三相交流同步电动机上课讲义

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（2） 电枢磁势可分解为一个直轴磁势和一个交 轴磁势
将电枢电流分解为一个直轴分量和一个交轴分量
Ia Id Iq
其中 Id Ia sin—为直轴分量； Iq Ia cos —为交轴分量。
而且
Fd Fa sin —为磁势直轴分量； Fq Fa cos —为磁势交轴分量。 则 Fa Fd Fq
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• 直轴、交轴电枢反应磁势分别产生直轴电枢反应 磁通和交轴电枢反应磁通，从而在电枢绕组中分 别产生直轴电枢反应电势和交轴电枢反应电势。 若铁心不饱和，则有
Ead jId X ad
Eaq jIq X aq
其中 Xad——为直轴电枢反应电抗，它与直轴磁路的磁
阻成反比；
式中 Xd Xad Xs —直轴同步电抗；
Xq XaqXs —交轴同步电抗。
隐极式同步电动机的气隙均匀，可以由凸极式同步电 动机电压平衡方程式推导出隐极式电动机电压平衡方 程式，所以隐极式同步电动机是凸极式同步电动机的 一个特例。
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可用电枢反应电抗Xa的压降来反应。
• 凸极式同步电动机的电枢反应和电枢磁势
（1）同步电动机的凸极效应使得电枢反应磁场的磁感 应强度分布发生畸变。而且随着转子相对电枢磁势的 位置不同，电枢磁场的分布也不同。
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Xaq——为交轴电枢反应电抗，它与交轴磁路的磁
阻成反比。
因为交轴处气隙大，磁阻大；而直轴处气隙
小，磁阻小，所以有Xad >Xaq 。
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• 凸极式同步电动机电势平衡方程式和向量图
考虑到直轴磁势和交轴磁势分别产生漏磁通，因此
U1 E0 Iara jId Xd jIqXq
除了转子磁极外，转子还包括转轴、滑环等。转子 的励磁绕组两个出线端接到两个滑环上，通过滑环上的 两个静止的电刷向外引出。 • 电磁式同步电动机的励磁方式
直流发电机励磁 整流器励磁
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§6-1 同步电动机的工作原理
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n1
S ×转
三相交流同步电动机
Exit
（1）定子 和三相交流异步电动机定子完全一样。 电动机的定子又称为电枢。有定子铁心、三相对称
绕组、机座、端盖、电刷架等。其作用是产生磁场。 （2）转子 转子与异步电动机转子不同。
转子也需要励磁，且磁极对数与定子磁极对数相同。 转子磁极的励磁方式有电磁式和永磁式。转子结构分为 凸极式转子和隐极式转子。
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同步电动机工作原理
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§6-1 同步电动机的工作原理 定子
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同步电动机工作原理
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§6-1 同步电动机的工作原理 定子
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同步电动机工作原理
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§6-1 同步电动机的工作原理
同步电动机是 一种定子边用 交流电流励磁 以建立旋转磁 场，转子边用 直流电流励磁 所构成旋转磁 极的双边励磁 的交流电动机。
• 转矩平衡方程式
P2 Pm Pjx Pf j Pm P0
两边同除以同步角速有度
式中
MMMM0e22mPPMP02m/em/ 11 —M— 1 —0输 空电出 载磁转 转转矩 矩;矩。；
·
×
×子
· ·
N
定子
n1
S
同步电动机工作原理
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§6-1 同步电动机的工作原理
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S
×转 ·
×
×子
· ·
N
定子
同步电动机工作原理
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§6-1 同步电动机的工作原理 定子
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同步电动机工作原理
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§6-1 同步电动机的工作原理 定子
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6-1-2 凸极式同步电动机的电势平衡方程式和 向量图
• 隐极式同步电动机的电枢反应和电枢磁势
同步电动机带负载运行时，定子电流增大，三相绕组 产生的电枢磁场会对励磁磁场产生影响，称为电枢反 应。
由于气隙磁阻均匀，且线性，所以电枢磁势和磁密在 空间分布一致，都呈正弦分布，所以电枢反应电势
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同步电动机工作原理
定子
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同步电动机分为隐极式和凸极式。
6-1-1 隐极式同步电动机的分析
一、隐极式同步电动机的电磁关系
Uj Ij Fj Φ 0E 0 UaIFa Φ aE ajI Xa
Φs Ls dia dt iara
Fa——电枢磁势；
Ea——电枢（反应）电势；
同步电动机工作原理
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§6-1 同步电动机的工作原理 定子
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同步电动机工作原理
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§6-1 同步电动机的工作原理 定子
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同步电动机工作原理
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§6-1 同步电动机的工作原理 定子
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同步电动机工作原理
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§6-1 同步电动机的工作原理 定子
§6-2 同步电动机的功率平衡、功角和矩角特性
6-2-1 同步电动机的功率和转矩
一、功率平衡关系和转矩平衡关系
▪ 功率平衡关系
P1
Pm
P2
pCu
PFe
pfj
p jx
其中P0 Pf j Pjx—为空载损耗。
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则同步电动机的效率为：
P210% 0P1P10% 0
P1
P1
式中PPcuPFeP0
Fj——励磁磁势或空载磁势；Eo——励磁电势或空载电势；
Es——漏感电势。
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• 同步电动机空载时，电枢电流很小，可以认为没有电 枢
磁势，气隙中仅有励磁磁势。所以励磁磁势又称为空载 磁势。 • 励磁磁场和电枢磁场之间无相对运动，且与转子也无
相对运动，所以转子内无感应电势。Ea 、 E0、 Es皆为
一定、子隐中极的式感同应步电电势动。机的电势平衡方程式和向量图
• 一相绕组平衡方程式
U1 E0 Ea Es Iara
U1 E0 Iara jXt , Xt Xa Xs
式中Xa —隐极式同步电动反 机应 电电 枢抗；
Xt —隐极式同步电动步 机电 的抗 同。
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• 隐极式同步电动机一相等值电路图和向量图