09-1234小功率同步电机

19
ik , j
tt 5
9.1同步电机的基本结构及类型
1.定子的结构类型
2）单相罩极定子磁极 磁极结构：单相罩极 A—励磁线圈 B—罩极线圈（短路环） 励磁电流：单相 φ1与φ2的合成磁场： 旋转磁场
ik , j
20
t0
t1
t2
t3
t4
tt 5
10
9.1同步电机的基本结构及类型
1.定子的结构类型
2）单相罩极定子磁极 单相罩极 单相 2绕组：p=1 4绕组：p=2
第九章 小功率同步电机
§9-1 同步电机的基本结构及类型 §9-2 永磁式同步电机 §9-3 反应式同步电机 §9-4 磁滞式同步电机 §9-5 电磁减速式同步电动机
1
第九章 小功率同步电机
概述
同步电机是一种交流电机，其转子的转 速和电网频率 f 之间有不变的关系：
2
n = nt =
60 f p
称为同步转速
t0 t1 tห้องสมุดไป่ตู้ t3 t4 k1
16
S
k2
S
N
ik , j
t5
t
8
9.1同步电机的基本结构及类型
1.定子的结构类型
j2 k N 1 j1 k S 2
17
1）两相或三相定子磁极 两相-双绕组-4磁极 定子相数：j1-2、k1-2 两相； 两相组数：2组 磁极对数：p=2; 单相电流： 多绕组→多磁极
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C
S
B
φ 同步运行条件：负载力矩<Tm，否则产生“失步”；
ns
9.2 永磁式同步电机
3.起动问题
1）起动困难的原因 ①转子的惯性； ②起动时的转差率； 2）解决办法 ①在转子上装起动鼠笼绕 组，异步起动； ②降频起动；
28
14
9.2 永磁式同步电机
3.起动问题
1）起动困难的原因 ①转子的惯性； ②起动时的转差率； 2）解决办法 ①在转子上装起动鼠笼绕 组，异步起动； ②降频起动；
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9.3 反应式同步电机
2.基本原理
利用磁通φ的磁收缩力，产生转矩（称反应力矩）使电机运转。
31
凸极转子
9.3 反应式同步电机
2.基本原理
利用磁通φ的磁收缩力，产生转矩（称反应力矩）使电机运转。
32
圆形转子
同步运行条件：负载力矩<Tm，否则产生“失步”；
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9.3 反应式同步电机
3.起动问题
1）起动困难的原因 ①转子的惯性； ②起动时的转差率； 2）解决办法 ①在转子上装起动鼠笼绕 组，异步起动； ②降频起动；
第九章 小功率同步电机
8
同步电机的应用形式： 1）发电机运行 2）电动机运行 3）补偿机运行 主要特点：运行稳定性高、过载能力 大，运行效率高。 常用于多机同步传动系统、精密调速、 稳速系统和大型设备等。
4
第九章 小功率同步电机
9
小功率同步电机
主要应用： 多机同步传动系统 精密调速、稳速系统
第九章 小功率同步电机
3）电机的电磁减速比
1 ⋅ 2π ns θ s ZS ZR kR = = = = n α 1 ZR − ZS 1 − ⋅ 2π ZS ZR
42
21
9.5 电磁减速式同步电动机
1.反应式电磁减速同步电动机
2）工作原理
磁场φ转过一个定子齿距角时： φ
43
θS =
2π ZS
转子转过一个齿角差：
2π 2π 1 1 α = − − = 2π Zs ZR Zs ZR
9.5 电磁减速式同步电动机
1.反应式电磁减速同步电动机
C S B C A N S N A N S
25
B
9.2 永磁式同步电机
2.基本原理
两个异性磁极（N极与S极）间的磁吸力，产生旋转力矩
A N
26
C
S
B
φ
ns
运行原理：定子电流I→旋转磁场φ→转子磁极→T→ns；
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9.2 永磁式同步电机
2.基本原理
两个异性磁极（N极与S极）间的磁吸力，产生旋转力矩
A N
N
S N
Br 软磁 材料 -H Hc +H 硬磁 材料
S N
S
-B
T TB TC
0
ns
n
19
9.5 电磁减速式同步电动机
电磁减速式同步电动机——低速电动机
一般类型同步电机 同步速度：ns = 60 f / p 电网频率：f =50Hz 磁极对数：p = 2、4、6、8（通常小于10） 电机的转速：n = ns= 300~3000 rpm； 低速同步电动机 反应式
21
9.1同步电机的基本结构及类型
2.转子的结构类型
作用：产生电磁力矩，使电机转动。 转速：n=60f/p r/min
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大功率同步电机：直流励磁转子（分凸极和隐极）
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9.1同步电机的基本结构及类型
2.转子的结构类型
作用：产生电磁力矩，使电机转动。 转速：n=60f/p 小功率同步电机： ①永磁式—永磁；②反应式—软磁；③磁滞式—硬磁；
ik , j
有空间和时间相位差的两个 脉振磁场的合成为旋转磁场
t
9
9.1同步电机的基本结构及类型
1.定子的结构类型
2）单相罩极定子磁极 磁极结构：单相罩极 A—励磁线圈 B—罩极线圈（短路环） 励磁电流：单相 φ1，φ2空间相位差：θ φ1，φ2时间相位差：φB φB——短路环感应磁通
t0 t1 t2 t3 t4
单相罩极绕组
9.1同步电机的基本结构及类型
1.定子的结构类型
1）两相或三相定子磁极 两相-单绕组-2磁极 定子相数：j1-2、k1-2 两相； 单相组数：1组 磁极对数：p=1; 旋转磁场： nt =
60 f p
t0 t1 t2 t3 t4 j2 k1 j1
12
nt
k2
ik , j
单磁极对
t5
t
6
9.1同步电机的基本结构及类型
第九章 小功率同步电机
6
同步电机的应用形式： 1）发电机运行 2）电动机运行 3）补偿机运行 主要特点：运行稳定性高、过载能力 大，运行效率高。 常用于多机同步传动系统、精密调速、 稳速系统和大型设备等。
3
第九章 小功率同步电机
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同步电机的应用形式： 1）发电机运行 2）电动机运行 3）补偿机运行 主要特点：运行稳定性高、过载能力 大，运行效率高。 常用于多机同步传动系统、精密调速、 稳速系统和大型设备等。
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9.5 电磁减速式同步电动机
1.反应式电磁减速同步电动机
2）工作原理
①当磁极φ位于定子(1,9)齿轴线A: 在磁通φ反应力矩作用下: 转子(1,10)齿与定子(1,9)齿对齐; ②当磁场φ转过齿距θS到B位置时： 在磁通φ反应力矩作用下: 转子(2,11)齿→定子 (2,10)齿相对齐； 转子转过一个角度α = θS－θR φ ns φ
-B
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A
S N
+B Br 软磁 材料 -H Hc +H 硬磁 材料
C
S N
B
2）转子结构 材 质：采用硬磁材料； 结 构：为圆形无凸极；
9.4 磁滞式同步电机
+B
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2.基本原理
定子磁通φ→转子磁化(N,S) φ× (N,S) → TC→n 1）同步状态 在阻力小于最大同步力矩时，转 子受磁滞力矩TC的作用运转。 2）异步状态 转子受磁滞力矩TC和涡流力矩TB 的作用。T = TC + TB
1.定子的结构类型
1）两相或三相定子磁极 三相-单绕组-2磁极 定子相数：A，B，C 三相； 单相组数：1组 磁极对数：p=1; 旋转磁场： nt =
60 f p
B A B C
13
A
C
B
1200
1200
t
0
9.1同步电机的基本结构及类型
1.定子的结构类型
j2 k1 j1 k2
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1）两相或三相定子磁极 两相-双绕组-4磁极 定子相数：j1-2、k1-2 两相； 两相组数：2组 磁极对数：p=2;
凸极转子
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9.3 反应式同步电机
4.振荡问题
产生振荡的原因： ①磁收缩力具有弹簧力特性； ②转子惯性； 解决办法： 在转子上装鼠笼绕组； 鼠笼绕组的作用： ①提高起动能力 ②减弱振荡现象
34
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9.4 磁滞式同步电机
1.基本结构
1）定子结构 ① 三相交流绕组； ② 两相交流绕组； ③ 单相罩极绕组；
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n < ns = 60 f / p （每分钟几十转） 基本类型
励磁式
9.5 电磁减速式同步电动机
1.反应式电磁减速同步电动机
1）结构特点
定、转子铁心都做成开口槽； 定子槽中放有两相或三相绕组，转子没有绕组；
40
20
9.5 电磁减速式同步电动机
1.反应式电磁减速同步电动机
2）工作原理
假设条件 电机极对数：p=1； 定子齿数 ZS= 16，转子齿数 ZR=18； 定子的齿距角：θS=2π/ Zs； 定子的齿距角：θR=2π/ ZR； 两者的齿角差：α= θS－θR；
N
S N
Br 软磁 材料 -H Hc +H 硬磁 材料
S N
S
-B
T TB TC
0
ns
n
9.4 磁滞式同步电机
+B
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3.主要特点
① 具有自起动能力； ② 结构简单、工作可靠、性能稳定 ③ 转子为圆形结构，适合高速运转 的控制设备。 主要缺点： 异步（低速）运行时，效率较低。 主要原因： a.有涡流损耗； b.转子被交变磁化，硬磁材料会产生 很大的磁滞损耗；