第5章同步电机的基本理论1-7.ppt

同步电机主要用作发电机，也可用作电动机和调相机 各类同步电动机的图片 根据N极与S极互相吸引的原理； 定子旋转磁极吸住转子永久磁极，一起旋转。 转子的转速与旋转磁场转速(即同步速n0)相等； 当转子上的负载阻转矩增大时， 定子磁极轴线与转子磁极轴线间的夹角θ就会相应增大； 当负载阻转矩减小时， 夹角又会减小。 但是如果轴上负载阻转矩超出一定限度， 转子就不再以同步速运行， 甚至最后会停转， 这就是同步电动机的“失步”现象。 这个最大限度的转矩称为最大同步转矩。 因此使用同步电动机时， 负载阻转矩≤最大同步转矩 主要原因：转子所受到的平均转矩为0；惯性作用 (1) 转子本身存在惯性； (2) 定、 转子磁场之间转速相差过大。 它们都具有永久磁钢和鼠笼式的启动绕组两部分。 与其它型式同步电动机相比： 出力大， 体积小， 耗电小， 结构简单、 可靠， 制造方便、? 和? 高、成本也高 已成为同步电动机中最主要的品种。 随着永磁材料性能的不断提高，价格不断降低， 应用范围更加扩大。 产生反应转矩必须具备的条件： 转子上正交的两个方向应具有不同的磁阻。 （1）失步问题： 但如果负载阻转矩超出了一定限度限度， 电机就会失步， 甚至停转， 这个最大限度的转矩也称为最大同步转矩。 （2）启动困难 转子具有惯性，受到的平均力矩为0； 往往不能自己启动， 需要在转子上装设启动绕组(通常也采用鼠笼式的)。 3、特点 结构简单， 成本低廉， 运行可靠， ? 和? 较低。 在自动及遥控装置、 同步联络装置， 录音传真及钟表工业中获得了广泛的应用。 转子铁心用硬磁材料做成。 硬磁材料磁滞回环宽，，Br及Hc大， 单位场强的比磁滞损耗比较大。 磁分子之间具有很大的摩擦力， 转子磁通落后定子旋转磁场θ， N极与S极互相吸引， 在转子上就要受到一个力F的作用。 为增大磁滞转矩， 应利用磁滞回环宽的硬磁材料制造转子， 最理想回环是矩形， 磁滞角θ的大小决定于转子所用的硬磁材料的性质，与定子磁场相对于转子的速度无关。 磁滞转矩TZ也与转子转速无关， θ 不变， TZ不变。 此时机械特性： 转子被恒定地磁化； 转子类似一个永磁转子， 转子磁通的轴线与定子磁场的轴线之间的夹角变化； 当TL=0时， 转子的磁通轴线与定子磁场的轴线重合， 电机不产生转矩； 当TL增大时， 电机瞬时减速，夹角增大， 磁滞转矩也增大， 转矩相平衡时以同步速运转。 当转子低于同步速运行时， 有相对运动， 磁滞转子切割旋转磁场而产生涡流； 转子涡流与旋转磁场互相作用就产生涡流转矩TB。 磁滞同步电动机的总转矩为： T=TZ+TB 可自启动，不需要装任何启动装置就能平稳地抵达同步速 结构简单， 运转可靠， 运转时噪声也很小。 ? 和? 较低 主要应用于电钟、 电唱机、 无线电通讯设备、 自动记录仪器， 以及录音、 传真、 自动及遥控装置等， 功率从分瓦到200 W， 其中功率小的(50 W以下)应用得更为广泛。 反应式同步电动机的启动 2、转子结构多种多样： 为了产生反应转矩， 转子直轴与横轴的磁阻必须不同； 鼠笼槽 反应槽 磁阻式同步电动机的转子结构型式 (a) 外反应式 (b) 内反应式 (c) 内外反应式 1 作用原理 图 9 - 13 铁磁材料的磁滞回环 三、磁滞式同步电动机 如果在开始瞬间， 转子磁分子排列的方向与旋转磁场轴线的方向一致， 此时定子磁场与转子之间只有径向力F， 不产生转矩。 图 磁滞同步电动机的工作原理 图 9 - 14 磁滞同步电动机的工作原理 Fn Ft Fn Ft F F Tz 磁分子轴线落后于旋转磁场轴线一个角度θ是产生磁滞转矩Tz的根本原因。 磁滞角 图 各种铁磁材料的磁滞回环 图 磁滞转矩的机械特性 在异步状态运行时：转子被反复磁化 进入同步状态运行状态后： 图 涡流转矩的机械特性 涡流转矩TB 图 磁滞同步电动机总转矩的机械特性 在同步状态、异步状态运行时都能产生转矩； 既可在同步状态下也可在异步状态下运行。 a点：TL1TZ，同步状态 b点： TL1TZ ，异步状态 异步状态运行的情况极少。 特点和使用范围 *5.7 微型同步电动机 三、磁滞式同步电动机 简称电动机。 转子：由硬磁材料制成，转子外表呈光滑圆柱形。 1. 涡流转矩 转子导电→感应涡流 涡流