωs
(5-23)
式中， Ωs 为机械角速度， Ωs ωs p 。
13
现代电机控制技术
第5章 三相永磁同步电动机直接转矩控制
在正弦稳态下， ωr ωs ， e0 ωs f ；在忽略定子电阻 Rs 情况下，
第5章 三相永磁同步电动机直接转矩控制
5.1 控制原理与控制方式
5.1.1 转矩生成与控制 5.1.2 滞环比较控制与控制系统 5.1.3 磁链和转矩估计 5.1.4 电机参数和转速影响 5.1.5 预期电压直接转矩控制
3
现代电机控制技术
第5章 三相永磁同步电动机直接转矩控制
5.1.1 转矩生成与控制
δsr 为定子磁链矢量 ψ s 与转子磁链矢量 ψ r 间的相位差。
10
现代电机控制技术
第5章 三相永磁同步电动机直接转矩控制
2. 插入式和内装式 PMSM
对于插入式和内装式 PMSM，由式(3-57)已知，电磁转矩方程为
t e p[ f iq ( Ld Lq )id iq ]
(5-15)
(5-16) (5-17)
同步电机的基本工作原理和结构
同步电机的基本工作原理和结构第一节精编资料本章主要介绍同步电机的结构和基本工作原理,同步电机的电动势和磁动势,异步电动...二,同步电机的工作原理1磁场:三相同步电机运行时存在两个旋转磁场: 定子旋转磁场...原理,结构同步电机的基本工作原理和结构本章主要介绍同步电机的结构和基本工作原理、同步电机的电动势和磁动势、异步电动机的电势平衡，磁势平衡、等值电路及相量图、功率转矩、同步发电机运行原理等内容。
本章共有10节课，内容和时间分配如下:1.掌握同步电机的结构特点及工作原理。
(2节)2.掌握同步电机绕组有关的结构、额定参数(1节)3.掌握同步电机机绕组的磁动势、等效电路，一般掌握相量图。
(3节)4.掌握同步电机功率、转矩和同步电机启动特性。
(2节)5.了解同步发电机的运行原理。
(2节)一、简介交流电机，根据用途，可以分为同步发电机、同步电动机和同步补偿机三类。
(交流电能几乎全部是由同步发电机提供的。
目前电力系统中运行的发电机都是三相同步发电机。
同步电动机可以通过调节其励磁电流来改善电网的功率因数，因而在不需要调速的低速大功率机械中也得到较广泛的应用。
随着变频技术的不断发展，同步电动机的起动和调速问题都得到了解决，从而进一步扩大了其应用范围。
同步补偿机实质上是接在交流电网上空载运行的同步电动机，其作用是从电网汲取超前无功功率来补偿其它电力用户从电网汲取的滞后无功功率，以改善电网的供功率因数。
) 二、同步电机的工作原理1磁场:三相同步电机运行时存在两个旋转磁场: 定子旋转磁场和转子旋转磁场。
定子旋转磁场—又常称为电枢磁势，而相应的磁场称为电枢磁场60f1n,速度:同步速度，即 1p方向:从具有超前电流的相转向具有滞后电流的相。
形成原因:以电气方式形成。
(当对称三相电流流过定子对称三相绕组时,将在空气隙中产生旋转磁通势。
它的旋转速度60f1n,1p为同步速度，即;它的旋转方向是从具有超前电流的相转向具有滞后电流的相;当某相电流达到最大值的瞬间，旋转磁势的振幅恰好转到该相绕组轴线处。
电机与拖动复习笔记
第0章 绪论：1、电机：利用电磁感应原理实现能量转换的机械2、电力拖动系统包括：电动机、传动机构、生产机械、控制设备和电源。
第1章 直流电机1.2绕组1、单叠绕组：ε±=p Z y 21，即][pZy 21=（向下取整）；1=k y ，k y y y -=12。
p 为磁极对数，Z 为槽数，1y 为第一节距（同一个元件的两个边跨过的距离），k y 为换向器节距。
画图步骤：1）计算1y ；2）根据Z 的数目画线（等间距），线的数目和Z 相同。
（Z=16，1y =4）（实线、虚线都画）3）根据1y 的值连接绕组，即编号为1的实线，需要跟编号为5（1+1y ）的虚线相连。
4）将编号为1的实线连接到编号为1换向片（位置自己定，换向片宽度和实线间宽度一样），（换向器编号和实线编号一致），将编号为5的虚线连接到编号为2的换向片。
5）平移将其他的画出来6）画磁极，磁极宽度约为PZ270.倍的实线间宽度，极性交替放在线中，磁极平移距离为PZ2倍的实线宽度；在磁极中心下方画出电刷（N 极下为+，S 极下为—） 单叠绕组特点：1）并联支路对数等于磁极对数，即p a =；2）电刷数等于主磁极数，电刷间电动势等于并联支路电动势，电刷位置应使支路感应电动势最大（即电刷位置对准磁极中心）；3）电枢绕组闭合回路中，感应电动势之和为0，内部无换流4）正负电刷引出的电枢电流a I 为各支路电流之和，a a ai I 2=。
a 为支路对数 5）元件的两个出线端连接于相邻两个换向片上，即1=k y 。
2、单波绕组：ε±=p Z y 21，即][p Z y 21=（向下取整）；pK y k 1±=（向下取整），12y y y k -=。
画图与单叠类似。
特点：1）并联支路数=2，与磁极对数无关，即1=a 。
2）电刷数等于主磁极数，电刷间电动势等于并联支路电动势，电刷位置应使支路感应电动势最大（即电刷位置对准磁极中心）；（理论上电刷用2个就够了，但为了可靠换向，采用全额电刷）3）正负电刷引出的电枢电流a I 为各支路电流之和，a a i I 2=。
电机学复习重点整理
第一章变压器1.变压器基本工作原理，基本结构、主要额定值变压器是利用电磁感应原理将一种电压等级的交流电能变换为另一种同频率且不同电压等级的交流电能的静止电气设备，它在电力系统，变电所以及工厂供配电中得到了广泛的应用，以满足电能的传输，分配和使用。
变压器的原理是基于电磁感应定律，因此磁场是变压器的工作媒介变压器基本结构组成：猜测可能出填空题或选择题三相变压器按照磁路可分为三相组式变压器和三相芯式变压器两类变压器的型号和额定值~考法：例如解释S9-1250/10的各项数值的含义2.变压器空载和负载运行时的电磁状况；空载电流的组成、作用、性质。
变压器一次侧接到额定频率和额定电压的交流电源上，其二次侧开路，这种运行状态称为变压器的空载运行。
变压器空载运行原理图、变压器一次绕组接交流电源，二次绕组接负载的运行方式， 称为变压器的负载运行方式。
变压器负载运行原理图实际运行的电力变压器的磁路总是工作在饱和状态下。
通过磁化曲线推得的电流波形可以发现： 空载电流（即励磁电流）呈尖顶波，除了基波外， 还有较强的三次谐波和其他高次谐波。
；产生主磁通所需要的电流称为励磁电流，用m i 表示； 同理产生主磁通的磁动势称为励磁磁动势，用 m F 表示。
变压器铁芯上仅有一次绕组空载电流0i 所形成的磁动势0F ，即空载电流0i 建立主磁通，所以空载电流0i 就是励磁电流m i ，即m 0i i = 同理，空载磁动势0F 就是励磁磁动势，即m 0F F =或m 101i N i N = 因为空载时，变压器一次绕组实际上是一个铁芯线圈， 空载电流的大小主要决定于铁芯线圈的电抗和铁芯损耗。
铁芯线圈的电抗正比于线圈匝数的平方和磁路的磁导。
2121N N E E =因此，空载电流的大小与铁芯的磁化性能，饱和程度有密切的关系。
3. }4. 变压器变比的定义；磁动式平衡关系的物理含义，用此平衡关系分析变压器的能量传递；变压器折算概念和变压器折算方法，变压器基本方程组、等效电路和相量图 在变压器中，一次绕组的感应电动势1E 与二次绕组的感应电动势2E 之比称为变比，用k 表示，即k =变压器负载运行时，作用于变压器磁路上111N I F •=和222N I F •=两个磁动势。
同步电机习题
第五章同步电机
5-1 什么是同步电机？极数是怎样决定它的转速的？75r/min、50Hz
的电机有几极？
答：同步电机是一种交流电机。其特点是转子的旋转速度必须与旋转磁场旋转速 度(即同步转速）严格同步。在频率一定时，其转速为一系列固定值。同步电机
的转速与电流频率成
f
正比，与极对数
p
成反比，满足关系 n n1
由题可知： sinN 0.6 ， cosN 0.（8 滞后），
N 36.87 ， X*d 1.002 ， X*q 0.647 。
由相量图计算如下：
*
EQ
（I*
X
q*cos
N）2
（U
*
I* X q*sinN）2
（1 0.647 0.8）2 （11 0.647 0.6）2 1.482
省电站投资适用于低转速，大容量的低水头电站。 缺点：转子重心在推力轴承上方，机组稳定性差，推力轴承直径大，损耗大。
5-7 一台转枢三相同步发电机，以转速逆时针旋转，主磁极对电枢是 什么性质的磁场？对称负载运行时，电枢反应对电枢的转速和转向如 何？对定子上主磁极的相对转速又是多少？主极绕组感应出电势 吗？
ZB
UB IB
U I
UN
U
2 N
cosN
3I N
PN
6.32 0.8 21.168 1.5
直轴同步电抗的标幺值
X*d
Xd ZB
21.2 21.168
1.002 ;
交轴同步电抗的标幺值
X*q
Xq ZB
13.7 21.168
0.647
额定相电压的标幺值
U
*
1.0
，额定相电流的标幺值
同步电动机原理
同步电动机原理
同步电动机是一种根据电磁原理工作的电机，其工作原理是利用电磁感应现象。
当三相交流电通过定子绕组时，会在定子中形成一个由电流产生的旋转磁场，这个磁场的旋转速度正好与电源频率相关。
同时，在转子中也存在一个磁场，其旋转速度由定子磁场的旋转速度决定。
在正常运行时，两个磁场会保持同步运动，使得转子旋转与定子磁场的旋转速度相同。
这样，转子就会随着定子磁场的旋转而旋转，达到同步转速。
当转子达到同步转速时，同步电动机的运行就稳定了。
同步电动机的同步转速与电源频率和极对数有关，可以通过改变电源频率或改变转子极对数来控制同步电动机的转速。
同时，同步电动机还具有良好的功率因数，可以在运行过程中自动调整，提高电能的利用效率。
总之，同步电动机的工作原理是利用定子与转子之间形成的旋转磁场，使得转子能够同步运动。
通过控制电源频率或转子极对数，可以实现对同步电动机的转速控制。
同步电机
㈡ 转速特性与启动步骤 当在定子绕组中通入三相交流电以后， 当在定子绕组中通入三相交流电以后，在气隙中则产生旋转磁 转子绕组加入直流励磁以后，在气隙中生成静止的转子磁场。 场。转子绕组加入直流励磁以后，在气隙中生成静止的转子磁场。 定、转子磁场之间存在较大的相对运动，转子上的平均转矩为零， 转子磁场之间存在较大的相对运动，转子上的平均转矩为零， 所以同步电动机不产生起动转矩。因此，在同步电动机起动时， 所以同步电动机不产生起动转矩。因此，在同步电动机起动时，我 们经常采用的是异步起动方法。 们经常采用的是异步起动方法。 异步启动法： 异步启动法：在磁极表面上装设有类似异步电机笼型导条的短路绕 称为起动绕组。在起动时， 组，称为起动绕组。在起动时，气隙旋转磁场将在转子上的起动绕 组中感应电流，电流和磁场相互作用产生电磁矩转， 组中感应电流，电流和磁场相互作用产生电磁矩转，使同步电机转 动起来（如同感应电机）。待速度上升到接近同步转速时， ）。待速度上升到接近同步转速时 动起来（如同感应电机）。待速度上升到接近同步转速时，再给转 子绕组通入直流电流，产生转子磁场， 子绕组通入直流电流，产生转子磁场，此时它和定子磁场间得到转 速已非常接近，依靠这两个磁场间相互吸引力， 速已非常接近，依靠这两个磁场间相互吸引力，使转子与定子磁场 同步旋转。所以同步电动机的起动过程可以分为两个阶段： 同步旋转。所以同步电动机的起动过程可以分为两个阶段： 首先按异步电机方式起动，使转子转速接近同步转速。 （1）首先按异步电机方式起动，使转子转速接近同步转速。 转子绕组通入直流电流，产生转子磁场，使转子牵入同步。 （2）转子绕组通入直流电流，产生转子磁场，使转子牵入同步。
大小及位置均发生变化, 这种影响称为电枢反应. 大小及位置均发生变化, 这种影响称为电枢反应.
同步电机的工作原理
同步机电的工作原理同步机电是一种特殊的交流机电，其工作原理基于电磁感应和磁场的相互作用。
它与普通的异步机电相比，具有更高的效率和更稳定的转速控制性能。
同步机电的工作原理可以简单地描述为：当电流通过机电的定子绕组时，产生的磁场与转子上的永磁体或者电磁铁产生的磁场相互作用，从而产生转矩，使得转子尾随定子的磁场旋转。
具体来说，同步机电的工作原理可以分为以下几个方面：1. 磁场产生：同步机电的定子绕组通过外部电源供电，形成一个旋转磁场。
这个旋转磁场的频率和极数决定了同步机电的转速。
2. 磁场相互作用：同步机电的转子上安装有永磁体或者电磁铁，产生一个固定的磁场。
当定子绕组产生的旋转磁场与转子上的磁场相互作用时，会产生一个力矩，使得转子开始旋转。
3. 同步运行：同步机电的转子会以与定子磁场的旋转速度相同的速度旋转，这就是所谓的同步运行。
当转子的转速与定子磁场的旋转速度保持一致时，同步机电处于最佳工作状态。
4. 转速控制：同步机电的转速可以通过调节供电频率或者改变定子绕组的极数来实现。
通过控制供电频率，可以改变定子磁场的旋转速度，从而改变同步机电的转速。
此外，还可以通过改变定子绕组的极数来调整同步机电的转速。
5. 功率因数控制：同步机电的功率因数可以通过调节定子绕组的电流来控制。
通过控制定子绕组的电流，可以改变机电的功率因数，从而实现对电网的功率因数补偿。
总结起来，同步机电的工作原理是通过定子绕组产生旋转磁场，与转子上的永磁体或者电磁铁产生的磁场相互作用，从而产生转矩，驱动转子旋转。
通过调节供电频率和定子绕组的极数，可以实现对同步机电转速和功率因数的控制。
同步机电具有高效率和稳定的转速控制性能，广泛应用于工业生产和能源领域。
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同步电动机中的感应电动势
F0m Fm
电枢三相 绕组中感应 电枢三相 绕组中感应
E0 E1
F0m 在空间上 滞后于Fmθ角
Fm F0m θ
U1 V2
E0 在时间上滞后于 E1θ角
Fam
W2
－E0 在时间上滞后于－ E1θ角
N
W1
S
U2
V1
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5.1 三相同步电机的工作原理
二、三相同步发电机
※ Xd = Xad＋X —— 直轴同步电抗。
Xq = Xaq＋X —— 交轴同步电抗。 如果忽略 R1，则
U1 =－E0＋jXd Id＋jXq Iq
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5.3 三相同步电动机的运行分析
2. 等效电路
设虚拟电动势 EQ = E0－j (Xd－Xq ) Id
－j(Xd－Xq)Id EQ
励磁机 发电机
5. 按原动机的不同： 汽轮发电机、水轮发电机。
水轮机
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5.2 三相同步电机的基本结构
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5.2 三相同步电机的基本结构
小浪底电站水轮机组安装
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5.2 三相同步电机的基本结构
三峡电站首台机组安装
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5.2 三相同步电机的基本结构
励磁机→F0m
N
原动机
旋转的 F0 m和Φ0
N
电枢三相 绕组中感应
E0
n0 n0
S
N
n0 n0
Fm Fam
V2
θ
F0m
U1
θ
S
S 理想空载状态
N
W2
发电机运行
W1
S
U2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
V1
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5.1 三相同步电机的工作原理
三相同步发电机空载运行时 电枢（定子）： I1 (Fam ) = 0 转子每极磁通： Φ0 空载电动势： E0 = 4.44 kw1 N1f1 Φ0 或 E0 = －j4.44 kw1 N1f1 Φ0
I1
Ead =－jXad Id
Eaq =－jXaq Iq
※ Xad —— 直轴电枢反应电抗。
Xaq —— 交轴电枢反应电抗。
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5.3 三相同步电动机的运行分析
E =－jXσI1
I1 = Id＋Iq
U1 =－E0 ＋j Xad Id＋j Xaq Iq＋j XσI1＋R1I1 =－E0＋j (Xad＋X) Id＋j (Xaq＋X)Iq＋R1I1 U1 =－E0＋jXd Id＋jXq Iq＋R1I1
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5.3 三相同步电动机的运行分析
U1 =－E0＋(R1＋j X＋j Xa ) I1
U1 =－E0＋(R1＋jXs ) I1
※ Xs = X＋Xa —— 同步电抗。 一般：R1＜＜ Xs ，忽略 R1 ，则
U1 =－E0＋j Xs I1
2. 等效电路
+ U1 －
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I1 Ψ θ －E0 U1
I1 θ=Ψ －E0
U1
jXsI1
(b) 电阻性
I1 Ψ
jXsI1
U1
－E0
jXsI1
(a) 电感性
(c) 电容性
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5.3 三相同步电动机的运行分析
【例5.3.1】 某三相隐极同步电动机， PN = 50 kW，UN = 380 V，Y 形联结， IN = 90 A，N = 0.8（电感性），R1 = 0.2 Ω， Xs = 1.2 Ω。求在上 述条件下运行时的 E0、 、 和 。
N
n0 n0
S
θ
S 理想空载状态
θ
S
电动机状态
发电机运行
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第5章 同步电机的基本理论
5.2 三相同步电机的基本结构
一、主要部件
(1)定子铁心：由硅钢片叠成。 1. 定子（电枢） (2)定子绕组：对称三相绕组。 (3)机座和端盖等。 (1)转子铁心： 由整块铸（锻）钢制成。 2. 转子 (2)励磁绕组： 工作时施加直流励磁。 (3)阻尼绕组和转轴等。
3. 额定功率 PN ：输出功率的额定值。 三相同步电动机：PN =√3 UNINN N
三相同步发电机：PN =√3 UNINN
4. 额定转速 nN ：额定运行时的转速。 5. 额定频率 fN ： 50Hz。
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第5章 同步电机的基本理论
5.3 三相同步电动机的运行分析
一、三相隐极同步电动机的运行分析 1. 基本方程式 合成
U1 =－E1+(R1 ＋ j X )I1 如果不计磁路饱和，则 Uf →If →F0m →Φ0 →E0 (励磁电动势不变) U1 →I1 →Fam→Φa →Ea (电枢反应电动势随负载变化)
→E
R1I1 E1= E0 + Ea
U1 =－E0－Ea－E＋R1I1 所以 Ea =－j Xa I1 ※ Xa —— 电枢反应电抗。
jId Iq －E0 Ψ
I1 EQ
Id jId
I1
Ψ
Iq －E0
Id
－j(Xd－Xq)Id
(a) I1 滞后于－E0 时
(b) I1 超前于－E0 时
结论： EQ 与 E0 同相位。 U1 =－E0＋R1I1＋jXd Id＋jXq Iq－jXq Id＋jXq Id U1 =－EQ＋(R1＋jXq )I1
水力发电
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5.2 三相同步电机的基本结构
火力发电厂
汽 轮 机
发 电 机
励 磁 机
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5.2 三相同步电机的基本结构
电能输出 3 600 r/min
超热高压蒸汽
燃 烧 室 升压变 压器 发电机
汽轮机
燃 料
锅炉的 炉膛
循环水
电能的产生
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5.2 三相同步电机的基本结构
Fm Fam
V2
同步电动机中的感应电动势
F0m Fm
电枢三相 绕组中感应 电枢三相
E0
绕组中感应
E1
F0m 在空间上 超前于Fmθ角
θ
F0m
U1
N
W2
E0 在时间上超前于 E1θ角
W1
S
U2
V1
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5.1 三相同步电机的工作原理
三、三相同步电机的可逆运行
N
n0 n0
N
S
N
n0 n0
(1) 画 I1 。 (2) 画 R1I1 和 j Xq I1 。 (3) 画(－EQ) ，确定(－E0)的方位。
(4) 由 I1 分解出 Id 和 Iq 。 (5) 画 j Xd Id 和 j Xq Iq 。
(6) 画 (－E0)。
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5.3 三相同步电动机的运行分析
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5.3 三相同步电动机的运行分析
+ U1 －
I1
R1
jXq
－ +
EQ
※ 隐极电动机可视为凸极电动机的特例： Xd = Xq = Xs
EQ = E0
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5.3 三相同步电动机的运行分析
3. 相量图
设已知 U1、I1、、Xd、Xq 。 o 取 U1 = U1 0
F0m
U1 V2
Fam
W2
Iq Ψ Id I1
－E0
交 轴
N
Fam
W1
S
U2
V1
直轴分量：Id = I1 sinΨ 交轴分量：Iq = I1 cosΨ
I1 = Id＋Iq —— 双反应理论。
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直轴
5.3 三相同步电动机的运行分析
1. 基本方程式
Uf →If→F0m→Φ0→E0 ＋ →Id →Fad →Φad →Ead U1 →I1 E0 E →Iq →Faq →Φaq →Eaq ad U1 E E Φ →E aq － R1I1 U1 =－E0－Ead－Eaq－E＋R1I1
三相同步电机
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5.2 三相同步电机的基本结构
同步发电机
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5.2 三相同步电机的基本结构
小型同步电机
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5.2 三相同步电机的基本结构
四、额定值
1. 额定电压 UN ：线电压的额定值。
2. 额定电流 IN ：线电流的额定值。
电枢相电压：
U0P = E0
电枢线电压（Y 形联结）： U0L =√3 E0 pn f1 = 60 E0 的频率： 如果： f1 = 50Hz，则： pn = 3 000
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5.1 三相同步电机的工作原理
三相同步发电机负载运行时
电枢旋转磁通势 Fam 转子旋转磁通势 F0m
气隙旋转磁通势 Fm
－E0 滞后于－E1θ角，
U1 =－E1＋(R1＋j X) I1
≈－E1（忽略 R1 和 X） 因此－E0 滞后于 U1θ。 Ψ = 〒
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I1 Ψ
θ
U1
jXsI1
R1 I1
－E0
5.3 三相同步电动机的运行分析
如果忽略 R1 ，则有 U1 =－E0＋jXs I1 同样有关系 Ψ = 〒
三、主要种类
1. 按能量转换的方式不同： 同步发动机、同步电动机。 2. 按相数的不同: 三相、单相。 3. 按转子结构的不同：隐极式、凸极式。 3~ 3~