第04章 同步電機(jī)

1、船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室第第4章章 同同 步步 電電 機(jī)機(jī) 4.1 4.1 三相交流同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、三相交流同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、 工作原理及銘牌數(shù)據(jù)工作原理及銘牌數(shù)據(jù) 4. 2 三相交流同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行特性三相交流同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行特性 4. 3 同步電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī) 船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室4.1.1 三相交流同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)三相交流同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)電樞式同步電機(jī)圖旋轉(zhuǎn)電樞式同步電機(jī)圖三相交流同步電機(jī)由定子部分和轉(zhuǎn)子部分構(gòu)成三相交流同步電機(jī)由定

2、子部分和轉(zhuǎn)子部分構(gòu)成 以轉(zhuǎn)子繞組形式分類，有旋轉(zhuǎn)電樞式和旋轉(zhuǎn)磁極式。以轉(zhuǎn)子繞組形式分類，有旋轉(zhuǎn)電樞式和旋轉(zhuǎn)磁極式。 船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室旋轉(zhuǎn)磁極式同步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)磁極式同步電動(dòng)機(jī) 船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室定子部分定子部分 定子是由定子鐵心、定子三相繞組、機(jī)座以及固定子是由定子鐵心、定子三相繞組、機(jī)座以及固定這些部分的其他結(jié)構(gòu)件組成。定這些部分的其他結(jié)構(gòu)件組成。 定子鐵心由硅鋼片疊壓而成。定子鐵心由硅鋼片疊壓而成。 定子鐵心槽內(nèi)嵌放三相依次相差定子鐵心

3、槽內(nèi)嵌放三相依次相差120電角度（或電角度（或120/P空間機(jī)械角度）的。繞組，稱為三相電樞空間機(jī)械角度）的。繞組，稱為三相電樞繞組，是交流電路部分。繞組，是交流電路部分。 船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室轉(zhuǎn)子部分轉(zhuǎn)子部分 轉(zhuǎn)子磁極有兩種結(jié)構(gòu)形式轉(zhuǎn)子磁極有兩種結(jié)構(gòu)形式 隱極式隱極式 凸極式（也稱顯極式）凸極式（也稱顯極式） 船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室按同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電源的不同有兩種基本類型，按同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電源的不同有兩種基本類型，即自勵(lì)的、他勵(lì)的即自勵(lì)的、

4、他勵(lì)的 圖圖5-3 5-3 自勵(lì)同步發(fā)電機(jī)自勵(lì)同步發(fā)電機(jī)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子 定子定子交流勵(lì)磁機(jī)交流勵(lì)磁機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī) 旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)整流器整流器 圖圖5-4 5-4 無刷同步發(fā)電機(jī)無刷同步發(fā)電機(jī)AVR船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室4.1.2 三相交流同步發(fā)電機(jī)的基本工作原理三相交流同步發(fā)電機(jī)的基本工作原理 當(dāng)轉(zhuǎn)子由原動(dòng)機(jī)以恒定轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)。極性相間的勵(lì)當(dāng)轉(zhuǎn)子由原動(dòng)機(jī)以恒定轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)。極性相間的勵(lì)磁磁場(chǎng)隨軸一起旋轉(zhuǎn)，并依次切割定子各相繞組磁磁場(chǎng)隨軸一起旋轉(zhuǎn)

5、，并依次切割定子各相繞組（相當(dāng)于繞組導(dǎo)體反向切割勵(lì)磁磁場(chǎng)）。定子三（相當(dāng)于繞組導(dǎo)體反向切割勵(lì)磁磁場(chǎng)）。定子三相電樞繞組就會(huì)感應(yīng)出大小和方向按周期性變化相電樞繞組就會(huì)感應(yīng)出大小和方向按周期性變化的交變正弦電動(dòng)勢(shì)。由于三相電樞繞組在空間相的交變正弦電動(dòng)勢(shì)。由于三相電樞繞組在空間相差差120120電角度，三相電動(dòng)勢(shì)相位也相差電角度，三相電動(dòng)勢(shì)相位也相差120120。船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室其瞬時(shí)值為：其瞬時(shí)值為： )240sin()120sin(sintEetEetEemwmvmu船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)

6、學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室空載電動(dòng)勢(shì)的有效值為空載電動(dòng)勢(shì)的有效值為 EEkfNm002444/.式中式中 o為每極下的總磁通為每極下的總磁通. 空載電動(dòng)勢(shì)的頻率空載電動(dòng)勢(shì)的頻率 f 與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n和磁極對(duì)數(shù)和磁極對(duì)數(shù)p成正比成正比, 即即fpn60由以上兩式可得由以上兩式可得EKne00Ke為電勢(shì)常數(shù)為電勢(shì)常數(shù)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室 額定容量額定容量 ，連接方式，連接方式, , 線電壓線電壓 , , 額額定頻率，磁極對(duì)數(shù)定頻率，磁極對(duì)數(shù), , 額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速, , 采用絕緣采用絕緣等級(jí)

7、等級(jí), , 冷卻方式冷卻方式, , 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度等。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度等。4.1.3 銘牌數(shù)據(jù)銘牌數(shù)據(jù) 船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室三相同步發(fā)電機(jī)額定值三相同步發(fā)電機(jī)額定值 同步發(fā)電機(jī)的主要額定值有：同步發(fā)電機(jī)的主要額定值有： q額定容量額定容量 SN 或額定功率或額定功率PN q額定電壓額定電壓 UNq額定電流額定電流 INq額定功率因數(shù)額定功率因數(shù) cosNq額定頻率額定頻率 fNq額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速 nNq額定勵(lì)磁電壓（額定勵(lì)磁電流）額定勵(lì)磁電壓（額定勵(lì)磁電流）船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自

8、動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室通常把同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為同步額定轉(zhuǎn)通常把同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為同步額定轉(zhuǎn)速條件下，空載電動(dòng)勢(shì)速條件下，空載電動(dòng)勢(shì)E E0 0與勵(lì)磁電流的關(guān)與勵(lì)磁電流的關(guān)系曲線稱為同步發(fā)電機(jī)空載特性曲線系曲線稱為同步發(fā)電機(jī)空載特性曲線E E0 0=f=f（I If f）或稱開路特性曲線。）或稱開路特性曲線。 E Er r：剩磁電壓（在額定轉(zhuǎn)速下使：剩磁電壓（在額定轉(zhuǎn)速下使I If f=0=0時(shí)所時(shí)所測(cè)得的電樞開路電壓）。測(cè)得的電樞開路電壓）。4. 2 三相交流同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行特性三相交流同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行特性船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)

9、學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室當(dāng)同步發(fā)電機(jī)接通負(fù)載時(shí)當(dāng)同步發(fā)電機(jī)接通負(fù)載時(shí), 三相電樞繞組的三相電三相電樞繞組的三相電流將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)流將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) a, 這種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)稱為電樞反這種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)稱為電樞反應(yīng)磁場(chǎng)。電樞磁場(chǎng)對(duì)磁極主磁場(chǎng)的影響稱為應(yīng)磁場(chǎng)。電樞磁場(chǎng)對(duì)磁極主磁場(chǎng)的影響稱為電樞電樞反應(yīng)反應(yīng)。4.2.2 同步發(fā)電機(jī)對(duì)稱負(fù)載運(yùn)行同步發(fā)電機(jī)對(duì)稱負(fù)載運(yùn)行 同步發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子之間的氣隙同時(shí)出現(xiàn)兩個(gè)旋同步發(fā)電機(jī)定、轉(zhuǎn)子之間的氣隙同時(shí)出現(xiàn)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。 電樞反應(yīng)效應(yīng)與負(fù)載性質(zhì)有關(guān)。電樞反應(yīng)效應(yīng)與負(fù)載性質(zhì)有關(guān)。

10、船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室a) a) 定子繞組電動(dòng)勢(shì)、電流和磁動(dòng)勢(shì)的空間矢量圖定子繞組電動(dòng)勢(shì)、電流和磁動(dòng)勢(shì)的空間矢量圖相相軸軸線線AfFA0BXZYBCNSsnsnaF1 1）電樞電流與空載電勢(shì)同相位時(shí)）電樞電流與空載電勢(shì)同相位時(shí)( (即即=0)=0)的電樞反應(yīng)的電樞反應(yīng)交軸電樞反應(yīng)交軸電樞反應(yīng)直軸直軸(Direct Axis )：與主磁場(chǎng)同軸。：與主磁場(chǎng)同軸。交軸交軸(Quadrature Axis )：與主磁場(chǎng)相交的軸。：與主磁場(chǎng)相交的軸。船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣

11、及自動(dòng)化教研室b) b) 時(shí)間矢量圖時(shí)間矢量圖時(shí)時(shí)間間參參考考軸軸CE0 A0 C0 BE0 AE0 B I1 00B0 AICI 船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室c) c) 時(shí)時(shí)- -空統(tǒng)一矢量圖空統(tǒng)一矢量圖軸軸dfF)(aqnFF )(00 B I0 E1 直軸直軸(Direct Axis )：與主磁場(chǎng)同軸。：與主磁場(chǎng)同軸。交軸交軸(Quadrature Axis )：與主磁場(chǎng)相交的軸。：與主磁場(chǎng)相交的軸。直軸直軸D軸軸交軸交軸Q軸軸船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研

12、室d)d)氣隙合成磁場(chǎng)與主磁場(chǎng)的相對(duì)位置氣隙合成磁場(chǎng)與主磁場(chǎng)的相對(duì)位置aFeTAXZYBCNS0BBsn船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室2） 電樞電流落后于空載電動(dòng)勢(shì)電樞電流落后于空載電動(dòng)勢(shì)90 時(shí)的電樞反應(yīng)時(shí)的電樞反應(yīng)snaFAXZBCNSfFY 直軸去磁電樞反應(yīng)直軸去磁電樞反應(yīng) ：電樞磁場(chǎng)電樞磁場(chǎng) a a與磁極磁場(chǎng)與磁極磁場(chǎng) o o在同一軸線上在同一軸線上, , 但方向相但方向相反反, , 起去磁效應(yīng)使合成磁起去磁效應(yīng)使合成磁場(chǎng)場(chǎng) o o。)(00 B)(aaBCiAiBi)(uito船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課

13、件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室時(shí)時(shí)- -空統(tǒng)一矢量圖空統(tǒng)一矢量圖軸軸dfF)(adaFF)(00 B I0 E1 直軸直軸D軸軸交軸交軸Q軸軸)(aaB船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室 直軸增磁電樞反應(yīng)：直軸增磁電樞反應(yīng)：電樞磁電樞磁場(chǎng)場(chǎng) a與磁極磁場(chǎng)與磁極磁場(chǎng) o在同一軸在同一軸線上線上,且方向相同且方向相同,起增磁效應(yīng)起增磁效應(yīng)使合成磁場(chǎng)使合成磁場(chǎng) 大于主磁場(chǎng)大于主磁場(chǎng) o。3） 電樞電流超前于空載電動(dòng)勢(shì)電樞電流超前于空載電動(dòng)勢(shì)90 的電樞反應(yīng)的電樞反應(yīng)CiAiBi)(uitosnaFAXZCNSfFY

14、)(00 B)(aaB船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室軸軸dfF)(adaFF)(00 B I0 E1 直軸直軸D軸軸交軸交軸Q軸軸)(aaB時(shí)時(shí)- -空統(tǒng)一矢量圖空統(tǒng)一矢量圖船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室4） 通常情況下通常情況下, 發(fā)電機(jī)的負(fù)載多為一般電感性負(fù)發(fā)電機(jī)的負(fù)載多為一般電感性負(fù)載載, 即電樞電流落后于空載電動(dòng)勢(shì)的角度即電樞電流落后于空載電動(dòng)勢(shì)的角度小于小于90 。一般電感性負(fù)載的電樞反應(yīng)既有去磁效應(yīng)又有一般電感性負(fù)載的電樞反應(yīng)既有去磁效應(yīng)又有交磁效應(yīng)。

15、交磁效應(yīng)。船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室 a) a) 滯后于滯后于 時(shí)的空間矢量圖時(shí)的空間矢量圖0 E IsnadF相軸線相軸線AAXZBCsnaFaqFNSfF4） 通常情況下通常情況下, 與與 不同相不同相0EI一般電感性負(fù)載一般電感性負(fù)載的電樞反應(yīng)既有的電樞反應(yīng)既有去磁效應(yīng)又有交去磁效應(yīng)又有交磁效應(yīng)。磁效應(yīng)。船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室 b) b) 滯后滯后 時(shí)的時(shí)時(shí)的時(shí)- -空統(tǒng)一矢量圖空統(tǒng)一矢量圖0 E IfFadFaFaqF I0 0 1 0 E一般

16、電感性負(fù)載一般電感性負(fù)載的電樞反應(yīng)既有的電樞反應(yīng)既有去磁效應(yīng)又有交去磁效應(yīng)又有交磁效應(yīng)。磁效應(yīng)。船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室 c) c) 超前超前 時(shí)得時(shí)時(shí)得時(shí)- -空統(tǒng)一矢量圖空統(tǒng)一矢量圖0 E I1 0 IfFadFaF0 0 EaqF一般電容性負(fù)載一般電容性負(fù)載的電樞反應(yīng)既有的電樞反應(yīng)既有增磁磁效應(yīng)又有增磁磁效應(yīng)又有交磁效應(yīng)。交磁效應(yīng)。船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室同步發(fā)電機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí)物理量的關(guān)系：同步發(fā)電機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí)物理量的關(guān)系：一、一、隱極同步發(fā)電機(jī)隱

17、極同步發(fā)電機(jī)fI主主極極fF 0 0E E aE aaF I電樞電樞 E)( XIjE4.2.3 三相交流同步發(fā)電機(jī)電壓平衡方程和相量圖 船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室正弦電動(dòng)勢(shì)正弦電動(dòng)勢(shì)e0、ea和和e 是分別由是分別由轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁通轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁通 0、電樞旋轉(zhuǎn)磁、電樞旋轉(zhuǎn)磁通通 a和電樞繞組漏磁通和電樞繞組漏磁通 產(chǎn)生產(chǎn)生的的. Ra是電樞繞組的電阻是電樞繞組的電阻.其電壓其電壓平衡方程式為平衡方程式為電壓平衡方程電壓平衡方程iRueeea0船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)

18、化教研室相量分別表示為相量分別表示為 EEEUI Ra.0X =E / I 稱為電樞漏電抗稱為電樞漏電抗; Xa=Ea / I 稱為電樞反應(yīng)電抗。稱為電樞反應(yīng)電抗。EjX Iaa. 相量分別表示為相量分別表示為 EjXI. 和和船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室電樞電路的相量電壓方程可寫為電樞電路的相量電壓方程可寫為.0.)(IjXRUIjXIjXRIUEsaaa通常通常Ra R Rd d ，所以，所以X XadadXXaqaq，因此在凸極同，因此在凸極同步電機(jī)中，步電機(jī)中，X Xd dXXq q。 對(duì)于隱極電機(jī)，由于氣隙是均勻的，

19、故對(duì)于隱極電機(jī)，由于氣隙是均勻的，故X Xd dXXq qXXs s daRNX21qqRNX21船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室凸極同步電機(jī)電樞反磁通及所經(jīng)磁路及磁導(dǎo)凸極同步電機(jī)電樞反磁通及所經(jīng)磁路及磁導(dǎo)adF)(adadR)(R)(aqaqRadF)(R直軸電樞磁導(dǎo)直軸電樞磁導(dǎo)交軸電樞磁導(dǎo)交軸電樞磁導(dǎo)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室4.2.4同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性 表征同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性有以下五種表征同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性有以下五種 ：q同步發(fā)電

20、機(jī)的空載特性同步發(fā)電機(jī)的空載特性 q同步發(fā)電機(jī)的短路特性同步發(fā)電機(jī)的短路特性 q同步發(fā)電機(jī)的外特性同步發(fā)電機(jī)的外特性 q同步發(fā)電機(jī)的調(diào)整特性同步發(fā)電機(jī)的調(diào)整特性 q同步發(fā)電機(jī)的功角特性同步發(fā)電機(jī)的功角特性 船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室空載特性可以用空載試驗(yàn)測(cè)出。試驗(yàn)時(shí)，電樞空載特性可以用空載試驗(yàn)測(cè)出。試驗(yàn)時(shí)，電樞開路開路 ( (空載空載) )，用原動(dòng)機(jī)把被試同步電機(jī)拖動(dòng)，用原動(dòng)機(jī)把被試同步電機(jī)拖動(dòng)到同步轉(zhuǎn)速，改變勵(lì)磁電流到同步轉(zhuǎn)速，改變勵(lì)磁電流I If f，并記取相應(yīng)的，并記取相應(yīng)的電樞端電壓電樞端電壓U U0 0 ( (空載

21、時(shí)即等于空載時(shí)即等于E E0 0，直到，直到U U0 01.25U1.25UN N左右，可得空載特性曲線左右，可得空載特性曲線1 1）同步發(fā)電機(jī)的空載特性）同步發(fā)電機(jī)的空載特性)(0fIfU船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室同步電機(jī)的空載特性同步電機(jī)的空載特性NU00, EFIf,0fIo空載特性空載特性 NU氣隙線氣隙線船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室2 2）同步發(fā)電機(jī)的短路特性）同步發(fā)電機(jī)的短路特性 短路特性可由三相穩(wěn)態(tài)短路試驗(yàn)測(cè)得，試短路特性可由三相穩(wěn)態(tài)短路試驗(yàn)測(cè)

22、得，試驗(yàn)線路如圖所示。將被試同步電機(jī)的電樞驗(yàn)線路如圖所示。將被試同步電機(jī)的電樞端點(diǎn)三相短路，用原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)被試電機(jī)到端點(diǎn)三相短路，用原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)被試電機(jī)到同步轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流同步轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流I If f使電樞電流使電樞電流I I從從零起一直增加到零起一直增加到1.2I1.2IN N左右，便可得到短路左右，便可得到短路特性曲線，如圖所示。特性曲線，如圖所示。)(fkIfI 船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室短路實(shí)驗(yàn)接線圖短路實(shí)驗(yàn)接線圖A 勵(lì)磁電樞AAA船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電

23、氣及自動(dòng)化教研室短路特性短路特性INIOfkIfI短路特性船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室同步發(fā)電機(jī)的外特性是同步發(fā)電機(jī)的外特性是指在轉(zhuǎn)速額定值指在轉(zhuǎn)速額定值nN下運(yùn)下運(yùn)行，勵(lì)磁電流行，勵(lì)磁電流If不變，負(fù)不變，負(fù)載功率因數(shù)一定時(shí)，發(fā)載功率因數(shù)一定時(shí)，發(fā)電機(jī)端電壓和負(fù)載電流電機(jī)端電壓和負(fù)載電流的關(guān)系，即的關(guān)系，即Uf(Ia) 3) 同步發(fā)電機(jī)的外特性同步發(fā)電機(jī)的外特性 U=f(I)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室IUNIONUcos=0.8滯后滯后cos=1cos=0

24、.8超前超前外特性外特性船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室電壓變化率電壓變化率UUUUnn% 0100%同步發(fā)電機(jī)在同步發(fā)電機(jī)在cos=0.8 (滯后滯后)的負(fù)載時(shí)的負(fù)載時(shí), 其電壓變化率約為其電壓變化率約為2040, 一般不超過一般不超過50。船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室不同負(fù)載相量圖不同負(fù)載相量圖 （根據(jù)電壓方程做相量圖）（根據(jù)電壓方程做相量圖）a. 電感性負(fù)載的簡(jiǎn)化相量圖電感性負(fù)載的簡(jiǎn)化相量圖相量相量E0和和U之間的相位差角之間的相位差角稱為功率角稱為功率角船

25、舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室c.電容性負(fù)載的簡(jiǎn)化電容性負(fù)載的簡(jiǎn)化相量圖相量圖 b.電阻性負(fù)載的簡(jiǎn)化電阻性負(fù)載的簡(jiǎn)化相量圖相量圖船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室 同步發(fā)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速和同步發(fā)電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速和一定的負(fù)載功率因數(shù)下一定的負(fù)載功率因數(shù)下, 為為保持端電壓基本不變保持端電壓基本不變, 勵(lì)磁勵(lì)磁電流電流If隨負(fù)載電流隨負(fù)載電流I而變化而變化的關(guān)系的關(guān)系If =f(I)稱為調(diào)節(jié)特稱為調(diào)節(jié)特性。性。 4) 同步發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)特性同步發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)特性 If =f(I)船舶電

26、氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室IUcos=0.8滯后滯后cos=1cos=0.8超前超前ONU調(diào)節(jié)特性調(diào)節(jié)特性船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室5 5）三相交流同步發(fā)電機(jī)的功角特性）三相交流同步發(fā)電機(jī)的功角特性 1) 1) 功率特性功率特性 同步發(fā)電機(jī)由原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，輸入給發(fā)電機(jī)的功同步發(fā)電機(jī)由原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，輸入給發(fā)電機(jī)的功率為率為P P1 1，而通過電磁感應(yīng)作用，轉(zhuǎn)換為定子上，而通過電磁感應(yīng)作用，轉(zhuǎn)換為定子上的電磁功率的電磁功率P Pe e。)(1sFemepppPPP Pm

27、 m為機(jī)械損耗；為機(jī)械損耗；p pFeFe為定子鐵損耗；為定子鐵損耗；p pS S為附加損耗。為附加損耗。 船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輸入輸入功率功率P1機(jī)械損機(jī)械損耗耗p附加損附加損耗耗pS鐵損鐵損pFe電磁功電磁功率率Pe定子銅損定子銅損pcu輸出功輸出功率率P2ecueSFeePPPPPPPPPPP2011)(船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室aaecueRIPPPP223P PCUCU定子繞組的銅損耗，定子繞組的銅損耗，P P2 2發(fā)電機(jī)輸出功率發(fā)電機(jī)輸出

28、功率定子電樞繞組定子電樞繞組R Ra a很小，若不計(jì)很小，若不計(jì)R Ra a影響影響 MPP 2船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室凸極式同步發(fā)電機(jī)簡(jiǎn)化相量圖凸極式同步發(fā)電機(jī)簡(jiǎn)化相量圖凸極式同步發(fā)電凸極式同步發(fā)電機(jī)在磁路未飽和機(jī)在磁路未飽和且不計(jì)電樞繞組且不計(jì)電樞繞組電阻電阻R Ra a時(shí)的相量時(shí)的相量圖圖 內(nèi)功率內(nèi)功率因數(shù)角因數(shù)角功率角功率角船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室UIcosPPe32)(3)(32sinsincoscosUIUIcosPPeUsinXIqqUc

29、osEXI0ddsinIIdcosIIq船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室2002)11(32133333)(3eedqddqdqePPsinXXUsinXUEsinXUcosEUcosXUsinUsinUIcosUIsinsincoscosUIPdeXsinUEP03基本電磁功率基本電磁功率 2)11(3212sinXXqUPde附加電磁功率附加電磁功率 sinIIdcosIIqUsinXIqqUcosEXI0dd船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室Pe18000900P

30、emaxeeePPPdeXsinUEP03基本電磁功率基本電磁功率 2)11(3212sinXXUPdqe附加電磁功率附加電磁功率 ePeP船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室由于隱極式同步發(fā)電機(jī)氣隙均勻，即由于隱極式同步發(fā)電機(jī)氣隙均勻，即X Xd d=X=Xq q=X=XS S，故有，故有P Pe e0 0，那么，隱極式同步發(fā)電機(jī)的電磁功率，那么，隱極式同步發(fā)電機(jī)的電磁功率P Pe e為：為：seXUEPsin300900PePemax1800船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化

31、教研室6)6)、相同步發(fā)電機(jī)單機(jī)運(yùn)行時(shí)的特點(diǎn)、相同步發(fā)電機(jī)單機(jī)運(yùn)行時(shí)的特點(diǎn)發(fā)電機(jī)輸出的有功和無功功率完全決定于負(fù)載。發(fā)電機(jī)輸出的有功和無功功率完全決定于負(fù)載。首先是負(fù)載先發(fā)生變化，然后引起發(fā)電機(jī)的有功首先是負(fù)載先發(fā)生變化，然后引起發(fā)電機(jī)的有功功率和無功功率的變化。功率和無功功率的變化。用電負(fù)載不變，人為的改變?cè)瓌?dòng)機(jī)的輸入（加大用電負(fù)載不變，人為的改變?cè)瓌?dòng)機(jī)的輸入（加大或關(guān)小油門），將使轉(zhuǎn)速和頻率發(fā)生相應(yīng)的變化；或關(guān)小油門），將使轉(zhuǎn)速和頻率發(fā)生相應(yīng)的變化；而人為的改變發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，將使發(fā)電機(jī)的而人為的改變發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，將使發(fā)電機(jī)的輸出電壓發(fā)生相應(yīng)的變化。輸出電壓發(fā)生相應(yīng)的變化。1.1.有

32、功負(fù)載的變化可以引起發(fā)電機(jī)的頻率的變化，有功負(fù)載的變化可以引起發(fā)電機(jī)的頻率的變化，變化的程度與原動(dòng)機(jī)調(diào)速器的特性有關(guān)；無功負(fù)變化的程度與原動(dòng)機(jī)調(diào)速器的特性有關(guān)；無功負(fù)載的變化可以引起發(fā)電機(jī)的輸出電壓的變化，變載的變化可以引起發(fā)電機(jī)的輸出電壓的變化，變化的程度與發(fā)電機(jī)外特性或自動(dòng)調(diào)壓系統(tǒng)的特性化的程度與發(fā)電機(jī)外特性或自動(dòng)調(diào)壓系統(tǒng)的特性有關(guān)。有關(guān)。 船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室當(dāng)發(fā)電機(jī)投入電網(wǎng)后當(dāng)發(fā)電機(jī)投入電網(wǎng)后, 通通過改變發(fā)電機(jī)的輸入機(jī)過改變發(fā)電機(jī)的輸入機(jī)械功率械功率,來改變發(fā)電機(jī)輸來改變發(fā)電機(jī)輸出的有功功率。出的有功功率。

33、假設(shè)經(jīng)假設(shè)經(jīng)過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)已輸出有過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)已輸出有功功率為功功率為: 7) 有功功率的調(diào)節(jié)有功功率的調(diào)節(jié)PUI 3cos船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室若忽略電樞電阻，發(fā)電機(jī)的電磁功率若忽略電樞電阻，發(fā)電機(jī)的電磁功率Pe=P 。PPUEXes 30sin當(dāng)勵(lì)磁電流保持不變時(shí)，上式中除功率角當(dāng)勵(lì)磁電流保持不變時(shí)，上式中除功率角外均為外均為不變的常數(shù)。在有功功率的調(diào)節(jié)中功率角不變的常數(shù)。在有功功率的調(diào)節(jié)中功率角起著自起著自動(dòng)平衡的調(diào)節(jié)作用。動(dòng)平衡的調(diào)節(jié)作用。船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)

34、院電氣及自動(dòng)化教研室電磁轉(zhuǎn)矩與電磁功率成正比電磁轉(zhuǎn)矩與電磁功率成正比, 即即 發(fā)電機(jī)的有功功率隨功率發(fā)電機(jī)的有功功率隨功率角的變化關(guān)系角的變化關(guān)系P=f(), 稱為稱為功角特性。功角特性。TUEXs 30sin矩角特性矩角特性T=f()曲線與功角特性曲線相似。曲線與功角特性曲線相似。并聯(lián)運(yùn)行同步發(fā)電機(jī)應(yīng)設(shè)逆功保護(hù)。并聯(lián)運(yùn)行同步發(fā)電機(jī)應(yīng)設(shè)逆功保護(hù)。船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室 8) 無功功率的調(diào)節(jié)無功功率的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流可改變并聯(lián)發(fā)電機(jī)輸出的無功功率調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流可改變并聯(lián)發(fā)電機(jī)輸出的無功功率Q。U0EISXU0E0U船舶電氣設(shè)

35、備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室當(dāng)當(dāng)增加勵(lì)磁電流增加勵(lì)磁電流(過勵(lì)磁過勵(lì)磁)使使E0U, 發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)之間發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)之間出現(xiàn)了電壓差和引起了電樞電流。根據(jù)電壓方程出現(xiàn)了電壓差和引起了電樞電流。根據(jù)電壓方程IEUjXUjXss.0在相位上電流在相位上電流I總是落后于同步感抗壓降總是落后于同步感抗壓降 U 900。發(fā)發(fā)電機(jī)輸出落后無功功率。電機(jī)輸出落后無功功率。U0EISXU船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室減少勵(lì)磁電流減少勵(lì)磁電流(欠勵(lì)磁欠勵(lì)磁)使使E0U ，電流，電流I落后于落

36、后于 U 900而超前于電壓而超前于電壓U 900。發(fā)電機(jī)輸出超前的無功功率。發(fā)電機(jī)輸出超前的無功功率。U0EISXUIEUjXUjXss.0UUItxI j0E01E1I1txjI102E2ItxjI2203E3ItxI j33同步發(fā)電機(jī)不同運(yùn)行方式時(shí)的相量圖同步發(fā)電機(jī)不同運(yùn)行方式時(shí)的相量圖船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室4. 3 同步電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和同步發(fā)電機(jī)一樣，轉(zhuǎn)子也有隱同步電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和同步發(fā)電機(jī)一樣，轉(zhuǎn)子也有隱極式和凸極式兩種，轉(zhuǎn)子上除了嵌放勵(lì)磁繞組外，還安裝極式和凸極式兩種，轉(zhuǎn)子上除了嵌

37、放勵(lì)磁繞組外，還安裝有幫助起動(dòng)用的籠型繞組（阻尼繞組），一般中小同步電有幫助起動(dòng)用的籠型繞組（阻尼繞組），一般中小同步電動(dòng)機(jī)多采用凸極結(jié)構(gòu)。動(dòng)機(jī)多采用凸極結(jié)構(gòu)。 4.3.1 4.3.1 同步電動(dòng)機(jī)的基本原理同步電動(dòng)機(jī)的基本原理 同步電動(dòng)機(jī)是由三相電樞繞組通過三相對(duì)稱電流而產(chǎn)生的同步電動(dòng)機(jī)是由三相電樞繞組通過三相對(duì)稱電流而產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)拉著轉(zhuǎn)子磁極以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，定子吸收電網(wǎng)有旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)拉著轉(zhuǎn)子磁極以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，定子吸收電網(wǎng)有功功率，通過定、轉(zhuǎn)子電磁關(guān)系轉(zhuǎn)換為機(jī)械轉(zhuǎn)矩。功功率，通過定、轉(zhuǎn)子電磁關(guān)系轉(zhuǎn)換為機(jī)械轉(zhuǎn)矩。 船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣

38、及自動(dòng)化教研室n1S2N2S1N1n1S1N1n1n1S2N2S2N2S1N1n1n1同步電機(jī)由發(fā)電狀態(tài)到電動(dòng)狀態(tài)過程示意圖同步電機(jī)由發(fā)電狀態(tài)到電動(dòng)狀態(tài)過程示意圖發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)補(bǔ)償機(jī)補(bǔ)償機(jī)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) NNoNoNoNNSoSoSSSSoeT0 eTsnsnsneT主極主極主極主極發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)補(bǔ)償機(jī)補(bǔ)償機(jī)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)同同步步電電機(jī)機(jī)的的三三種種運(yùn)運(yùn)行行狀狀態(tài)態(tài)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室4.3.2 4.3.2 同步電動(dòng)機(jī)的相量同步電動(dòng)機(jī)的相量 U0EISXUsaXIjUE.0.同步發(fā)動(dòng)機(jī)電壓方程同步發(fā)動(dòng)機(jī)電壓方程 把同步電動(dòng)機(jī)看

39、成一輸出負(fù)功率的的發(fā)動(dòng)機(jī)。習(xí)把同步電動(dòng)機(jī)看成一輸出負(fù)功率的的發(fā)動(dòng)機(jī)。習(xí)慣上，總是將電動(dòng)機(jī)看成是電網(wǎng)的負(fù)載。慣上，總是將電動(dòng)機(jī)看成是電網(wǎng)的負(fù)載。0.E.U.aIsaXIj.0船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室U0EDISXsaXIjEU.0.同步電動(dòng)機(jī)電壓方程同步電動(dòng)機(jī)電壓方程.DI0.E.UsaXIj.DD船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室DdqDdmsinXXUsinXUEP2)11(321320同步電動(dòng)機(jī)的電磁功率與發(fā)電機(jī)一樣，可從相量圖中同步電動(dòng)機(jī)的電磁功率與發(fā)電機(jī)

40、一樣，可從相量圖中推導(dǎo)出，不同的是，在電動(dòng)機(jī)中功角為負(fù)值，在計(jì)算推導(dǎo)出，不同的是，在電動(dòng)機(jī)中功角為負(fù)值，在計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率時(shí)，功角用負(fù)值帶入發(fā)電機(jī)功率公式。電動(dòng)機(jī)功率時(shí)，功角用負(fù)值帶入發(fā)電機(jī)功率公式。一般一般 ，隱極式同步電機(jī)不存在附加，隱極式同步電機(jī)不存在附加電磁功率。電磁功率。3020D船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室IdIqIUddxI jqqxI j0E02002)11(32133333)(3eeDdqDdDdDDqDdqDDePPsinXXUsinXUEsinXUcosEUcosXUsinUsinUIcosUIsinsin

41、coscosUIP)(3)(32DDeUIcosUIcosPPDD船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室4.3.3 4.3.3 同步電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)同步電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn) 轉(zhuǎn)速不隨負(fù)載的變化而改變；與同步轉(zhuǎn)速相同。轉(zhuǎn)速不隨負(fù)載的變化而改變；與同步轉(zhuǎn)速相同。同步電動(dòng)機(jī)的主要特點(diǎn)是：同步電動(dòng)機(jī)的主要特點(diǎn)是：pfnn1060旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)拉著轉(zhuǎn)子磁極以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)拉著轉(zhuǎn)子磁極以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室功率因數(shù)可以調(diào)節(jié)（以隱極電機(jī)為例）功率因數(shù)可以調(diào)節(jié)（以隱極電機(jī)為

42、例）在電壓一定，同步電動(dòng)機(jī)有功功率不變的時(shí)：在電壓一定，同步電動(dòng)機(jī)有功功率不變的時(shí)：常數(shù)UPIDcoscosUIP DdmsinXUEP03常數(shù)UPXsinEmdD30船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室.DI0.E.UsaXIj.DABCD同步電動(dòng)機(jī)處于過激狀態(tài)，電流超前于電壓，相當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)處于過激狀態(tài)，電流超前于電壓，相當(dāng)于電容性負(fù)載。于電容性負(fù)載。 常數(shù)UPIDcos常數(shù)UPXsinEmdD30船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室同步電動(dòng)機(jī)處于正常勵(lì)磁狀態(tài)，電流與電壓

43、同相，同步電動(dòng)機(jī)處于正常勵(lì)磁狀態(tài)，電流與電壓同相，相當(dāng)于純電阻性負(fù)載。相當(dāng)于純電阻性負(fù)載。 .DI0.E.UsaXIj.ABCD常數(shù)UPIDcos常數(shù)UPXsinEmdD30船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室.DI0.E.UsaXIj.DABCD同步電動(dòng)機(jī)處于欠激狀態(tài)，電流滯后于電壓，相當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)處于欠激狀態(tài)，電流滯后于電壓，相當(dāng)于電感性負(fù)載。于電感性負(fù)載。 常數(shù)UPIDcos常數(shù)UPXsinEmdD30船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室 調(diào)節(jié)同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁從欠激到過激

44、，電流相量調(diào)節(jié)同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁從欠激到過激，電流相量的端點(diǎn)始終沿著的端點(diǎn)始終沿著AB線，電動(dòng)勢(shì)相量的端點(diǎn)始終沿著線，電動(dòng)勢(shì)相量的端點(diǎn)始終沿著CD線變化。線變化。 同步電動(dòng)機(jī)欠激時(shí)從電網(wǎng)吸收有功功率同時(shí)吸同步電動(dòng)機(jī)欠激時(shí)從電網(wǎng)吸收有功功率同時(shí)吸收滯后的無功電流。收滯后的無功電流。 同步電動(dòng)機(jī)過激時(shí)從電網(wǎng)吸收有功功率同時(shí)吸同步電動(dòng)機(jī)過激時(shí)從電網(wǎng)吸收有功功率同時(shí)吸收超前的無功電流。收超前的無功電流。 通過調(diào)節(jié)同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流，可調(diào)節(jié)無功電通過調(diào)節(jié)同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁電流，可調(diào)節(jié)無功電流和功率因數(shù)。流和功率因數(shù)。 船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研

45、室三相同步電動(dòng)機(jī)的三相同步電動(dòng)機(jī)的V形曲線形曲線 在保持電壓在保持電壓U和負(fù)載和負(fù)載TL不變的條件下不變的條件下,電樞電電樞電流流ID與勵(lì)磁電流與勵(lì)磁電流If之間的之間的關(guān)系曲線關(guān)系曲線,即即ID= (If)；不；不同的負(fù)載對(duì)應(yīng)相應(yīng)的曲同的負(fù)載對(duì)應(yīng)相應(yīng)的曲線。線。V形曲線可通過試形曲線可通過試驗(yàn)測(cè)得。驗(yàn)測(cè)得。不穩(wěn)定區(qū)不穩(wěn)定區(qū)PM=0.5PNPM=PN(容性容性)(感性感性)船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室4.3.4 4.3.4 同步補(bǔ)嘗機(jī)同步補(bǔ)嘗機(jī) 由于電網(wǎng)上變壓器、異步電動(dòng)機(jī)都是感性負(fù)載，由于電網(wǎng)上變壓器、異步電動(dòng)機(jī)都是感性負(fù)載

46、，且功率因數(shù)且功率因數(shù)cos比較低，為了減小線電流，降低線比較低，為了減小線電流，降低線損功率，除了使用電容器進(jìn)行無功功率補(bǔ)償外，有損功率，除了使用電容器進(jìn)行無功功率補(bǔ)償外，有條件盡量使用同步電動(dòng)機(jī)，使其處于過激狀態(tài)，進(jìn)條件盡量使用同步電動(dòng)機(jī)，使其處于過激狀態(tài)，進(jìn)行無功補(bǔ)償，使線路的功率因數(shù)行無功補(bǔ)償，使線路的功率因數(shù)cos1。 軸上不帶任何負(fù)載軸上不帶任何負(fù)載專用于改善功率因數(shù)的同步專用于改善功率因數(shù)的同步電機(jī)稱為同步補(bǔ)償機(jī)。電機(jī)稱為同步補(bǔ)償機(jī)。船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室4.3.5 4.3.5 同步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)

47、 同步電動(dòng)機(jī)不能產(chǎn)生起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，必須通過同步電動(dòng)機(jī)不能產(chǎn)生起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，必須通過其他輔助方法，使其拉入同步進(jìn)行起動(dòng)，這是其他輔助方法，使其拉入同步進(jìn)行起動(dòng)，這是因?yàn)檗D(zhuǎn)子有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，合閘瞬間，轉(zhuǎn)子磁極極因?yàn)檗D(zhuǎn)子有轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，合閘瞬間，轉(zhuǎn)子磁極極性無法緊跟定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極性轉(zhuǎn)動(dòng)起來性無法緊跟定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的極性轉(zhuǎn)動(dòng)起來 同步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)方法有拉入同步、異步起同步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)方法有拉入同步、異步起動(dòng)方法和變頻起動(dòng)方法動(dòng)方法和變頻起動(dòng)方法 船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室NSNSTn1(a)逆時(shí)針NSSNTn1(b)順時(shí)針合閘瞬間，轉(zhuǎn)子合閘瞬間，轉(zhuǎn)子(

48、 (已經(jīng)已經(jīng)加勵(lì)磁加勵(lì)磁) )處于處于(a)(a)所示所示的位置，此時(shí)，電磁的位置，此時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩T T傾向于使轉(zhuǎn)子逆傾向于使轉(zhuǎn)子逆時(shí)鐘轉(zhuǎn)動(dòng)；在另一個(gè)時(shí)鐘轉(zhuǎn)動(dòng)；在另一個(gè)瞬間瞬間(b(b所示所示) )，定子，定子磁場(chǎng)已轉(zhuǎn)過磁場(chǎng)已轉(zhuǎn)過180180度，度，而轉(zhuǎn)子由于機(jī)械慣性而轉(zhuǎn)子由于機(jī)械慣性尚未啟動(dòng)，電磁轉(zhuǎn)矩尚未啟動(dòng)，電磁轉(zhuǎn)矩T T傾向于使轉(zhuǎn)子順時(shí)鐘傾向于使轉(zhuǎn)子順時(shí)鐘轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)。船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室NSNSTn1(a)逆時(shí)針NSSNTn1(b)順時(shí)針由于定子磁場(chǎng)以同步由于定子磁場(chǎng)以同步速旋轉(zhuǎn)，作用于轉(zhuǎn)子速旋轉(zhuǎn)，作用于轉(zhuǎn)子

49、上的力矩隨時(shí)間變化上的力矩隨時(shí)間變化(f=50Hz)(f=50Hz)，那么轉(zhuǎn)子，那么轉(zhuǎn)子上受到的平均轉(zhuǎn)矩為上受到的平均轉(zhuǎn)矩為0 0。因此同步電動(dòng)機(jī)是不因此同步電動(dòng)機(jī)是不能自行起動(dòng)的。能自行起動(dòng)的。概括一下同步電動(dòng)機(jī)沒有啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的原因是：概括一下同步電動(dòng)機(jī)沒有啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的原因是：（1 1）定、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度很快；）定、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度很快；（2 2）轉(zhuǎn)子本身轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的存在。）轉(zhuǎn)子本身轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的存在。船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室同步電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)是沒同步電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)是沒有自起動(dòng)能力有自起動(dòng)能力。同步電。同步電動(dòng)機(jī)必須靠外力或輔助動(dòng)機(jī)必須靠外力或輔助設(shè)備起動(dòng)。設(shè)備起動(dòng)。目前目前仍被廣仍被廣泛采用的起動(dòng)方法是異泛采用的起動(dòng)方法是異步起動(dòng)法。步起動(dòng)法。而變頻起動(dòng)而變頻起動(dòng)方法，是對(duì)于有調(diào)速要方法，是對(duì)于有調(diào)速要求的同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系求的同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)使用。統(tǒng)使用。起動(dòng)起動(dòng)正常運(yùn)行正常運(yùn)行船舶電氣設(shè)備及系統(tǒng) 2021-11-3課 件輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室輪機(jī)學(xué)院電氣及自動(dòng)化教研室4.3.6 4.3.6 其他類型同步電動(dòng)機(jī)其他類型同步電動(dòng)機(jī) 永磁同步電動(dòng)機(jī)永磁同步電動(dòng)機(jī) 永磁同步電動(dòng)機(jī)采用永磁體作轉(zhuǎn)子磁極，由于永磁同步電動(dòng)機(jī)采用永磁體作轉(zhuǎn)子磁極，由于它沒有電刷裝置、滑環(huán)，成為無刷同