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三相同步电动机之二

第 六 章 同步电机. 三相同步电动机之二. 本节的主要内容. 1 三相同步电动机的功率和转矩 2 三相同步电动机的的运行特性 3 三相同步电动机功率因数的调节. 6.5 三相同步电动机的功率和转矩. 一、功率 1. 输入功率： P 1 = 3 U 1 I 1 cos  2. 铜损耗： P Cu = 3 R 1 I 1 2 3. 电磁功率 : P e = P 1 － P Cu = 3 U 1 I 1 cos  － 3 R 1 I 1 2

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三相同步电动机之二

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  1. 第 六 章 同步电机 • 三相同步电动机之二

  2. 本节的主要内容 1 三相同步电动机的功率和转矩 2 三相同步电动机的的运行特性 3 三相同步电动机功率因数的调节

  3. 6.5 三相同步电动机的功率和转矩 一、功率 1. 输入功率：P1 = 3U1I1cos 2. 铜损耗：PCu = 3R1I12 3. 电磁功率: Pe= P1－PCu = 3U1I1cos －3R1I12 = 3 (U1cos －R1I1 ) I1

  4. P0 PCu 铁损耗 机械损耗 附加损耗 4. 空载损耗: P0= PFe + Pme + Pad 5. 输出功率： P2 = Pe－P0 6. 功率关系：P1= PCu + Pe = PCu + PFe + Pme + Pad +P2 P2 P1 Pe

  5. Pe Ω0 T= P2 n0 P0 n0 Pe n0 = 9.55 = 9.55 = 9.55 P0 Ω0 T0= P2 Ω0 T2= 二、转矩： 1. 电磁转矩： 2. 空载转矩： 3. 输出转矩: 4. 转矩关系: T2 = T1－T0

  6. I1 Ψ  U1 θ －jXsI1 －E0 6.6 三相同步电动机的运行特性 当 U1与 E0 ( If ) 为常数时：Pe= f (θ) T= f (θ) —— 功角特性 —— 矩角特性 一、隐极同步电动机的功角特性和矩角特性 如果忽略 R1， 则 Pe= P1 = 3U1I1cos = 3E0I1cosΨ

  7. U1E0 Xs Pe= 3 sinθ U1E0 XsΩ0 T= 3 sinθ PeT PeM (TM) I1 Ψ  U1 θ －jXsI1 Ψ θ O 90o －E0 ∵ U1sinθ = XsI1 cosΨ ∴ Pe= PeM T= TM ※当：θ = 90o 时:

  8. I1 Ψ  U1 θ －jXdId －jXqI1 －jXqIq －EQ －E0 Ψ 二、凸极同步电动机的功角和矩角特性： 如果忽略 R1： Pe= P1 = 3U1I1cos = 3EQI1cosΨ Pe= P1 = 3U1I1cos = 3U1I1cos (Ψ－θ) = 3U1I1cosΨ cosθ + 3U1I1sinΨ sinθ = 3U1Iq cosθ + 3U1Id sinθ ∵ XqIq= U1sinθ XdId= E0－U1cosθ

  9. E0－U1cosθ Xd U1sinθ Xq + 3U1 sinθ = 3U1 cosθ 3U1E0 Xd = sinθ 3U12 2 1 Xd 1 Xq + (－ )sin2θ 3U12 2Ω0 3U1E0 XdΩ0 1 Xd 1 Xq T= sinθ + (－ )sin2θ U1sinθ Xq E0－U1cosθ Xd Iq= Id= ∴ Pe = 3U1Iq cosθ + 3U1Id sinθ Pe Pe = Pe' + Pe" T= T  + T

  10. 3U1E0 Xd Pe' = sinθ 3U12 2 1 Xd 1 Xq Pe" = (－ )sin2θ PeT PeM (TM) θ O Pe' 90o Pe" ◆ 讨论： ——基本分量 ① Pe' ∝E0 ——当转子有励磁，即If ≠0 时存在。 ② ——附加分量 与If是否存在无关。 Pe" 是由于 Xd ≠Xq而引起的， ◆结论： ①Pe" 使 PeM↑； ②PeM 产生在θ＜90o处； ②功角特性与矩角特性 不再是正弦波。

  11. N n0 PeM PeN S N = TM TN n0 αM = T S θ T a' △T TL ab O θ 90o 三、同步电动机的过载能力： →过载能力↑。 ※ If↑ →PeM↑ 四、同步电动机的静态稳定问题 当出现干扰，干扰消失后，电动机的工作 状态能否回到原来的状态？ 干扰使 TL＞T a点: n↓ →θ↑ →T↑ → a' 干扰消失使TL＜T → n↑ →θ↓ →T↓ → a

  12. → 调节cos → －90o＜＜90o 6.7 三相同步电动机功率因数的调节 (纯容性) (纯感性) ◆ 用电设备功率因数低所带来的影响： ① 降低了供电设备的利用率: 供电设备的输出功率：P = SN cos 例：SN = 1 000 kV·A 负载: cos= 0.5 时， ◆ 调节If 输出：PN = 500 kW 输出：PN = 900 kW 负载: cos= 0.9 时，

  13. P √3 U cos I = → → U1E0 Xs Pe= 3 sinθ ② 增加了供电设备和输电线路的功率损失 当负载的总 P 一定时： 线路电压降落↑ 线路功率损失Rl I 2↑ cos↓ →I↑ 一、调节 If改变 cos 的原理 当U1、f1、TL不变时， T 和 Pe则不变时， 则 P1 不变。 忽略 R1， 即： = 常数 = 3U1I1cos

  14. c U1 =－E0 + j Xs I1 I1"  I1 U1 I1与U1 同相， θ jXsI1 I1' a b －E0' －E0 －E0" d 而： If改变→ E0改变 → I1改变 但是： E0 sinθ = 常数 I1cos = 常数 →θ↑ 当If ↓ →E0↓ →θ↓ 当If↑ →E0↑ ① 正常励磁: 当If = If0 时， cos = 1, 电机呈电阻性；

  15. I1(I1')滞后于U1， c I1"  I1 U1 θ I1 (I1") 超前于U1， jXsI1 I1' a b －E0' －E0 －E0" d ② 欠励磁: 当If＜If0时， 电机呈电感性， 感性程度↑。 If↓→↑， ③ 过励磁: 当 If＞If0 时， 电机呈电容性， If↑→| |↑， 容性程度↑。

  16. I1 cos =1 P2" P2' If O If0 欠励 过励 ◆ 结论： 调节If可使同步电动机在任意特定负载下的cos 达到 1，或改变其负载性质。 二、同步电动机的 V 型曲线 当 U1 =UN、f1=f N、TL不变时： I1 = f (If) ＜

  17. 本节总结 • 掌握同步电动机的功率与功率角的关系 • 掌握同步电动机的功率因数调节 • 掌握同步电动机Ｖ型曲线的含义及功能

  18. EDN

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