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第一篇执行元件第1页，此课件共33页哦 5.0 5.0 概述概述 5.1 5.1 同步电动机的工作原理同步电动机的工作原理 5.2 5.2 同同步步电电动动机机的的功功率率平平衡衡、功功角角和和矩矩角角特特性性 5.3 5.3 同步电动机的励磁调节及同步电动机的励磁调节及V V形曲线形曲线 5.4 5.4 同步电动机的启动同步电动机的启动 5.5 5.5 介绍几种特殊的同步电动机介绍几种特殊的同步电动机 上一页上一页 第五章第五章 三相交流同步电动机三相交流同步电动机第2页，此课件共33页哦5.0 5.0 概述概述 同步电机也是一种交流电机，它的特点是电机转速同步电机也是一种交流电机，它的特点是电机转速同步电机也是一种交流电机，它的特点是电机转速同步电机也是一种交流电机，它的特点是电机转速n n与与与与电源频率电源频率电源频率电源频率f f之间有着严格的比例关系之间有着严格的比例关系之间有着严格的比例关系之间有着严格的比例关系 （5.0.1)5.0.1)5.0.1)5.0.1)同所有旋转电机一样，同步电动机在结构上也是由定子和转子两同所有旋转电机一样，同步电动机在结构上也是由定子和转子两同所有旋转电机一样，同步电动机在结构上也是由定子和转子两同所有旋转电机一样，同步电动机在结构上也是由定子和转子两大基本部分所组成，如大基本部分所组成，如大基本部分所组成，如大基本部分所组成，如图图图图5.0.15.0.15.0.15.0.1所示所示所示所示 （1 1 1 1）定子同步电动机的定子又称电枢，它和三相交流异步电动机完全）定子同步电动机的定子又称电枢，它和三相交流异步电动机完全）定子同步电动机的定子又称电枢，它和三相交流异步电动机完全）定子同步电动机的定子又称电枢，它和三相交流异步电动机完全一样，由导磁定子一样，由导磁定子一样，由导磁定子一样，由导磁定子铁心、三相对称绕组以及固定铁心用的定子机座、端铁心、三相对称绕组以及固定铁心用的定子机座、端铁心、三相对称绕组以及固定铁心用的定子机座、端铁心、三相对称绕组以及固定铁心用的定子机座、端盖和电刷架组合等部件组成。盖和电刷架组合等部件组成。盖和电刷架组合等部件组成。盖和电刷架组合等部件组成。定子的作用是接收电能、产生旋转磁场，定子的作用是接收电能、产生旋转磁场，定子的作用是接收电能、产生旋转磁场，定子的作用是接收电能、产生旋转磁场，它是实现机电能量转换的关键部件。它是实现机电能量转换的关键部件。它是实现机电能量转换的关键部件。它是实现机电能量转换的关键部件。下一页下一页第3页，此课件共33页哦5.0 5.0 概述概述（2 2 2 2）转子）转子）转子）转子 同步电动机的转子和异步电动机不一样，它一般由与同步电动机的转子和异步电动机不一样，它一般由与同步电动机的转子和异步电动机不一样，它一般由与同步电动机的转子和异步电动机不一样，它一般由与定子磁极对数相同的定子磁极对数相同的定子磁极对数相同的定子磁极对数相同的p p p p对磁极构成。转子结构上有两种型式，一种称为对磁极构成。转子结构上有两种型式，一种称为对磁极构成。转子结构上有两种型式，一种称为对磁极构成。转子结构上有两种型式，一种称为凸极式，凸极式转子沿其圆周表面气隙是不均匀的；另一种转子呈圆柱凸极式，凸极式转子沿其圆周表面气隙是不均匀的；另一种转子呈圆柱凸极式，凸极式转子沿其圆周表面气隙是不均匀的；另一种转子呈圆柱凸极式，凸极式转子沿其圆周表面气隙是不均匀的；另一种转子呈圆柱的形，称为隐极式，此时转子沿圆周表面与定子铁心内圆表面之间气的形，称为隐极式，此时转子沿圆周表面与定子铁心内圆表面之间气的形，称为隐极式，此时转子沿圆周表面与定子铁心内圆表面之间气的形，称为隐极式，此时转子沿圆周表面与定子铁心内圆表面之间气隙隙隙隙是均匀的。是均匀的。是均匀的。是均匀的。上一页上一页返回返回第4页，此课件共33页哦图图5.0.15.0.1同步电动机的结构示意图同步电动机的结构示意图返回返回 （a a）隐极式；）隐极式；（b b）凸极式）凸极式 第5页，此课件共33页哦5.1 5.1 同步电动机的工作原理同步电动机的工作原理如如如如图图图图5.1.15.1.15.1.15.1.1所示的同步电动机，当定子三相对称绕组通以对称三相所示的同步电动机，当定子三相对称绕组通以对称三相所示的同步电动机，当定子三相对称绕组通以对称三相所示的同步电动机，当定子三相对称绕组通以对称三相交流电流时，在定、转子之间气隙中将产生一个圆形旋转磁场，用一对交流电流时，在定、转子之间气隙中将产生一个圆形旋转磁场，用一对交流电流时，在定、转子之间气隙中将产生一个圆形旋转磁场，用一对交流电流时，在定、转子之间气隙中将产生一个圆形旋转磁场，用一对磁极磁极磁极磁极N N N N、S S S S表示表示表示表示,磁极旋转速度磁极旋转速度磁极旋转速度磁极旋转速度n n n n1 1 1 1=60f=60f=60f=60f1 1 1 1/p/p/p/p。同步电动机分为隐极式和凸极同步电动机分为隐极式和凸极同步电动机分为隐极式和凸极同步电动机分为隐极式和凸极式两种，下面分别进行讨论式两种，下面分别进行讨论式两种，下面分别进行讨论式两种，下面分别进行讨论。5.1 1.1 1 隐极式同步电动机的分析隐极式同步电动机的分析隐极式同步电动机的分析隐极式同步电动机的分析 一、一、一、一、隐极式同步电动机的电磁关系隐极式同步电动机的电磁关系隐极式同步电动机的电磁关系隐极式同步电动机的电磁关系 同步电动机在一定负载下稳定运行时，定子三相绕组中有对称的三同步电动机在一定负载下稳定运行时，定子三相绕组中有对称的三同步电动机在一定负载下稳定运行时，定子三相绕组中有对称的三同步电动机在一定负载下稳定运行时，定子三相绕组中有对称的三相电流流过，定子三相绕组产生的合成旋转磁场磁势为相电流流过，定子三相绕组产生的合成旋转磁场磁势为相电流流过，定子三相绕组产生的合成旋转磁场磁势为相电流流过，定子三相绕组产生的合成旋转磁场磁势为FaFaFaFa，称为电枢磁，称为电枢磁，称为电枢磁，称为电枢磁势。而转子励磁绕组产生的恒定磁场磁势为势。而转子励磁绕组产生的恒定磁场磁势为势。而转子励磁绕组产生的恒定磁场磁势为势。而转子励磁绕组产生的恒定磁场磁势为F F F Fj j j j，称为励磁磁势或空载磁，称为励磁磁势或空载磁，称为励磁磁势或空载磁，称为励磁磁势或空载磁势。两者均以同步速度势。两者均以同步速度势。两者均以同步速度势。两者均以同步速度n n n n1 1 1 1旋转而无相对运动。旋转而无相对运动。旋转而无相对运动。旋转而无相对运动。下一页下一页第6页，此课件共33页哦图图5.1.15.1.1同步电动机工作原理示意图同步电动机工作原理示意图 返回返回第7页，此课件共33页哦5.1 5.1 同步电动机的工作原理同步电动机的工作原理二、二、二、二、隐极式同步电动机的电势平衡方程式和向量图隐极式同步电动机的电势平衡方程式和向量图隐极式同步电动机的电势平衡方程式和向量图隐极式同步电动机的电势平衡方程式和向量图 由上面分析可知，对隐极式同步电动机一相绕组而言，其电势由上面分析可知，对隐极式同步电动机一相绕组而言，其电势由上面分析可知，对隐极式同步电动机一相绕组而言，其电势由上面分析可知，对隐极式同步电动机一相绕组而言，其电势平衡方程式为平衡方程式为平衡方程式为平衡方程式为 U U1 1=E=E0 0+I+Ia a(r(ra a+jX+jXt t)(5.1.1)(5.1.1)(5.1.1)(5.1.1)由此，可画出隐极同步电动机的向量图如由此，可画出隐极同步电动机的向量图如由此，可画出隐极同步电动机的向量图如由此，可画出隐极同步电动机的向量图如图图图图5.1.35.1.35.1.35.1.3所示。图中所示。图中所示。图中所示。图中为定子绕组为定子绕组为定子绕组为定子绕组的功率因数角，的功率因数角，的功率因数角，的功率因数角，为同步电动机内功率因数角。为同步电动机内功率因数角。为同步电动机内功率因数角。为同步电动机内功率因数角。上一页上一页下一页下一页第8页，此课件共33页哦图图5.1.35.1.3为隐极同步电动机的向量图为隐极同步电动机的向量图返回返回第9页，此课件共33页哦 5.1 5.1 同步电动机的工作原理同步电动机的工作原理5.1.25.1.25.1.25.1.2凸极式同步电动机的电势平衡方程式和向量图凸极式同步电动机的电势平衡方程式和向量图 同步电动机带负载运行时，定子三相绕组产生的电枢磁场会对励磁同步电动机带负载运行时，定子三相绕组产生的电枢磁场会对励磁同步电动机带负载运行时，定子三相绕组产生的电枢磁场会对励磁同步电动机带负载运行时，定子三相绕组产生的电枢磁场会对励磁磁场产生影响，称为电枢反应。在隐极同步电动机中，由于气隙是均匀磁场产生影响，称为电枢反应。在隐极同步电动机中，由于气隙是均匀磁场产生影响，称为电枢反应。在隐极同步电动机中，由于气隙是均匀磁场产生影响，称为电枢反应。在隐极同步电动机中，由于气隙是均匀的，气隙磁阻沿转子圆周表面处处相等，且是线性的，因此电枢磁势与的，气隙磁阻沿转子圆周表面处处相等，且是线性的，因此电枢磁势与的，气隙磁阻沿转子圆周表面处处相等，且是线性的，因此电枢磁势与的，气隙磁阻沿转子圆周表面处处相等，且是线性的，因此电枢磁势与电枢磁密在空间分布是一致的，与转子位置无关，如电枢磁密在空间分布是一致的，与转子位置无关，如电枢磁密在空间分布是一致的，与转子位置无关，如电枢磁密在空间分布是一致的，与转子位置无关，如图图图图5.1.45.1.45.1.45.1.4所示，所所示，所所示，所所示，所以电枢反应电势可以用一个电枢反应电抗以电枢反应电势可以用一个电枢反应电抗以电枢反应电势可以用一个电枢反应电抗以电枢反应电势可以用一个电枢反应电抗X X X Xa a a a的压降来反映电枢反应磁场的压降来反映电枢反应磁场的压降来反映电枢反应磁场的压降来反映电枢反应磁场对电枢电路的影响。在凸极同步电动机中，沿转子圆周表面气隙是不均对电枢电路的影响。在凸极同步电动机中，沿转子圆周表面气隙是不均对电枢电路的影响。在凸极同步电动机中，沿转子圆周表面气隙是不均对电枢电路的影响。在凸极同步电动机中，沿转子圆周表面气隙是不均匀的，因此气隙磁阻也不一样。如将转子磁极轴线定义为直轴，以匀的，因此气隙磁阻也不一样。如将转子磁极轴线定义为直轴，以匀的，因此气隙磁阻也不一样。如将转子磁极轴线定义为直轴，以匀的，因此气隙磁阻也不一样。如将转子磁极轴线定义为直轴，以d d d d轴轴轴轴表示，相邻两异性极之间中心线定义为交轴，以表示，相邻两异性极之间中心线定义为交轴，以表示，相邻两异性极之间中心线定义为交轴，以表示，相邻两异性极之间中心线定义为交轴，以q q q q轴表示，那么，与轴表示，那么，与轴表示，那么，与轴表示，那么，与d d d d轴轴轴轴垂直的凸极转子极面处的气隙长度小，气隙磁阻小；而在相邻两异性极垂直的凸极转子极面处的气隙长度小，气隙磁阻小；而在相邻两异性极垂直的凸极转子极面处的气隙长度小，气隙磁阻小；而在相邻两异性极垂直的凸极转子极面处的气隙长度小，气隙磁阻小；而在相邻两异性极中心线处，气隙大，磁阻大，如中心线处，气隙大，磁阻大，如中心线处，气隙大，磁阻大，如中心线处，气隙大，磁阻大，如图图图图5.1.55.1.55.1.55.1.5所示。所示。所示。所示。返回返回 上一页上一页第10页，此课件共33页哦图图5.1.45.1.4隐极同步电动机的电枢磁势和电枢磁场隐极同步电动机的电枢磁势和电枢磁场 返回返回 （a a）电枢磁场）电枢磁场 （b b）电枢磁势和磁密分布）电枢磁势和磁密分布 第11页，此课件共33页哦图图5.1.5 5.1.5 凸极式同步电动机的电枢磁势和电枢磁凸极式同步电动机的电枢磁势和电枢磁场场 返回返回第12页，此课件共33页哦 5.2 5.2 同步电动机的功率平衡、功角和矩角特性同步电动机的功率平衡、功角和矩角特性 5.2.1 5.2.1 5.2.1 5.2.1 同步电动机的功率和转矩同步电动机的功率和转矩同步电动机的功率和转矩同步电动机的功率和转矩 一、一、一、一、功率平衡关系和转矩平衡关系功率平衡关系和转矩平衡关系功率平衡关系和转矩平衡关系功率平衡关系和转矩平衡关系 同步电动机定子绕组从电网吸收电功率同步电动机定子绕组从电网吸收电功率同步电动机定子绕组从电网吸收电功率同步电动机定子绕组从电网吸收电功率P P P P1 1 1 1，扣除定子绕组铜耗，扣除定子绕组铜耗，扣除定子绕组铜耗，扣除定子绕组铜耗P P P PCuCuCuCu和和和和铁耗铁耗铁耗铁耗P P P PFeFeFeFe，余下部分就是通过气隙传递给转子的电磁功率，余下部分就是通过气隙传递给转子的电磁功率，余下部分就是通过气隙传递给转子的电磁功率，余下部分就是通过气隙传递给转子的电磁功率P P P Pm m m m P P P Pm m m m=P=P=P=P1 1 1 1-P-P-P-PCuCuCuCu-P-P-P-PFeFeFeFe (5.2.1 (5.2.1 (5.2.1 (5.2.1）稳态时同步电动机转矩平衡方程式为稳态时同步电动机转矩平衡方程式为稳态时同步电动机转矩平衡方程式为稳态时同步电动机转矩平衡方程式为 M M M M2 2 2 2=M=M=M=Memememem-M-M-M-M0 0 0 0 (5.2.4)(5.2.4)(5.2.4)(5.2.4)二、二、二、二、电磁功率和电磁转矩表达式电磁功率和电磁转矩表达式电磁功率和电磁转矩表达式电磁功率和电磁转矩表达式 由于同步电动机中铜耗、铁耗都较小，为分析简明，可以予以忽略由于同步电动机中铜耗、铁耗都较小，为分析简明，可以予以忽略由于同步电动机中铜耗、铁耗都较小，为分析简明，可以予以忽略由于同步电动机中铜耗、铁耗都较小，为分析简明，可以予以忽略，则由式（，则由式（，则由式（，则由式（5.2.15.2.15.2.15.2.1）得）得）得）得 P P P Pm m m mPPPP1 1 1 1=mU=mU=mU=mU1 1 1 1I I I Ia a a acos cos cos cos （5.2.55.2.55.2.55.2.5）凸极式同步电动机电磁功率和电磁转矩表达式分别为凸极式同步电动机电磁功率和电磁转矩表达式分别为凸极式同步电动机电磁功率和电磁转矩表达式分别为凸极式同步电动机电磁功率和电磁转矩表达式分别为 P P P Pm m m m=P+P =P+P =P+P =P+P （5.2.105.2.105.2.105.2.10）下一页下一页第13页，此课件共33页哦 5.2 5.2 同步电动机的功率平衡、功角和矩角特性同步电动机的功率平衡、功角和矩角特性 M=M+M M=M+M M=M+M M=M+M （5.2.115.2.115.2.115.2.11）隐极式同步电动机，它的功率和电磁转矩表达式分别为隐极式同步电动机，它的功率和电磁转矩表达式分别为隐极式同步电动机，它的功率和电磁转矩表达式分别为隐极式同步电动机，它的功率和电磁转矩表达式分别为 （5.2.12)5.2.12)5.2.12)5.2.12)(5.2.13)(5.2.13)(5.2.13)(5.2.13)上一页上一页下一页下一页第14页，此课件共33页哦 5.2 5.2 同步电动机的功率平衡、功角和矩角特性同步电动机的功率平衡、功角和矩角特性5.2.2 5.2.2 5.2.2 5.2.2 功角特性和矩角特性功角特性和矩角特性功角特性和矩角特性功角特性和矩角特性 当电网电压当电网电压当电网电压当电网电压U1U1U1U1和频率和频率和频率和频率f f f f不变，励磁电流不变，励磁电流不变，励磁电流不变，励磁电流I I I Ij j j j不变和不变和不变和不变和0 0 0 0、E E E E0 0 0 0不变时，同不变时，同不变时，同不变时，同步电动机的电磁功率和电磁转矩取决于功角的大小，电磁功率步电动机的电磁功率和电磁转矩取决于功角的大小，电磁功率步电动机的电磁功率和电磁转矩取决于功角的大小，电磁功率步电动机的电磁功率和电磁转矩取决于功角的大小，电磁功率PmPmPmPm和功角和功角和功角和功角的关系的关系的关系的关系P P P Pm m m m=f()=f()=f()=f()称为同步电动机的功角特性。而电磁转矩称为同步电动机的功角特性。而电磁转矩称为同步电动机的功角特性。而电磁转矩称为同步电动机的功角特性。而电磁转矩M M M Memememem与功角与功角与功角与功角的关系的关系的关系的关系M M M Memememem=f()=f()=f()=f()，称为同步电动机的矩角特性。，称为同步电动机的矩角特性。，称为同步电动机的矩角特性。，称为同步电动机的矩角特性。5.2.3 5.2.3 5.2.3 5.2.3 同步电动机的稳定性和负载能力同步电动机的稳定性和负载能力同步电动机的稳定性和负载能力同步电动机的稳定性和负载能力 由图由图由图由图5.2.45.2.45.2.45.2.4所示隐极同步电动机的矩角特性可知，在所示隐极同步电动机的矩角特性可知，在所示隐极同步电动机的矩角特性可知，在所示隐极同步电动机的矩角特性可知，在000090909090范围，如在工作点范围，如在工作点范围，如在工作点范围，如在工作点a a a a运行时，电磁转矩运行时，电磁转矩运行时，电磁转矩运行时，电磁转矩MemMemMemMem与负载转矩与负载转矩与负载转矩与负载转矩MaMaMaMa平衡，平衡，平衡，平衡，Mem=MaMem=MaMem=MaMem=Ma，这时功角为这时功角为这时功角为这时功角为aaaa。当负载转矩增加到。当负载转矩增加到。当负载转矩增加到。当负载转矩增加到MbMbMbMb时，转子开始减速，功角增大到时，转子开始减速，功角增大到时，转子开始减速，功角增大到时，转子开始减速，功角增大到b b b b时，电磁转矩与负载转矩时，电磁转矩与负载转矩时，电磁转矩与负载转矩时，电磁转矩与负载转矩M M M Mb b b b重新达到平衡，电动机以同步速度重新达到平衡，电动机以同步速度重新达到平衡，电动机以同步速度重新达到平衡，电动机以同步速度n n n n1 1 1 1稳定稳定稳定稳定运行。这说明隐极同步电动机在运行。这说明隐极同步电动机在运行。这说明隐极同步电动机在运行。这说明隐极同步电动机在0000上一页上一页下一页下一页第15页，此课件共33页哦 5.2 5.2 同步电动机的功率平衡、功角和矩角特性同步电动机的功率平衡、功角和矩角特性90909090范围内，即矩角特性范围内，即矩角特性范围内，即矩角特性范围内，即矩角特性OcOcOcOc段是稳定运行区。当段是稳定运行区。当段是稳定运行区。当段是稳定运行区。当=90=90=90=90时，电磁转矩达到最大，时，电磁转矩达到最大，时，电磁转矩达到最大，时，电磁转矩达到最大，因此因此因此因此MmaxMmaxMmaxMmax也表示了电动机的过载能力。通常将最大转矩也表示了电动机的过载能力。通常将最大转矩也表示了电动机的过载能力。通常将最大转矩也表示了电动机的过载能力。通常将最大转矩MmaxMmaxMmaxMmax与额定电磁转矩与额定电磁转矩与额定电磁转矩与额定电磁转矩MNMNMNMN之比定义为同步电动机的过载倍数之比定义为同步电动机的过载倍数之比定义为同步电动机的过载倍数之比定义为同步电动机的过载倍数mmmm （5.2.145.2.145.2.145.2.14）5.35.3同步电动机的励磁调节及同步电动机的励磁调节及V形曲线形曲线 5.3.1 5.3.1 5.3.1 5.3.1 励磁调节励磁调节励磁调节励磁调节 同步电动机在电网电压同步电动机在电网电压同步电动机在电网电压同步电动机在电网电压U1U1U1U1、电网频率、电网频率、电网频率、电网频率f f f f以及输出功率以及输出功率以及输出功率以及输出功率P2P2P2P2保持不变的保持不变的保持不变的保持不变的情况下，改变励磁电流情况下，改变励磁电流情况下，改变励磁电流情况下，改变励磁电流IjIjIjIj的大小，将引起电枢电流的大小，将引起电枢电流的大小，将引起电枢电流的大小，将引起电枢电流IaIaIaIa以及功率因数以及功率因数以及功率因数以及功率因数coscoscoscos的改变的改变的改变的改变 。上一页上一页下一页下一页返回返回第16页，此课件共33页哦5.35.3同步电动机的励磁调节及同步电动机的励磁调节及V形曲线形曲线5.3.2 5.3.2 5.3.2 5.3.2 V V V V形曲线形曲线形曲线形曲线 同步电动机的同步电动机的同步电动机的同步电动机的V V V V形曲线是指当电网电压、频率均为额定值，即形曲线是指当电网电压、频率均为额定值，即形曲线是指当电网电压、频率均为额定值，即形曲线是指当电网电压、频率均为额定值，即U U U U1 1 1 1=U=U=U=UN N N N，f=ff=ff=ff=fN N N N时，在输出功率不变（时，在输出功率不变（时，在输出功率不变（时，在输出功率不变（P P P P2 2 2 2=常数）情况下，电枢电流与励磁电流的常数）情况下，电枢电流与励磁电流的常数）情况下，电枢电流与励磁电流的常数）情况下，电枢电流与励磁电流的关系曲线即关系曲线即关系曲线即关系曲线即I I I Ia a a a=f(I=f(I=f(I=f(Ij j j j 曲线。根据曲线。根据曲线。根据曲线。根据图图图图5.3.15.3.15.3.15.3.1，可以做出在不同输出功率下的，可以做出在不同输出功率下的，可以做出在不同输出功率下的，可以做出在不同输出功率下的励磁电流和电枢电流的关系曲线，如励磁电流和电枢电流的关系曲线，如励磁电流和电枢电流的关系曲线，如励磁电流和电枢电流的关系曲线，如图图图图5.3.25.3.25.3.25.3.2所示。由于曲线形状像所示。由于曲线形状像所示。由于曲线形状像所示。由于曲线形状像“V V V V”字，故称为字，故称为字，故称为字，故称为V V V V形曲线。形曲线。形曲线。形曲线。上一页上一页返回返回第17页，此课件共33页哦图图5.3.15.3.1隐极同步电动机在三种励磁状态下的向隐极同步电动机在三种励磁状态下的向量图量图返回返回第18页，此课件共33页哦图图5.3.2 5.3.2 同步电动机的同步电动机的V V形曲线形曲线 返回返回第19页，此课件共33页哦 5.4 5.4 同步电动机的启动同步电动机的启动 同步电动机刚启动时，转子尚未旋转，转子绕组加入直流励磁以后同步电动机刚启动时，转子尚未旋转，转子绕组加入直流励磁以后同步电动机刚启动时，转子尚未旋转，转子绕组加入直流励磁以后同步电动机刚启动时，转子尚未旋转，转子绕组加入直流励磁以后，在气隙中产生静止的励磁磁场。而在定子对称三相绕组中通入对称的，在气隙中产生静止的励磁磁场。而在定子对称三相绕组中通入对称的，在气隙中产生静止的励磁磁场。而在定子对称三相绕组中通入对称的，在气隙中产生静止的励磁磁场。而在定子对称三相绕组中通入对称的三相交流电后，在气隙中则产生以同步转速三相交流电后，在气隙中则产生以同步转速三相交流电后，在气隙中则产生以同步转速三相交流电后，在气隙中则产生以同步转速n1n1n1n1旋转的旋转磁场。由于启旋转的旋转磁场。由于启旋转的旋转磁场。由于启旋转的旋转磁场。由于启动时定、转子磁场之间存在相对运动，转子上的平均转矩为零。如动时定、转子磁场之间存在相对运动，转子上的平均转矩为零。如动时定、转子磁场之间存在相对运动，转子上的平均转矩为零。如动时定、转子磁场之间存在相对运动，转子上的平均转矩为零。如图图图图5.4.15.4.15.4.15.4.1（a a a a）所示瞬间，定、转子磁场之间的相互作用，倾向于使转子逆所示瞬间，定、转子磁场之间的相互作用，倾向于使转子逆所示瞬间，定、转子磁场之间的相互作用，倾向于使转子逆所示瞬间，定、转子磁场之间的相互作用，倾向于使转子逆时针方向旋转，但由于惯性的影响，转子受力后并不马上转动。但此时时针方向旋转，但由于惯性的影响，转子受力后并不马上转动。但此时时针方向旋转，但由于惯性的影响，转子受力后并不马上转动。但此时时针方向旋转，但由于惯性的影响，转子受力后并不马上转动。但此时定子磁场已转过定子磁场已转过定子磁场已转过定子磁场已转过180180180180，如，如，如，如图图图图5.4.15.4.15.4.15.4.1（b b b b）所示，此时定、转子磁场之间所示，此时定、转子磁场之间所示，此时定、转子磁场之间所示，此时定、转子磁场之间的相互作用又倾向于使转子顺时针方向旋转。所以，启动时，由于定、的相互作用又倾向于使转子顺时针方向旋转。所以，启动时，由于定、的相互作用又倾向于使转子顺时针方向旋转。所以，启动时，由于定、的相互作用又倾向于使转子顺时针方向旋转。所以，启动时，由于定、转子磁场之间存在相对运动，转子上所受到平均转矩为零，因此同步电转子磁场之间存在相对运动，转子上所受到平均转矩为零，因此同步电转子磁场之间存在相对运动，转子上所受到平均转矩为零，因此同步电转子磁场之间存在相对运动，转子上所受到平均转矩为零，因此同步电动机不采取措施是不能自行启动的。同步电动机的感应电动机启动方式动机不采取措施是不能自行启动的。同步电动机的感应电动机启动方式动机不采取措施是不能自行启动的。同步电动机的感应电动机启动方式动机不采取措施是不能自行启动的。同步电动机的感应电动机启动方式又称异步启动，是目前采用得最广泛的一种启动方法。为此，在励磁磁又称异步启动，是目前采用得最广泛的一种启动方法。为此，在励磁磁又称异步启动，是目前采用得最广泛的一种启动方法。为此，在励磁磁又称异步启动，是目前采用得最广泛的一种启动方法。为此，在励磁磁极表面装有类似感应电动机笼型导条的短路绕组，称为启动绕组。异步极表面装有类似感应电动机笼型导条的短路绕组，称为启动绕组。异步极表面装有类似感应电动机笼型导条的短路绕组，称为启动绕组。异步极表面装有类似感应电动机笼型导条的短路绕组，称为启动绕组。异步启启启启动时线路如动时线路如动时线路如动时线路如图图图图5.4.25.4.25.4.25.4.2所示。所示。所示。所示。返回返回第20页，此课件共33页哦图图5.4.15.4.1启动时同步电动机的电磁转距启动时同步电动机的电磁转距 返回返回 （a a）转子倾向于逆时针旋转；）转子倾向于逆时针旋转；（b b）转子倾向于顺时针旋转）转子倾向于顺时针旋转 第21页，此课件共33页哦图图5.4.25.4.2同步电动机异步启动线路图同步电动机异步启动线路图返回返回第22页，此课件共33页哦 5.5 5.5 介绍几种特殊的同步电动机介绍几种特殊的同步电动机 5.5.1 5.5.1 永磁同步电动机永磁同步电动机永磁同步电动机永磁同步电动机 永磁同步电动机的转子磁场是由预先充磁的永久磁钢所产生，永磁同步电动机的转子磁场是由预先充磁的永久磁钢所产生，永磁同步电动机的转子磁场是由预先充磁的永久磁钢所产生，永磁同步电动机的转子磁场是由预先充磁的永久磁钢所产生，目前多采用高磁能积的稀土永磁材料，如稀土钴、钕铁硼等做磁钢目前多采用高磁能积的稀土永磁材料，如稀土钴、钕铁硼等做磁钢目前多采用高磁能积的稀土永磁材料，如稀土钴、钕铁硼等做磁钢目前多采用高磁能积的稀土永磁材料，如稀土钴、钕铁硼等做磁钢。电枢绕组与普通的交流电机基本相同。定子旋转磁场可由对称的。电枢绕组与普通的交流电机基本相同。定子旋转磁场可由对称的。电枢绕组与普通的交流电机基本相同。定子旋转磁场可由对称的。电枢绕组与普通的交流电机基本相同。定子旋转磁场可由对称的定子三相绕组产生，亦可由两相绕组或单相罩极绕组产生。为了产定子三相绕组产生，亦可由两相绕组或单相罩极绕组产生。为了产定子三相绕组产生，亦可由两相绕组或单相罩极绕组产生。为了产定子三相绕组产生，亦可由两相绕组或单相罩极绕组产生。为了产 生启动转矩，必须装设启动绕组或其他启动装置。这种电动机常用生启动转矩，必须装设启动绕组或其他启动装置。这种电动机常用生启动转矩，必须装设启动绕组或其他启动装置。这种电动机常用生启动转矩，必须装设启动绕组或其他启动装置。这种电动机常用于驱动时钟机构、自动记录装置、磁鼓、程序控制系统、录音录像于驱动时钟机构、自动记录装置、磁鼓、程序控制系统、录音录像于驱动时钟机构、自动记录装置、磁鼓、程序控制系统、录音录像于驱动时钟机构、自动记录装置、磁鼓、程序控制系统、录音录像设备或陀螺仪等。永磁同步电动机根据启动方式不同，又分为异步设备或陀螺仪等。永磁同步电动机根据启动方式不同，又分为异步设备或陀螺仪等。永磁同步电动机根据启动方式不同，又分为异步设备或陀螺仪等。永磁同步电动机根据启动方式不同，又分为异步启动和磁滞启动两类。异步启动永磁同步电动机转子如启动和磁滞启动两类。异步启动永磁同步电动机转子如启动和磁滞启动两类。异步启动永磁同步电动机转子如启动和磁滞启动两类。异步启动永磁同步电动机转子如图图图图5.5.15.5.15.5.15.5.1所示所示所示所示。其中。其中。其中。其中图图图图5.5.15.5.15.5.15.5.1（a a a a）为星形磁钢转子，为星形磁钢转子，为星形磁钢转子，为星形磁钢转子，图图图图5.5.15.5.15.5.15.5.1（b b b b）为圆柱形磁钢为圆柱形磁钢为圆柱形磁钢为圆柱形磁钢转子，后者适用于高速、小功率电机，前者适用于功率较大、转速转子，后者适用于高速、小功率电机，前者适用于功率较大、转速转子，后者适用于高速、小功率电机，前者适用于功率较大、转速转子，后者适用于高速、小功率电机，前者适用于功率较大、转速不高（一般为工频）的电动机。不高（一般为工频）的电动机。不高（一般为工频）的电动机。不高（一般为工频）的电动机。图图图图5.5.25.5.25.5.25.5.2为磁滞式永磁同步电动机的为磁滞式永磁同步电动机的为磁滞式永磁同步电动机的为磁滞式永磁同步电动机的转子，转子由永久磁钢和环形磁滞材料组合而成。转子，转子由永久磁钢和环形磁滞材料组合而成。转子，转子由永久磁钢和环形磁滞材料组合而成。转子，转子由永久磁钢和环形磁滞材料组合而成。下一页下一页第23页，此课件共33页哦图图5.5.15.5.1为为 永久磁钢径向结构的转子永久磁钢径向结构的转子 返回返回 （a a）星形转子；）星形转子；（b b）圆柱形转子）圆柱形转子 第24页，此课件共33页哦图图5.5.25.5.2为磁滞永磁同步电动机的转子为磁滞永磁同步电动机的转子 返回返回第25页，此课件共33页哦5.5 5.5 介绍几种特殊的同步电动机介绍几种特殊的同步电动机5.5.2 5.5.2 自控式同步电动机自控式同步电动机 自控式同步电动机是由同步电动机、变频器及转子位置检测器所组自控式同步电动机是由同步电动机、变频器及转子位置检测器所组自控式同步电动机是由同步电动机、变频器及转子位置检测器所组自控式同步电动机是由同步电动机、变频器及转子位置检测器所组成的同步电动机自控式变频调速系统，如成的同步电动机自控式变频调速系统，如成的同步电动机自控式变频调速系统，如成的同步电动机自控式变频调速系统，如图图图图5.5.35.5.35.5.35.5.3所示。它具有类似于所示。它具有类似于所示。它具有类似于所示。它具有类似于直流电动机的调速系统。与直流电动机相比它具有无火花、电磁干扰小直流电动机的调速系统。与直流电动机相比它具有无火花、电磁干扰小直流电动机的调速系统。与直流电动机相比它具有无火花、电磁干扰小直流电动机的调速系统。与直流电动机相比它具有无火花、电磁干扰小等优点。等优点。等优点。等优点。5.5.3 5.5.3 磁滞同步电动机磁滞同步电动机磁滞同步电动机磁滞同步电动机 磁滞同步电动机是一种能自行启动的同步电动机。它的结构简单、磁滞同步电动机是一种能自行启动的同步电动机。它的结构简单、磁滞同步电动机是一种能自行启动的同步电动机。它的结构简单、磁滞同步电动机是一种能自行启动的同步电动机。它的结构简单、维护方便、运行可靠，因此在国防和民用工业中均得到广泛的应用，如维护方便、运行可靠，因此在国防和民用工业中均得到广泛的应用，如维护方便、运行可靠，因此在国防和民用工业中均得到广泛的应用，如维护方便、运行可靠，因此在国防和民用工业中均得到广泛的应用，如陀螺仪中的陀螺马达、电动舵机以及时钟机构陀螺仪中的陀螺马达、电动舵机以及时钟机构陀螺仪中的陀螺马达、电动舵机以及时钟机构陀螺仪中的陀螺马达、电动舵机以及时钟机构中多采用此类电动机。中多采用此类电动机。中多采用此类电动机。中多采用此类电动机。一、一、一、一、结构结构结构结构 磁滞同步电动机可做成外定子（内转子）结构，也可做成外转子（磁滞同步电动机可做成外定子（内转子）结构，也可做成外转子（磁滞同步电动机可做成外定子（内转子）结构，也可做成外转子（磁滞同步电动机可做成外定子（内转子）结构，也可做成外转子（内定子）形式。内定子）形式。内定子）形式。内定子）形式。图图图图5.5.45.5.45.5.45.5.4所示是磁滞陀螺马达结构原理图。在转子轮箍所示是磁滞陀螺马达结构原理图。在转子轮箍所示是磁滞陀螺马达结构原理图。在转子轮箍所示是磁滞陀螺马达结构原理图。在转子轮箍中压入由硬磁材料加工成的磁滞环，转子上没有绕组。定子由定子铁心中压入由硬磁材料加工成的磁滞环，转子上没有绕组。定子由定子铁心中压入由硬磁材料加工成的磁滞环，转子上没有绕组。定子由定子铁心中压入由硬磁材料加工成的磁滞环，转子上没有绕组。定子由定子铁心和定子三相（或两相）绕组所组成，它产生旋转磁场。定子铁心用电工和定子三相（或两相）绕组所组成，它产生旋转磁场。定子铁心用电工和定子三相（或两相）绕组所组成，它产生旋转磁场。定子铁心用电工和定子三相（或两相）绕组所组成，它产生旋转磁场。定子铁心用电工钢片叠压组合而成。定子绕组放置在定子铁心槽中，其引出线通过轴上钢片叠压组合而成。定子绕组放置在定子铁心槽中，其引出线通过轴上钢片叠压组合而成。定子绕组放置在定子铁心槽中，其引出线通过轴上钢片叠压组合而成。定子绕组放置在定子铁心槽中，其引出线通过轴上中心孔引出，接到电源上。为了提高陀螺马达中心孔引出，接到电源上。为了提高陀螺马达中心孔引出，接到电源上。为了提高陀螺马达中心孔引出，接到电源上。为了提高陀螺马达下一页下一页上一页上一页第26页，此课件共33页哦图图5.5.35.5.3自控式同步电动机变频调速系统自控式同步电动机变频调速系统 返回返回第27页，此课件共33页哦图图5.5.4 5.5.4 磁滞陀螺马达结构原理图磁滞陀螺马达结构原理图 返回返回 11轮箍；轮箍；22磁滞环；磁滞环；33定子铁心；定子铁心；44定子绕组；定子绕组；5 5端盖；端盖；6 6轴承；轴承；7 7卡簧；卡簧；8 8导线；导线；9 9转轴转轴 第28页，此课件共33页哦5.5 5.5 介绍几种特殊的同步电动机介绍几种特殊的同步电动机 的转动惯量，常采用大外径扁平结构形式，转子轮箍采用高比重的转动惯量，常采用大外径扁平结构形式，转子轮箍采用高比重的转动惯量，常采用大外径扁平结构形式，转子轮箍采用高比重的转动惯量，常采用大外径扁平结构形式，转子轮箍采用高比重的磁性或非磁性材料。的磁性或非磁性材料。的磁性或非磁性材料。的磁性或非磁性材料。二、二、二、二、工作原理工作原理工作原理工作原理 由物理学原理可知，铁磁材料在外磁场作正、负变化的反复磁由物理学原理可知，铁磁材料在外磁场作正、负变化的反复磁由物理学原理可知，铁磁材料在外磁场作正、负变化的反复磁由物理学原理可知，铁磁材料在外磁场作正、负变化的反复磁化过程中，材料的磁感应强度的变化总是落后于外磁场的变化，这化过程中，材料的磁感应强度的变化总是落后于外磁场的变化，这化过程中，材料的磁感应强度的变化总是落后于外磁场的变化，这化过程中，材料的磁感应强度的变化总是落后于外磁场的变化，