2017-12-09 浏览量 248
同步电机论文
同步电机按转子结构分永磁式、磁阻式、磁滞式和绕线式四种基本类型。其中永磁式由于其转子是永磁铁,结构简单,在小功率场合得到较广泛的应用。下面以两极永磁同步电动机为例,简要说明其原理:如图1,定子绕组中电流产生一个两极的圆形旋转磁场,中间转子是一个两极的永磁体,当定子磁场以同步转速n,按图示方向旋转时,根据磁极间同性相斥,异性相吸原理,转子就应当与旋转磁场一起旋转,由电机统一理论知道,两磁场在电机稳态运行时,必须保持相对静止,才能产生稳定的电磁转矩,驱动电动机以同步转速旋转。其中转子磁极轴线与定子磁极轴线之间的夹角θ随负载转矩的变化而改变,称为功率角。
但永磁式同步电动机起动比较困难,我们以图来说明这个问题。电机原来是静止的,刚一合上电源时,电机气隙内就产生旋转磁场,电机转子受到的力矩为,方向与磁场转向n相同,如图2(a)示,由于转子具有惯性,初速度又为零,所以刚开始时转子转速极低,而定子电流所产生的旋转磁场的转动是没有惯性的,一开始就是同步转速n。当旋转磁场已转了180°时,转子还没有明显的角位移,于是成为图2(b)中的情况,这时转子所受到的转矩与n相反,转子应以相反方向转动。当旋转磁场转动了360°时,转子几乎还在原位,又恢复了图2(a)的情况,转子所受转矩又变成了与n同向。可见,在起动过程中,转子所受到的转矩时正时负,一周期内平均转矩为零,所以电机很难起动。在同步电动机运行过程中,当定、转子磁场转速差出现较大数值时,都会出现这种平均转矩为零的情况,从而迫使电机停转。
如果用变频器来控制同步电动机起动,则问题就可以解决,只要将压频(u/f)控制曲线和起动时间设置适当,则同步电动机在缓慢上升的定子旋转磁场驱动下逐渐达到设定速度。同时,电压和频率保持一定的比值,起动电流也小。从而大大改善同步电动机的起动性能。
二. 同步电机的主要优点:
1)功率因数高。同步电机不但本身具有良好的功率因数,还可以通过调节转子励磁电流,向电网馈送感性无功功率,从而有利于提高电网的功率因数。
2)转速不随负载变化。同步电机在正常运行过程中,只要定子源频率不变,其转速n。将不随负载的大小而改变。
3)运行稳定性高。如果同步电机的励磁电流不受电网电压的硬性影响,其转矩与电网电压成正比。当电网电压下降到额值的80%-85%时,同步电机的励磁系统一般均能自行调节实行强励磁,以保运行的稳定性。
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