同步电动机转矩转速特性曲线共32页
电机学 第14章 同步发电机的运行特性
E 0 jIk X d
Id Ik, Iq 0
E0jIdXdjIqXq jIk X d
F ad F
Ik
直轴同步电抗
F f1
Xd (不饱和值)
E0 Ik
X d (不饱和值）
E0 Ik
第11页，共40页。
例14-1 有一台三相水轮发电机，星形联结，SN=7500kVA，UN=10.5kV，cosN (滞后) ，空载、短路试验数据如下： （1）空载特性（E0为线电动势）
100
150
200
250
E0 / V 3460
6300
7250
7870
8370
Ik /A
180
360
540
720
900
解：当励磁电流if =250A时，由气隙线可查得空载线电动势为
E0
if i f
E 0
25034608398(V) 103
由短路特性可查得，当if =250A时，短路电流为
Xd 的不饱和值为
电机学 第14章 同步发电机的运 行特性
第1页，共40页。
第十四章 同步发电机的运行特性
基本要求： 同步发电机的空载特性、短路特性、零功率因数负载特性的定义及各特性曲线的特点 空载特性、短路特性测量同步电抗的方法 空载特性、零功率因数负载特性测量定子漏电抗的方法
同步发电机的外特性和调整特性
第2页，共40页。
Ff
Ff
原因：零功率因数负载时，主极漏磁通较大，磁极饱和程度较空载时高，主磁路的磁阻变大，因此同样的气隙合成磁动势 产生的气隙磁通和气隙电动势时较空载时略有减小。
第24页，共40页。
14-3 同步发电机的外特性和调整特性
第三章 同步电动机的变频调速控制
30年代
铝镍钴、铁氧体
差
易去磁
1
2 3
90年代 60年代 后期
铁氧体 稀土永磁： SmC05
3.6~4.0 24 33 38~40
价格低 （稀土的1/10） 热稳定性好 不怕去磁 钴含量高、价格高
70年代 初期
第三代
稀土永磁： SmC017 稀土永磁： 钕铁硼 Nd-Fe-B
我国储量世界第一， 温度可达200℃？
图示位置是转子磁极轴线 从某相绕组轴线转过30°的位 置，在此瞬间触发该相晶闸管， 从产生转矩的角度看是最有利 的。在此位置下，在绕组通电 的1/3周期里，载流导体正好 处于比较强的磁场中，所产生 的转矩平均值最大，脉动最小。 从时间相位上看，晶闸管触发 瞬间正好是该感应电势交变过 零之后的30°相位处，习惯上 将此点选作晶闸管触发相位的 基准点，称为空载换流超前 角 。
结 论
0 0 、 三相式，对转矩最为有利。
矛盾：
晶闸管靠反电势自然换流，要求 0 超前，目前常取 0 60 ，或按负载的 动态调节。转矩脉动大：凸极式无换向电 机中，还存在磁阻转矩，当 超前时为 0 负值，将使输出转矩减小。
二、逆变器晶闸管的换流问题
问题的提出： 直流无换向器电机的晶闸管直接接在直流电 源上,导通后无法自行关断，换流困难。必须采取 特殊的换流措施。 解决： 在过激状态下向逆变器提供超前的无功电流， 可利用电机的反电势来实现自然换流。
优点: (1) 只要精确地控制变频电源的频率就能准确控 制转速，无需速度反馈控制。 (2) 转矩干扰只影响同步电动机的功角，不影响 电机的转速可以在极低的转速下运行，调速范围 较宽。 (3)可以调节转子励磁来调节电机的功率因数,甚 至可在 下运行。 (4) 运行在超前功率因数下，有可能利用电动机 的反电势实现负载换流，克服强迫换流的弊病 （晶闸管)。 缺点：同步电机本身结构稍微复杂
永磁同步电机,等效磁路法,工作特性曲线
Studies in Synthetic Chemistry 合成化学研究, 2017, 5(2), 7-12Published Online June 2017 in Hans. /journal/sschttps:///10.12677/ssc.2017.52002Review on Preparation and Applicationof WO3 NanomaterialsQin Zhu, Cheng Huang, Huidan Lu*College of Chemistry and Bioengineering, Guilin University of Technology, Guilin GuangxiReceived: May 14th, 2017; accepted: May 30th, 2017; published: Jun. 2nd, 2017AbstractWO3 is an important n-type semiconductor. WO3 nanomaterials can be widely applied in soler cell, electron device, photocatalysis and sensor fields, due to excellent optical and electrochemical properties. This article reviews the progress on properties, preparation and application of WO3 nanomaterials.Finally, research prospect of WO3 nanomaterials is also presented.KeywordsWO3, Property, Preparation, ApplicationWO3纳米材料的制备与应用研究进展朱琴，黄成，吕慧丹*桂林理工大学化学与生物工程学院，广西桂林收稿日期：2017年5月14日；录用日期：2017年5月30日；发布日期：2017年6月2日摘要三氧化钨(WO3)是一种重要的n型半导体材料。
同步电动机转矩-转速特性曲线
電機機械基本原理 ch 05 同步電動機 11
圖 5-5 同步電動機之轉矩-轉速特性。因為電動機之轉速為 定值，所以其轉速調整率為 0。
電機機械基本原理 ch 05 同步電動機 12
負載變化對同步電動機的影響
同步電動機一開始以領先功率因數運轉的情形，如圖 5-6 所示。若電動 機轉軸上之負載增加，轉部會開始慢下來。轉部慢下來，轉矩角 δ 就變 大了，且感應轉矩也變大了。感應轉矩增加之後反而又使轉部加速，而 電動機則再次以同步轉速運轉，只不過此時之轉矩角 δ 變大了。
電機機械基本原理 ch 05 同步電動機 16
圖 5-8 (a) 以落後功率 因數運轉的同步電動機。 (b) 磁場電流的增加對發 電機之運轉造成的影響。
電機機械基本原理 ch 05 同步電動機 17
圖 5-9 所示為同步電機之 IA 對 IF 圖。此種圖形稱為同步電動機 V 曲線 電樞電流之最小值發生在單位功率因數時，此時只有實功率供應至電動 機。 當磁場電流比造成 IA 最小值時之磁場電流值還小，電樞電流是落後的， 消耗 Q。當磁場電流比造成 IA 最小值時之磁場電流值還大，電樞電流是 領先的，供應 Q 至電力系統就像一個電容器，藉由控制同步電動機之磁 場電流，可控制電力系統所消耗或供應的虛功率 (reactive power)。
4
同步電動機之等效電路
由於 IA 方向的改變，等效電路的克希荷夫電壓定律方程式也跟著改變了。 新的等效電路的克希荷夫電壓定律方程式可寫為
或
圖 5-2 (a) 三相同步電動機之完整等效電路。
電機機械基本原理 ch 05 同步電動機
5
電ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ機械基本原理 ch 05 同步電動機
同步电动机转矩-转速特性曲线
電機機械基本原理 ch 05 同步電動機
1
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章
電機機械原理簡介 變壓器 交流電機基本原理 同步發電機 同步電動機 感應電動機 直流電機原理 直流電動機與發電機 單相及特殊用途電動機 電力電子簡介
圖 5-10 (a) 欠激磁同步電動機之相量圖。(b) 過激磁同步電動機之相量圖。
電機機械基本原理 ch 05 同步電動機 20
在系統中有一個或數個領先負載 (過激磁之同步電動機) 是有益的，其原 因如下︰ 1. 領先的負載可以供應一些虛功率 Q 給鄰近的落後負載，而不是來自發
電機。因為虛功率不需要流過漫長且有相當高電阻之輸電線，輸電線 電流將會減少且電力系統之損失也會少得多 (這可由前一個例題中看 出)。 2. 因為輸電線傳送較少的電流，就給定之額定流通功率而言，輸電線可 以比較小些。較低的裝備電流額定可明顯地減低電力系統之成本。 3. 此外，需要一部同步電動機以領先功率因數運轉就是指此電動機必須 在過激磁下運轉。此種運轉模式可增加電動機之最大轉矩並減少突然 超過了脫出轉矩的機會。
電機機械基本原理 ch 05 同步電動機 16
圖 5-8 (a) 以落後功率 因數運轉的同步電動機。 (b) 磁場電流的增加對發 電機之運轉造成的影響。
電機機械基本原理 ch 05 同步電動機 17
圖 5-9 所示為同步電機之 IA 對 IF 圖。此種圖形稱為同步電動機 V 曲線 電樞電流之最小值發生在單位功率因數時，此時只有實功率供應至電動 機。 當磁場電流比造成 IA 最小值時之磁場電流值還小，電樞電流是落後的， 消耗 Q。當磁場電流比造成 IA 最小值時之磁場電流值還大，電樞電流是 領先的，供應 Q 至電力系統就像一個電容器，藉由控制同步電動機之磁 場電流，可控制電力系統所消耗或供應的虛功率 (reactive power)。
同步电动机的转动惯量和飞轮转矩_冯大勇
同步电动机的转动惯量和飞轮转矩冯大勇，杨国峰吉林石化公司炼油厂和乙烯厂，吉林吉林（132021）摘要介绍了同步电动机正确选择转动惯量和飞轮转矩的必要性，转动惯量和飞轮转矩物理概念，二者间的换算关系，同步电动机的转动惯量和飞轮转矩的计算及新方法的应用，驱动往复式压缩机类型机械设备的同步电动机转动惯量的选择。
关键词转动惯量；飞轮转矩；同步电动机；往复式压缩机中图分类号：TM341文献标识码：A文章编号：1008-7281（2011）05-0017-03Inertia Moment and Flying Wheel Torque of Synchronous MotorFeng Dayong and Yang GuofengAbstract This paper introduces the necessity to correctly select the inertia moment and flying wheel torque of synchronous motor，and describes the physical concept，conversion rela-tionship and calculation methods of the two quantities．How to apply the new method and how to select the inertia moment of synchronous motor for driving machineries such as reciprocating compressor are also proposed．Key words Inertia moment；flying wheel torque；synchronous motor；reciprocating com-pressor0引言同步电动机主要用于驱动往复式压缩机，由于压缩机的自身特性，设计时必须保证压缩机曲轴的旋转角速度变化在合理范围内，以避免在运动机件连接处引起附加动载荷及在垂直于曲轴的平面内产生振动，影响机件的强度和降低机械效率。
永磁同步电动机原理与分析
10.1.2 正弦波PMSM的结构特点与矩角特性
表面永磁同步电动机 内置式永磁同步电动机 1. 正弦波表面永磁PMSM
图10.2 表面永磁同步电动机的结构
A、表面永磁同步电动机的特点：
永磁体粘接到转子铁心表面，转子转速低； 有效气隙较大，则同步电抗小，电枢反应小；
根据式（10-6）以及结构特点，得正弦波表面永磁PMSM的控制方案如下：
当 0时,单位电枢电流所产生的电磁转矩也最大。因此， （基速）以下，正弦波表面永磁PMSM多采用 0的控制方式，以 获得恒转矩性质的调速特性。 在额定转速（基速）以上，表面永磁同步电动机可以工作在弱磁 调速范围内,但因 电枢反应以及同步电抗较小,弱磁调速范围较窄.
由图可见，随着转速的增加，椭圆将收缩。
10.1.5 正弦波PMSM调速系统的组成
图10.14 一种典型的正弦波永磁同步电动机调
用途： 高性能伺服系统，如数控机床、机器人、载人飞船等； 家用电器，如高档洗衣机、变频空调、电动自行车等 类型：无刷永磁直流电动机是一种典型的机电一体化电机。
对表面永磁同步电动机, f =常数,当保持内功率因数角 固定不变,通过控制定子绕组相电流的幅值便可以调整表面永磁
PMSM的电磁转矩。 完当全相 同 0(见（图亦1即0.8E)E.0故0与自Ia 控同式相正）弦时波,上表式面与永直磁流PM电S机M的有转时矩也特称性为 无刷直流电动机.
图10.8 正弦波表面永磁同步电动机的相量图(当 0 时）
第10章 三相永磁同步电动机 的建模与分析
内容简介：
涉及下列两类永磁同步电动机基本运行原理、电磁过程、数学模型及运行特性 正弦波永磁同步电动机 梯形波永磁同步电动机（永磁无刷直流电动机）
同步电机功率的及运行特性(34页)
-E′-E₀
-E₀” d
( 3)V形曲线 同步电动机的V形曲线I=fI):同步电动机在有功功率恒定、
励磁电流变化时，电枢电流随励磁电流变 化 的 曲线
V形曲线的几个特点 1.每一功率(负载)对应一条V形曲线 2.从欠励到正常励磁到过励I有最小值 3.每条曲线的最低点：cosφ=1,
连线向右倾斜。
Pm>P=>Pm Pm=Pm Pm=Pm Pm=Pm Pm=0
功角θ是转子磁极轴 线和定子合成磁极轴 线的空间夹角
忽略同步电动机定子电阻R。上的损耗
Pm≈P=3UIcosφ
从相量图中可知，
φ=y-θ
y为E₀与I之间的夹角，0为U与E₀之间的夹角
P=3UIcosφ=3UIcos(y-θ)
E₀
=3UI cos y cosθ+3UI siny sinθ
ji.X
I₄=1siny I₄=Icosy
Pm= ” k , sinO= mU1 cowp= 常 数 X,≈C
Esinθ=常数=Icosφ=常数
rco sp= 常数c
E₀sinθ=常数!B
jix
(
U
L
jI"X
E
j jmd I
E
D
0
|A
(2)特点
同步电动机输出有功功率P2恒定， 改变励磁电流可以调节其无功功率
E₀ sinθ=常数 B
jiX t
①正常励磁 当I=1m时，i₁ 与U₁同相，λ=1,电机呈电阻性。
②欠励磁 当I₁<Im时，i₁ ( i₁ )滞后于U,电 机 呈 电 感 性 。
I↓→ φ个，感性程度个。 ③过励磁
当I>Im时，I₁ (₁ ”)超前于U₁,
感应电动机的转矩转差率曲线
气隙中的主磁场以同步转速旋转时，主磁通
将在定子
m
每相绕组中感生电动势 E 1
E 1 j4 .4 4 f1 N 1m k w 1
若主磁路的磁化曲线用一条线性化的磁化曲
线来代替，则主磁通将与激磁电流成正比；
于是可认E 1为
I
与
m
之间具有下列关系：
E 1 I 1 Z m I m (R m j X m )
CmI2 cos2
例题
CΤ
1 2 pm2N验 1. 试验目的: 确定电动机的激磁参数、铁耗和机械损耗。
空载特性曲线
2. 铁耗和机械损耗分离 P1 03I120R1
O
p Fe
pΩ
U
2 1
返回
5.5 感应电动机参数的测定
参数计算
P 10m 1I1 2 0R 1pF epΩ
1σ
'
R j(X X ) 三、机械特性 (转矩-转速特性)
2
m
2σ 2σ
k
k
7 感应电动机的工作特性
3定3子Ω,漏漏磁抗通X1又σ＝可2分. 为槽漏磁、端部漏磁和谐波漏磁等三部分，槽漏磁和端部2漏磁如图5-8a和b所示。
X 5)/2=75r/min
2
m
R R R 空图载中运 定行子时和，转子定的子频磁率动k均势为基f本1，上转就子1是电产路生中气出隙现2主了磁一场个的表激征2磁机磁械动负势载，的定等子效电电流阻就。近似等于激2磁电流。
Rk mP11Ik12k ,
Xk
Zk 2 Rk2
5)/2=75r/min
负载时转子磁动势的基波对气隙磁场的影响，称为转子反应。
= 750-730/750=0.
jX (R jX ) 图中定子和转子的频率均为f1，转子电路中出现了一个表征机械负载m的等效电2阻。
第6章 同步电机
即
1.功率方程和电磁功率
由图6—27可见 故同步电机的电磁功率亦可写成
上式的第一部分与感应电机的电磁功率 表达式相同，第二部分则是同步电机常用的。 对于隐极同步电机，由于EQ＝E0，故有
图6-27 从相量图导出 Ecosψ=Ucosφ+IRa
2.转矩方程
把功率方程(6—18)除以同步角速度，可得转矩方程
和 E 可以用相应的负电抗压降来表示 E ad aq
（6-15） 式中，Xad和Xaq分别称为直轴电枢反应电抗和交轴电枢反应电抗，将 I I ，可得 式(6-15)代入式(6-13)，并考虑I
d q
式中，Xd和Xq分别称为直轴同步电抗和交轴同步电抗，它们是表征对 称稳态运行时电枢漏磁和直轴或交轴电枢反应的一个综合参数。上式就 是凸极同步发电机的电压方程。图6-20表示与上式相对应的相量图。
1.不考虑磁饱和
采用发电机惯例，以输出电流作为电枢电流的正方向时，电枢的电压 方程为 (6—6) 因为电枢反应电动势Ea正比于电枢反应磁通Φa，不计磁饱和时，Φa 又正比于电枢磁动势Fa和电枢电流I，即
与I 滞后于 Φ 以90°电角度，若不计定子铁耗,Φ 在时间相位上， E a a a 以90°电角度，于是亦可写成负电抗压降的 同相位，则 E 将滞后于 I a 形式，即
1.双反应理论
图6-19 凸极同步电机的气隙比磁导和直轴、交轴电枢反应 a)电枢表面不同位置处的气隙比磁导 b)直轴电枢磁动势所产生的直轴 电枢反应 c)交轴电枢磁动势所产生的交轴电枢反应
2.不考虑磁饱和时凸极同步发电机的电压方程和相 量图
不考虑磁饱和时同步发电机负载运行时物理量的关系：
If
同步转矩和异步转矩
同步转矩和异步转矩是电机运行中涉及到的两种不同类型的转矩。
以下是具体分析：
- 同步转矩：出现在同步电机中，当转子的转速与定子旋转磁场的同步速度相等时，此时作用于转子上的转矩即为同步转矩。
同步电机的特点是转子转速与定子旋转磁场的速度保持一致，因此，在理想情况下，同步转矩是一个稳定的值，用于驱动负载并保持恒定速度运转。
- 异步转矩：存在于异步电机（也称为感应电机）中，是由于电机电磁铁圈中的旋转磁场速度与转子的实际转速不同而产生的。
在异步电机中，转子的转速总是略低于旋转磁场的同步速度，这种速度差产生了所谓的“滑差”，进而产生异步转矩。
看懂转矩转速曲线
教您读懂发动机特性曲线图如果说发动机是汽车的心脏，那么发动机特性曲线图则是这颗心脏的“健康证书”，读懂这份“证书”才能使广大同学对一款车的性能有更为清楚、客观的认识。
所以，此次我们便来认识这份证书——发动机特性曲线图。
一、什么是发动机特性曲线图？大家在读各种杂志和汽车厂商的宣传资料中会发现有发动机特性曲线（也有叫发动机工况图），将发动机功率、转矩与发动机曲轴转速之间的函数关系以曲线表示，此曲线称为发动机转速特性曲线或简称为发动机特性曲线；如果发动机节气门全开（柴油机高压油泵在最大供油量位置），此特性曲线称为发动机外特性曲线；如果节气门部分开启（或部分供油），称为发动机部分负荷特性曲线。
以上是较为专业的定义解释，但其实通俗的说，就是将油门踩到底，发动机从怠速到最高转速期间，输出的功率和扭矩的情况在图上反映出来，以此来判断车子能跑多快，有没有劲。
从图1可以看出，转速在ntq 点和np点，发动机扭矩和功率分别达到最大值，这是两个决定发动机性能的主要参数，扭矩决定汽车的起步、爬坡、超车能力，而功率决定着最高的车速和载重量。
图1二、如何由曲线图判断发动机性能那么怎样的发动机曲线才能代表发动机性能是较好的呢？让我们看图说话，从汽车的起步、超车和极速这3个方面分析。
起步加速能力图2拿到一张发动机曲线图，如图2,我们可以看到，扭矩在2000转的时候达到100Nm，升至3500转的过程中有一个快速的提升过程，而如果此区间内的斜线倾斜度越大，越光滑，则代表发动机可以用较短的时间达到扭矩的峰值，并且加速平稳线性，与此同时，功率也随转速的增加而增加。
在实际的驾车当中，随着我们踩第一脚油，汽车克服地面摩擦力，开始起步，随着发动机转速提高，汽车的扭矩会快速提升，一般的发动机在3000转左右来到扭矩峰值，而人们经常提及的“3000转换挡”的惯性操作，实际目的就是为了能够保持这个最大的牵引力，通过换挡，使发动机保持在最高扭矩转速附近，这样我们就可以用更短的时间提高车速。