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三项同步电机与异步电机的区别

三项同步电机与异步电机的区别
三项同步电机与异步电机的区别

三项同步电机与异步电机的区别

工作原理

电机的形式很多,但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此,其构造的一般原则是:用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路,以产生电磁功率,达到能量转换的目的。三相异步电机是感应电机,定子通入电流以后,部分磁通穿过短路环,并在其中产生感应电流。短路环中的电流阻碍磁通的变化,致使有短路环部分和没有短路环部分产生的磁通有了相位差,从而形成旋转磁场。通电启动后,转子绕组因与磁场间存在着相对运动而感生电动势和电流,即旋转磁场与转子存在相对转速,并与磁场相互作用产生电磁转矩,使转子转起来,实现能量变换。

电动机分类1.按工作电源分类根据电动机工作电源的不同,可分为直流电动机和交流电动机。其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。2.按结构及工作原理分类根据电动机按结构及工作原理的不同,可分为直流电动机,异步电动机和同步电动机。同步电动机还可分为永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。异步电动机可分为感应电动机和交流换向器电动机。感应电动机又分为三相异步电动机、单相异步电动机和罩极异步电动机等。交流换向器电动机又分为单相串励电动机、交直流两用电动机和推斥电动机。直流电动机按结构及工作原理可分为无刷直流电动机和有刷直流电动机。有刷直流电

动机可分为永磁直流电动机和电磁直流电动机。电磁直流电动机又分为串励直流电动机、并励直流电动机、他励直流电动机和复励直流电动机。永磁直流电动机又分为稀土永磁直流电动机、铁氧体永磁直流电动机和铝镍钴永磁直流电动机。3.按起动与运行方式分类根据电动机按起动与运行方式不同,可分为电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。4.按用途分类可分为驱动用电动机和控制用电动机。驱动用电动机又分为电动工具(包括钻孔、抛光、磨光、开槽、切割、扩孔等工具)用电动机、家电(包括洗衣机、电风扇、电冰箱、空调器、录音机、录像机、影碟机、吸尘器、照相机、电吹风、电动剃须刀等)用电动机及其它通用小型机械设备(包括各种小型机床、小型机械、医疗器械、电子仪器等)用电动机。控制用电动机又分为步进电动机和伺服电动机等。5.按转子的结构分类根据电动机按转子的结构不同,可分为笼型感应电动机(旧标准称为鼠笼型异步电动机)和绕线转子感应电动机(旧标准称为绕线型异步电动机)。6.按运转速度分类根据电动机按运转速度不同,可分为高速电动机、低速电动机、恒速电动机、调速电动机。低速电动机又分为齿轮减速电动机、电磁减速电动机、力矩电动机和爪极同步电动机等。调速电动机除可分为有级恒速电动机、无级恒速电动机、有级变速电动机和无级变速电动机外,还可分为电磁调速电动机、直流调速电动机、PWM变频调速电动机和开关磁阻调速电动

机。异步电动机的转子转速总是略低于旋转磁场的同步转速。同步电动机的转子转速与负载大小无关而始终保持为同步转速。基本工作过程:(1)当三相异步电机接入三相交流电源(各相差120度电角度)时,三相定子绕组流过三相对称电流产生的三相磁动势(定子旋转磁动势)并产生旋转磁场,该磁场以同步转速n0沿定子和转子内圆空间作顺时针方向旋转。

(2)该旋转磁场与转子导体有相对切割运动,根据电磁感应原理,转子导体(转子绕组是闭合通路)产生感应电动势并产生感应电流(感应电动势的方向用右手定则判定)。(3)根据电磁力定律,在感应电动势的作用下,转子导体中将产生与感应电动势方向基本一致的感生电流。载流的转子导体在定子产生的磁场磁场中受到电磁力作用(力的方向用左手定则判定),电磁力对电机转子轴形成电磁转矩,驱动电机转子沿着旋转磁场方向旋转,当电动机轴上带机械负载时,便向外输出机械能。由于没有短路环部分的磁通比有短路环部分的磁通领先,电机转动方向与旋转磁场方向相同。为什么是异步电机因为三相异步电机转子线圈中的感应电流是由于转子导体与磁场有相对运动而产生的。三相异步电机的转子转速不会与旋转磁场同步,更不会超过旋转磁场的速度。如果三相异步电机转子的转速与旋转磁场的转速成大小相等,那么,磁场与转子之间就没有相对运动,导体不能切割磁力线,因此转子线圈中也就不会产生感应电势和电流,三相异步电机转子导体在磁场中也就不会受到电磁力的作用而使转子转动。因而三相异步电机的转子旋转速度不可能与旋转磁场

相同,总是小于旋转磁场的同步转速。但在特殊运行方式下(如发电制动),三相异步电机转子转速可以大于同步转速。三相异步电机转矩对称3相绕组通入对称3相电流,产生旋转磁场,磁场线切割转子绕组,根据电磁感应原理,转子绕组中产生e和i,转子绕组在磁场中受到电磁力的作用,即产生电磁转矩,使转子旋转起来,转子输出机械能量,带动机械负载旋转起来。在交流电机中,当定子绕组通过交流电流时,建立了电枢磁动势,它对电机能量转换和运行性能都有很大影响。所以三相交流绕组通入三相交流产生脉振磁动势,该磁动势可分解为两个幅值相等、转速相反的旋转磁动势和,从而在气隙中建立正传和反转磁场和。这两个旋转磁场切割转子导体,并分别在转子导体中产生感应电动势和感应电流。该电流与磁场相互作用产生正、反电磁转矩。正向电磁转矩企图使转子正转;反向电磁转矩企图使转子反转。这两个转矩叠加起来就是推动电动机转动的合成转矩。三相异步电机转速在电机定子中通入3相交流电,使其产生旋转磁场,转速为n0。不同的磁极对数p,在相同频率f=50Hz的交流电作用下,会产生不同的同步转速n0,n0=60f/p。电机转子的转速小于旋转磁场的转速,它和感应电机基本上是相同的。s=(ns-n)/ns。s为转差率,ns为磁场转速,n为转子转速。三相异步电机种类按转子结构的不同,三相异步电机可分为笼式和绕线式两种。笼式转子的异步电动机结构简单、运行可靠、重量轻、价格便宜,得到了广泛的应用,其主要缺点是调速困难。绕线式三相异步

电机的转子和定子一样也设置了三相绕组并通过滑环、电刷与外部变阻器连接。调节变阻器电阻可以改善电动机的起动性能和调节电动机的转速。三相异步电机特点: 优点:与单相异步电动机相比,三相异步电机结构简单,制造方便,运行性能好,并可节省各种材料,价格便宜。缺点:功率因数滞后,轻载功率因数低,调速性能稍差。三相异步电机的使用三相异步电机功率大,主要制成大型电机。它一般用于有三相电源(Triple-phase power)的大型工业设备中。首先说明一点的是,三相异步电机只用于电动机,极少用作发电机,都是同步电机用来发电。对于1kW以下的小功率三相异步电机,不仅可以作三相运行,而且也可以作单相运行。三相异步电机的几种调速方式比较三相异步电动机转速公式为:n=60f/p(1-s) 从上式可见,改变供电频率f、电动机的极对数p及转差率s均可达到改变转速的目的。从调速的本质来看,不同的调速方式无非是改变交流电动机的同步转速或不改变同步转两种。在生产机械中广泛使用不改变同步转速的调速方法有绕线式电动机的转子串电阻调速、斩波调速、串级调速以及应用电磁转差离合器、液力偶合器、油膜离合器等调速。改变同步转速的有改变定子极对数的多速电动机,改变定子电压、频率的变频调速有能无换向电动机调速等。从调速时的能耗观点来看,有高效调速方法与低效调速方法两种:高效调速指时转差率不变,因此无转差损耗,如多速电动机、变频调速以及能将转差损耗回收的调速方法(如串级调速等)。有转差损耗的调速方法属低效调

速,如转子串电阻调速方法,能量就损耗在转子回路中;电磁离合器的调速方法,能量损耗在离合器线圈中;液力偶合器调速,能量损耗在液力偶合器的油中。一般来说转差损耗随调速范围扩大而增加,假如调速范围不大,能量损耗是很小的。一、变极对数调速方法这种调速方法是用改变定子绕组的接红方式来改变笼型电动机定子极对数达到调速目的,特点如下:具有较硬的机械特性,稳定性良好;无转差损耗,效率高;接线简单、控制方便、价格低;有级调速,级差较大,不能获得平滑调速;可以与调压调速、电磁转差离合器配合使用,获得较高效率的平滑调速特性。本方法适用于不需要无级调速的生产机械,如金属切削机床、升降机、起重设备、风机、水泵等。

二、变频调速方法变频调速是改变电动机定子电源的频率,从而改变其同步转速的调速方法。变频调速系统主要设备是提供变频电源的变频器,变频器可分成交流-直流-交流变频器和交流-交流变频器两大类,目前国内大都使用交-直-交变频器。其特点:效率高,调速过程中没有附加损耗;应用范围广,可用于笼型异步电动机;调速范围大,特性硬,精度高;技术复杂,造价高,维护检验困难。本方法适用于要求精度高、调速性能较好场合。三、串级调速方法串级调速是指绕线式电动机转子回路中串进可调节的附加电势来改变电动机的转差,达到调速的目的。大部分转差功率被串进的附加电势所吸收,再利用产生附加的装置,把吸收的转差功率返回电网或转换能量加以

利用。根据转差功率吸收利用方式,串级调速可分为电机串级调速、机械串级调速及晶闸管串级调速形式,多采用晶闸管串级调速,其特点为:可将调速过程中的转差损耗回馈到电网或生产机械上,效率较高;装置容量与调速范围成正比,投资省,适用于调速范围在额定转速70%-90%的生产机械上;调速装置故障时可以切换至全速运行,避免停产;晶闸管串级调速功率因数偏低,谐波影响较大。本方法适合于风机、水泵及轧钢机、矿井提升机、挤压机上使用。四、绕线式电动机转子串电阻调速方法绕线式异步电动机转子串进附加电阻,使电动机的转差率加大,电动机在较低的转速下运行。串进的电阻越大,电动机的转速越低。此方法设备简单,控制方便,但转差功率以发热的形式消耗在电阻上。属有级调速,机械特性较软。五、定子调压调速方法当改变电动机的定子电压时,可以得到一组不同的机械特性曲线,从而获得不同转速。由于电动机的转矩与电压平方成正比,因此最大转矩下降很多,其调速范围较小,使一般笼型电动机难以应用。为了扩大调速范围,调压调速应采用转子电阻值大的笼型电动机,如专供调压调速用的力矩电动机,或者在绕线式电动机上串联频敏电阻。为了扩大稳定运行范围,当调速在2:1以上的场合应采用反馈控制以达到自动调节转速目的。调压调速的主要装置是一个能提供电压变化的电源,目前常用的调压方式有串联饱和电抗器、自耦变压器以及晶闸管调压等几种。晶闸管调压方式为最佳。调压调速的特点:调压调速线路简单,易实现自动控

制;调压过程中转差功率以发热形式消耗在转子电阻中,效率较低。调压调速一般适用于100KW以下的生产机械。

六、电磁调速电动机调速方法电磁调速电动机由笼型电动机、电磁转差离合器和直流励磁电源(控制器)三部分组成。直流励磁电源功率较小,通常由单相半波或全波晶闸管整流器组成,改变晶闸管的导通角,可以改变励磁电流的大小。电磁转差离合器由电枢、磁极和励磁绕组三部分组成。电枢和后者没有机械联系,都能自由转动。电枢与电动机转子同轴联接称主动部分,由电动机带动;磁极用联轴节与负载轴对接称从动部分。当电枢与磁极均为静止时,如励磁绕组通以直流,则沿气隙圆周表面将形成若干对N、S极性交替的磁极,其磁通经过电枢。当电枢随拖动电动机旋转时,由于电枢与磁极间相对运动,因而使电枢感应产生涡流,此涡流与磁通相互作用产生转矩,带动有磁极的转子按同一方向旋转,但其转速恒低于电枢的转速N1,这是一种转差调速方式,变动转差离合器的直流励磁电流,便可改变离合器的输出转矩和转速。电磁调速电动机的调速特点:装置结构及控制线路简单、运行可靠、维修方便;调速平滑、无级调速;对电网无谐影响;速度失大、效率低。本方法适用于中、小功率,要求平滑动、短时低速运行的生产机械。七、液力耦合器调速方法液力耦合器是一种液力传动装置,一般由泵轮和涡轮组成,它们统称工作轮,放在密封壳体中。壳中充进一定量的工作液体,当泵轮在原动机带动下旋转时,处于其中的液体受叶片推动而旋转,在离心力作用下沿着

泵轮外环进进涡轮时,就在同一转向上给涡轮叶片以推力,使其带动生产机械运转。液力耦合器的动力转输能力与壳内相对充液量的大小是一致的。在工作过程中,改变充液率就可以改变耦合器的涡轮转速,作到无级调速,其特点为:功率适应范围大,可满足从几十千瓦至数千千瓦不同功率的需要;结构简单,工作可靠,使用及维修方便,且造价低;尺寸小,能容大;控制调节方便,轻易实现自动控制。本方法适用于风机、水泵的调速

永磁同步电机基础的知识

(一) PMSM 的数学模型 交流电机是一个非线性、强耦合的多变量系统。永磁同步电机的三相绕组分布在定子上,永磁体安装在转子上。在永磁同步电机运行过程中,定子与转子始终处于相对运动状态,永磁体与绕组,绕组与绕组之间相互影响,电磁关系十分复杂,再加上磁路饱和等非线性因素,要建立永磁同步电机精确的数学模型是很困难的。为了简化永磁同步电机的数学模型,我们通常做如下假设: 1) 忽略电机的磁路饱和,认为磁路是线性的; 2) 不考虑涡流和磁滞损耗; 3) 当定子绕组加上三相对称正弦电流时,气隙中只产生正弦分布的磁势, 忽略气隙中的高次谐波; 4) 驱动开关管和续流二极管为理想元件; 5) 忽略齿槽、换向过程和电枢反应等影响。 永磁同步电机的数学模型由电压方程、磁链方程、转矩方程和机械运动方程组成,在两相旋转坐标系下的数学模型如下: (l)电机在两相旋转坐标系中的电压方程如下式所示: d d s d d c q q q s q q c d di u R i L dt di u R i L dt ωψωψ?=+-????=++?? 其中,Rs 为定子电阻;ud 、uq 分别为d 、q 轴上的两相电压;id 、iq 分别为d 、q 轴上对应的两相电流;Ld 、Lq 分别为直轴电感和交轴电感;ωc 为电角速度;ψd 、ψq 分别为直轴磁链和交轴磁链。 若要获得三相静止坐标系下的电压方程,则需做两相同步旋转坐标系到三相

静止坐标系的变换,如下式所示。 cos sin 22 cos()sin() 33 22 cos()sin() 33 a d b q c u u u u u θθ θπθπ θπθπ ?? ? - ??? ?? ?? =--- ? ?? ?? ?? ?? ? +-+ ?? (2)d/q轴磁链方程: d d d f q q q L i L i ψψ ψ =+ ?? ? = ?? 其中,ψf为永磁体产生的磁链,为常数,0 f r e ω ψ=,而c r p ω ω=是机械角速度,p为同步电机的极对数,ωc为电角速度,e0为空载反电动势,其值为每项 倍。 (3)转矩方程: 3 2 e d q q d T p i i ψψ ?? =- ?? 把它带入上式可得: 3 () 2 33 () 22 e f q d q d q f q d q d q T p i L L i i p i p L L i i ψ ψ ?? =+- ?? =+- 对于上式,前一项是定子电流和永磁体产生的转矩,称为永磁转矩;后一项是转子突极效应引起的转矩,称为磁阻转矩,若Ld=Lq,则不存在磁阻转矩,此时,转矩方程为: 3 2 e f q t q T p i k i ψ == 这里, t k为转矩常数, 3 2 t f k pψ =。

同步电动机的起动分析

同步电动机的起动 1.同步电机的基本原理 同步发电机和其它类型的旋转电机一样,由固定的定子和可旋转的转子两大部分组成。一般分为转场式同步电机和转枢式同步电机。 图1.1给出了最常用的转场式同步发电机的结构模型,其定子铁心的内圆均匀分布着定子槽,槽内嵌放着按一定规律排列的三相对称交流绕组。这种同步电机的定子又称为电枢,定子铁心和绕组又称为电枢铁心和电枢绕组。 转子铁心上装有制成一定形状的成对磁极,磁极上绕有励磁绕组,通以直流电流时,将会在电机的气隙中形成极性相间的分布磁场,称为励磁磁场(也称主磁场、转子磁场) 气隙处于电枢内圆和转子磁极之间,气隙层的厚度和形状对电机内部磁场的分布和同步电机的性能有重大影响。 除了转场式同步电机外,还有转枢式同步电机,其磁极安装于定子上,而交流绕组分布于转子表面的槽内,这种同步电机的转子充当了电枢。图中用AX、BY、CZ三个在空间错开120 分布的线圈代表三相对称交流绕组。 图1.1同步电机结构模型 1.1工作原理 主磁场的建立:励磁绕组通以直流励磁电流,建立极性相间的励磁磁场,即建立起主

磁场。 载流导体:三相对称的电枢绕组充当功率绕组,成为感应电势或者感应电流的载体。 切割运动:原动机拖动转子旋转(给电机输入机械能),极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组(相当于绕组的导体反向切割励磁磁场)。 交变电势的产生:由于电枢绕组与主磁场之间的相对切割运动,电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。通过引出线,即可提供交流电源。 感应电势有效值:每相感应电势的有效值为E0 =4.44fNψ Φ 感应电势频率:感应电势的频率决定于同步电机的转速n和极对数p ,即 f=pn/60 交变性与对称性:由于旋转磁场极性相间,使得感应电势的极性交变;由于电枢绕组的对称性,保证了感应电势的三相对称性。 1.2同步转速 同步转速从供电品质考虑,由众多同步发电机并联构成的交流电网的频率应该是一个不变的值,这就要求发电机的频率应该和电网的频率一致。我国电网的频率为50Hz ,故有: n=60f/p=3000/p 要使得发电机供给电网50Hz的工频电能,发电机的转速必须为某些固定值,这些固定值称为同步转速。例如2极电机的同步转速为3000r/min,4极电机的同步转速为1500r/min,依次类推。只有运行于同步转速,同步电机才能正常运行,这也是同步电机名称的由来。 1.3运行方式 同步电机的主要运行方式有三种,即作为发电机、电动机和补偿机运行。作为发电机运行是同步电机最主要的运行方式,作为电动机运行是同步电机的另一种重要的运行方式。同步电动机的功率因数可以调节,在不要求调速的场合,应用大型同步电动机可以提高运行效率。近年来,小型同步电动机在变频调速系统中开始得到较多地应用。同步电机还可以接于电网作为同步补偿机。这时电机不带任何机械负载,靠调节转子中的励磁电流向电网发出所需的感性或者容性无功功率,以达到改善电网功率因数或者调节电网电压的目的。 分析表明,同步电机运行于哪一种状态,主要取决于定子合成磁场与转子主极磁场之间的夹角δ,δ称为功率角。

三相同步电机参数的测定

三相同步电机参数的测定 一、实验目的 掌握三相同步发电机参数的测定方法,并进行分析比较加深理论学习。 二、预习要点 1、同步发电机参数X d、X q、X d'、X q'、X d''、X q''、X0、X2各代表什么物理意义?对应什么磁路和耦合关系? 2、这些参数的测量有哪些方法?并进行分析比较。 3、怎样判别同步电机定子旋转磁场与转子的旋转方向是同方向还是反方向? 三、实验项目 1、用转差法测定同步发电机的同步电抗X d、X q。 2、用反同步旋转法测定同步发电机的负序电抗X2及负序电阻r2。 3、用单相电源测同步发电机的零序电抗X0。 4、用静止法测超瞬变电抗X d''、X q''或瞬变电抗X d'、X q'。 四、实验方法 1 2、屏上挂件排列顺序 D34-2、D51 3、用转差法测定同步发电机的同步电抗X d、X q。 (1) 按图5-6接线。同步发电机GS定子绕组用Y形接法。校正直流测功机MG按他励电动机方式接线,用作GS的原动机。R f选用R1上1800Ω电阻,并调至最小。R st选用R2上180Ω电阻,并调至最大。R选用R6上90Ω固定电阻。开关S合向R端。 (2) 把控制屏左侧调压器旋钮退到零位,功率表电流线圈短接。检查控制屏下方两边的电枢电源开关及励磁电源开关都须在“关”的位置。 (3)接通控制屏上的电源总开关,按下“启动”按钮,先接通励磁电源,后接通电枢电源,启动直流电动机MG,观察电动机转向。

图5-6 用转差法测同步发电机的同步电抗接线图 (4)断开电枢电源和励磁电源,使直流电机MG 停机。再调节调压器旋钮,给三相同步电机加一电压,使其作同步电动机起动,观察同步电机转向。 (5)若此时同步电机转向与直流电机转向一致。则说明同步机定子旋转磁场与转子转向一致,若不一致,将三相电源任意两相换接,使定子旋转磁场转向改变。 (6)调节调压器给同步发电机加5~15%的额定电压(电压数值不宜过高,以免磁阻转矩将电机牵入同步,同时也不能太低,以免剩磁引起较大误差)。 (7)调节直流电机MG 转速,使之升速到接近GS 的额定转速1500 r/min ,直至同步发电机电枢电流表指针缓慢摆动(电流表量程选用0.3A 档),在同一瞬间读取电枢电流周期性摆动的最小值与相应电压最大值,以及电流周期性摆动最大值和相应电压最小值。 (8)测此两组数据记录于表5-14中。 计算: 4、用反同步旋转法测定同步发电机的负序电抗X 2及负序电阻r 2。 (1) 将同步发电机电枢绕组任意两相对换,以改换相序使同步发电机的定子旋转磁场和转子转向相反。 (2) 开关S 闭合在短接端(图示下端),调压器旋钮退至零位。 (3) 接通控制屏上的钥匙开关,按下启动按钮,先接通励磁电源后接通电枢电源。启动直流电机MG,并使电机升至额定转速1500 r/min 。 min max max min 33I U X I U X d q ==

同步电机与异步电机的概念、区别及应用前景

异步电机与同步电机的控制原理,应用领域 和研究热点 班级: 学号: 姓名:

同步电机,和感应电机一样是一种常用的交流电机。特点是:稳态运行时,转子的转速和电网频率之间有不变的关系n=ns=60f/p,ns称为同步转速。若电网的频率不变,则稳态时同步电机的转速恒为常数而与负载的大小无关。同步电机分为同步发电机和同步电动机。现代发电厂中的交流机以同步电机为主。 工作原理 励磁绕组通以直流励磁电流,建立极性相间的励磁磁场,即建立起主磁场 运行方式 同步电机的主要运行方式有三种,即作为发电机、电动机和补偿机运行。作为发电机运行是同步电机最主要的运行方式,作为电动机运行是同步电机的另一种重要的运行方式。同步电动机的功率因数可以调节,在不要求调速的场合,应用大型同步电动机可以提高运行效率。近年来,小型同步电动机在变频调速系统中开始得到较多地应用。同步电机还可以接于电网作为同步补偿机。这时电机不带任何机械负载,靠调节转子中的励磁电流向电网发出所需的感性或者容性无功功率,以达到改善电网功率因数或者调节电网电压的目的。

永磁同步电机的调速主要通过改变供电电源的频率来实现。目前常用的变频调速方式有转速闭环恒压频比控制(v/f)、转差频率控制、基于磁场定向的矢量控制(Vector Control)以及直接转矩控制(Direct Torque Control)。 1.转速闭环恒压频比控制 转速闭环恒压频比控制是一种最常用的变频调速控制方法。该方法是通过控制V/f恒定,使磁通保持不变,并以控制转差频率来控制电机的转矩和转速。这种控制方法低速带载能力不强,须对定子压降实行补偿,因该控制方法只控制了电机的气隙磁通,不能调节转矩,故性能不高。但该方法由于实现简单、稳定可靠,调速方便,所以在一些对动态性能要求不太高的场合,如对通风机、水泵等的控制,仍是首选的方法。 2.转差频率控制 转差频率控制的突出优点就在于频率控制环节的输入是转差信号,而频率信号是由转差信号与实际转速信号相加后得到的,这样,在转速变化过程中,实际频率随着实际转速同步地上升或者下降。尽管转差频率控制能够在一定程度上控制电机转矩 3.矢量控制 矢量控制框图如图2 所示。 1971 年,西门子工程师Balschke 首次提出矢量控制理论,使交流电机控制理论获得了一次质的飞跃。其基本思想为:以转子磁链旋转空间矢量为参考坐标,将定子电流分解为相互正交的两个分量,一个与磁链同方向,代表定子电流励磁分量,另一个与磁链方向正交,代表定子电流转矩分量,分别对它们进行控制,获得像直流电动机一样良好的动态特性。因其控制结构简单,控制软件实现较容易,已被广泛应用到调速系统中。但矢量控制方法在实现时要进行复杂的坐标变换,并需准确观测转子磁链,而且对电机的参数依赖性很大,难以保证完全解耦,使控制效果大打折扣。

多电机速度同步控制

多电机速度同步控制 在传统的传动系统中,要保证多个执行元件间速度的一定关系,其中包括保证其间的速度同步或具有一定的速比,常采用机械传动刚性联接装置来实现。但有时若多个执行元件间的机械传动装置较大,执行元件间的距离较远时,就只得考虑采用独立控制的非刚性联接传动方法。下面以两个例子分别介绍利用PLC和变频器实现两个电机间速度同步和保持速度间一定速比的控制方法。 薄膜吹塑及印刷机组的主要功能是,利用挤出吹塑的方法进行塑料薄膜的加工,然后经过凹版印刷机实现对薄膜的印刷,印刷工艺根据要求不同可以采用单面单色、单面多色、双面单色或双面多色等方法。在整个机组中,有多个电机的速度需要进行控制,如挤出主驱动电机、薄膜拉伸牵引电机、印刷电机以及成品卷绕电机等。电机间的速度有一定的关系,如:挤出主电机的速度由生产量要求确定,但该速度确定之后,根据薄膜厚度,相应的牵引速度也就确定,因此挤出速度和牵引速度之间有一确定的关系;同时,多组印刷胶辘必须保证同步,印刷电机和牵引电机速度也必须保持同步,否则,将影响薄膜的质量、印刷效果以及生产的连续性;卷绕电机的速度受印刷速度的限制,作相应变化,以保证经过印刷的薄膜能以恒定的张力进行卷绕。 在上述机组的传动系统中,多组印刷胶辘的同步驱动可利用刚性的机械轴联接,整个印刷胶辘的驱动由一台电机驱动,这样就保证了它们之间的同步。印刷电机的速度必须保证与牵引电机的速度同步,否则,在此两道工艺之间薄膜会出现过紧或过松的现象,影响印刷质量和生产的连续性。但是印刷生置与牵引装置相距甚远,无法采用机械刚性联接的方法。为实现牵引与印刷间的同步控制,牵引电机和印刷电机各采用变频器进行调速,再用PLC对两台变频器直接控制。 牵引电机和印刷电机采用变频调速,其控制框图如图1所示。在这个闭环控制中,以牵引辘的速度为目标,由印刷电机变频器调节印刷辘速度来跟踪牵引辘的速度。利用旋转编码器1和旋转编码器2分别采集上述两个电机的脉冲信号(编码器位置参见图3),并送到PLC的高速计数口或接在CPU的IR00000~IR00003。以这两个速度信号数据为输入量,进行比例积分(PI)控制算法,运算结果作为输出信号送PLC的模拟量模块,以控制印刷电机的变频器。这样,就可以保证印刷速度跟踪牵引速度的变化而发生变化,使两个速度保持同步。

同步电机和异步电机的区别

摘要:目前,随着同步电机在调速性能方面的逐渐改善,已在大容量变频调速领域内广泛使用。在高速列车上,法国率先采用同步牵引电机,它的功率因数可接近1,解决了异步电机功率因数低的问题。本文针对同步电机和异步电机在轨道调速系统中的差异进行了分析。 关键词:同步电机;异步电机;功率因数;变频调速; 1.引言 随着同步电机的调速性能和控制精度的提高,同步电机在高速列车的牵引传动领域中也逐渐占据一席之地,例如,法国TGV的牵引电机采用的都是同步电机。 由于异步电机功率因数低(基本都在0.9以下)是一个很难克服的缺陷,而同步电机理想功率因数可以到达1,例如法国TGV的功率因数可以达到0.99,除此以外,同步电机还有容量大、转速恒定等优点,因此,同步电机在牵引传动领域中还有很大的发展空间。 同步电动机在调速系统中的缺点正逐渐被解决,例如现在通常采用永磁同步电机,避免同步电机的励磁装臵引发的问题和增加的维护工作量。但是,同步电机在调速方面略逊于异步电机,且结构较复杂,成本较高,因此,异步电机在牵引传动领域仍占优势。 2.感应电机的工作原理 定子中通以三相电流产生旋转磁场,由于感应电机的转子绕组是

自行闭合的绕组,根据电磁感应原理,转子绕组中会产生感应电流,感应电流与旋转磁场相互作用产生电磁转矩。正常情况下,感应电机的转子转速总是略低或略高于旋转磁场的转速。感应电机的运行状态与转差率有关,s>1为电磁制动状态,0

永磁同步电机与异步电机性能比较

永磁同步电机与异步电机性能比较 永磁同步电机与异步电机相比,具有明显的优势,它效率高,功率因素高,能力指标好,体积小,重量轻,温升低,技能效果显著,较好地提高了电网的品质因素,充分发挥了现有电网的容量,节省了电网的投资,它较好地解决了用电设备中“大马拉小车”现象。 1. 效率及功率因素 异步电机在工作时,转子绕组要从电网吸收部分电能励磁,消耗了电网电能,这部分电能最终以电流在转子绕组中发热消耗掉,该损耗约占电机总损耗的20~30%,它使电机的效率降低。该转子励磁电流折算到定子绕组后呈感性电流,使进人定子绕组中的电流落后于电网电压一个角度,造成电机的功率因数降低。另外,从永磁同步电机与异步电机的效率及功率因数曲线(图1)可以看出,异步电动机在负载率(=P2/P n)<50%时,其运行效率和运行功率因数大幅度下降,所以一般都要求其在经济区内运行,即负载率在75%-100%之间。 (a) η--( P2/P n) (b) ? cos--( P2/P n) 图1 永磁同步电动机与异步电动机的效率和功率因数 1. 异步起动永磁同步电动机 2.异步电动机 永磁同步电机在转子上嵌了永磁体后,由永磁体来建立转子磁场,在正常工作时转子与定子磁场同步运行,转子中无感应电流,不存在转子电阻损耗,只此一项可提高电机效率

4%~50%。由于在水磁电机转子中无感应电流励磁,定子绕组有可能呈纯阻性负载,使电机功率因数几乎为1.从永徽同步电机与异步电机的效率及功率因数曲线(图1)可以看出,永磁同步电机在负载率>20%时,其运行效率和运行功率因数随之变化不大,且运行效率>80%. 2. 起动转矩 异步电机起动时,要求电机具有足够大的起动转矩,但又希望起动电流不要太大,以免电网产生过大的电压降落而影响接在电网上的其他电机和电气设备的正常运行。此外,起动电流过大时,将使电机本身受到过大电做力的冲击,如果经常起动,还有使绕组过热的危险。因此,异步电机的起动设计往往面临着两难选择。 永磁同步电机一般也采用异步起动方式,由于永磁同步电机正常工作时转子绕组不起作用,在设计永磁电机时,可使转子绕组完全满足高起动转矩的要求,例如使起动转矩倍数由异步电机的1.8倍上升到2.5倍,甚至更大,较好地解决了动力设备中“大马拉小车”的现象。 3. 工作温升 由于异步电机工作时,转子绕组有电流流动,而这个电流完全以热能的形式消耗掉,所以在转子绕组中将产生大量的热量,使电机的沮度升高,影响了电机的使用寿命。 由于永磁电机效率高,转子绕组中不存在电阻损耗,定子绕组中较少有或几乎不存在无功电流,使电机温升低,延长了电机的使用寿命。 4.对电网运行的影响 因异步电机的功率因数低,电机要从电网中吸收大量的无功电流,造成电网、翰变电设备及发电设备中有大量无功电流,进而使电网的品质因数下降,加重了电网及枪变电设备及发电设备的负荷,同时无功电流在电网、翰变电设备及发电设备中均要消耗部分电能,造成电力电网效率变低,影晌了电能的有效利用。同样由于异步电机的效率低,要满足翰出功率的耍求,势必要从电网多吸收电能,进一步增加了电两能量的损失,加重了电网负荷。 在永磁电机转子中无感应电流励班,电机的功率因数高,提高了电网的品质因数,使电网中不再需安装补偿器。同时,因永磁电机的高效率,也节约了电能。

同步电机的控制原理

同步电机的控制原理 一、控制原理 主机结构,包括定子、转子以及控制系统。 定子和异步电机完全相同。转子和线绕异步电机转子相同,有三个线圈,其中两个是励磁绕组,一个是阻尼绕组。励磁绕组通直流电,形成和定子对应的转子磁极,转子磁极在定子旋转磁场的作用下旋转,和定子保持同步。阻尼绕组的作用是防止已进入同步运转的电机失步。 启动状态下,转子的三个绕组起异步启动作用,产生感应电流,使电机逐步升速,直到接近于投磁前的亚同步状态。电机被拉入同步以前,两个励磁绕组经凸轮控制器串联,阻尼绕组经线路转换开关自成回路,这时通入直流电,把异步运转的电机强行拉入同步。 同步运转状态下,阻尼绕组和旋转磁场之间没有相对运动,不产生电流;失步状态下,阻尼绕组和旋转磁场之间有相对运动,产生电流和电动力,电动力的方向刚好和电机失步的方向相反,因此能起到阻止电机失步的作用。 控制系统包括一次系统控制回路和二次系统控制回路两部分。 一次系统控制回路主要是一台六氟化硫开关和一系列保护。有差动保护,过流保护,低电压保护,接地方向保护。 差动保护针对的是定子内部的短路或接地,定子内部短路或接地时,差动保护动作。过流保护主要保护电机的过载,在过载情况下动作。低电压保护在电网出现较长时间低电压情况下动作。接地方向保护在6kV单相完全接地或不完全接地情况下动作。各种保护动作,在切断主回路的同时,也切断直流回路。 二次回路包括励磁控制和启动回路。励磁控制是一套可控硅系统,功能和直流电机控制系统类似而较为简单,没有那么多反馈控制环,只有一个电流反馈控制环; 另外有联锁回路和失步、失磁、过激保护回路。励磁投入必须具备一定条件,如各种保护都没有动作,慢动电机处于脱开的位置,电机启动已进入亚同步状态的信号已送出,等。根据这些条件来准备控制可控硅的投入时间就是连锁,相应的回路称为连锁回路。 相对于一次回路的保护而言,失步、失磁和过激保护属于二次回路的保护。失步保护保护电动的失步。电机失步的破坏性很大,形成的异步力量能剪切转子线圈,所以这个保护功能必须可靠,否则一旦发生失步,后果很严重。该回路检测定子电流、电压。 众所周知,电机运行在功率因数超前状态,定子电流比定子电压滞后;运行在功率因数滞后状态,定子电流比定子电压超前。不论超前还是滞后,6kV回路的电流波和电压波之间都没有相对运动。如果电机失步,电机的电流波和电压波之间立即产生来来回回的相对运动,失步检测回路即捕捉此电流波和电压波来回运动时重合的脉冲。重合一次证明失步一次,重合两次失步保护动作。 失磁是欠激的极限状态,不清楚为什么有失磁保护而没有欠激保护,请各位探讨。失磁信号和过激信号的确定都通过比较放大器实现,比较放大器的给定可以调整。 二、启动过程 同步电机启动必须满足三个条件:1、继电器30C不激磁(过电流保护50/51未动作,接地方向继电器67G未动作,差动继电器87未动作,欠压继电器27未动作,故障继电器86X未动作,激磁变压器一次侧空气开关未跳,故障包括:失磁,失步,过激,启动限时,凸轮控制器及线路转换开关过载保护49AX,慢动电机总空气开关,慢动抱闸空气开关,慢动热保护49I,可控硅风机开关,及其热保护49FX,

同步异步变频电动机的区别与原理

通俗来讲就是:电动机通电以后,就产生一个旋转磁场,这个旋转磁场切割转了的导线,产生力,电动机就转起来.但转子的速度总比旋转磁场的要慢一些,也就是不同步,所以就叫 异步电动机. 5 `3 d7 z9 g* |: {4 r, H5 _: r* m1.三相交流异步电 动机的工作原理是什么? * q; Y) m; j- u5 r; u+ [ k( T是由电磁力产生电力矩.2由于导体产生的电磁力矩方向与磁极旋转的方向相同,所以转子就跟随磁极旋转,这就是异步电动机的工作原理. 4 `, J3 U+ Q' `3 r6 E+ U6 r2.三相交流异步电动机的 调速方式有那些? 4 N( m! s, T9 ~ 改变电源频率.2.改变电动机的磁极对数.3. 改变电动机的转差率. 2 N, n0 ]/ X3 x# N& t& Y 同步电机就是靠励磁电流运行的,如果没有励磁,电机就是异步的.励磁是加在转子上的直流系统,它的旋转速度和极性与定子是一致的,如果励磁出现问题,电动机就会失步,调整不过来,触发保护“励磁故障”电动机跳闸 , Q/ l- k4 n6 J6 Q6 G说的白一点,励磁电流就是同步电机转子中流过的电流(有了这个电流,使转子相当于一个电磁铁,有N极和S极),在正常运行时,这个电流是由外部加在转子上的直流电压产生的.以前这个直流电压是由直流电动机供给,现在大多是由可控硅整流后供给.我们通常把可控硅

整流系统称为励磁装置. 9 F& a+ j' \8 m3 n8 m4 d 1、防爆电机一般应用在易燃易爆的场合. + Z- L+ a% y$ j3 | 2、防爆电机接线盒的密封较普通电机要好. , K; R* S5 ~9 j/ T3、防爆电机防护等级最低为IP55,而普通电机有IPIP23、IP44、IP54、IP55、IP56不等,故而从外 形可以分辨出. 2 j& Q$ {. ~ F 3 Y) ]7 Z下面详细介绍防爆电 机: ( @2 F. z9 H3 N. a: h 防爆电机是一种可以在易燃易爆厂所使用的一种电机,运行 时不产生电火花. 0 g) Z, b! \2 ]- ]' f8 e防爆电机主要用于煤矿、石油天然气、石油化工和化学工业.此外,在纺织、冶金、城市煤气、交通、粮油加工、造纸、医药等部门也被广泛应用.防爆电机作为主要的动力设备,通常用于驱动泵、风机、压缩机和其他传动机械. 0 g1 Z3 }1 g! a1 ]- G 随着科技、生产的发展,存在爆炸危险的场所也在不断增加.例如,食用油生产过去是用传统的压榨法工艺,20世纪70年代以后,我国开始引进国外先进的浸出油工艺,但此工艺中要使用含有己烷的化学溶剂,己烷是易燃易爆物质;因此浸出油车间就成了爆炸危险场所,需要使用防爆电机和其他防爆电气产品.又如,近年来我国公路发展迅速,一大批燃油加

永磁同步电机基础知识

(一) P M S M 的数学模型 交流电机是一个非线性、强耦合的多变量系统。永磁同步电机的三相绕组分布在定子上,永磁体安装在转子上。在永磁同步电机运行过程中,定子与转子始终处于相对运动状态,永磁体与绕组,绕组与绕组之间相互影响,电磁关系十分复杂,再加上磁路饱和等非线性因素,要建立永磁同步电机精确的数学模型是很困难的。为了简化永磁同步电机的数学模型,我们通常做如下假设: 1) 忽略电机的磁路饱和,认为磁路是线性的; 2) 不考虑涡流和磁滞损耗; 3) 当定子绕组加上三相对称正弦电流时,气隙中只产生正弦分布的磁势,忽略气隙中的高次谐波; 4) 驱动开关管和续流二极管为理想元件; 5) 忽略齿槽、换向过程和电枢反应等影响。 永磁同步电机的数学模型由电压方程、磁链方程、转矩方程和机械运动方程组成,在两相旋转坐标系下的数学模型如下: (l)电机在两相旋转坐标系中的电压方程如下式所示: 其中,Rs 为定子电阻;ud 、uq 分别为d 、q 轴上的两相电压;id 、iq 分别为d 、q 轴上对应的两相电流;Ld 、Lq 分别为直轴电感和交轴电感;ωc 为电角速度;ψd 、ψq 分别为直轴磁链和交轴磁链。 若要获得三相静止坐标系下的电压方程,则需做两相同步旋转坐标系到三相静止坐标系的变换,如下式所示。 (2)d/q 轴磁链方程: 其中,ψf 为永磁体产生的磁链,为常数,0f r e ωψ=,而c r p ωω=是机械角速度,p 为同步电机的极对数,ωc 为电角速度,e0为空载反电动势,其值为每项 倍。 (3)转矩方程: 把它带入上式可得: 对于上式,前一项是定子电流和永磁体产生的转矩,称为永磁转矩;后一项是转 子突极效应引起的转矩,称为磁阻转矩,若Ld=Lq ,则不存在磁阻转矩,此时,转矩方程为: 这里,t k 为转矩常数,32 t f k p ψ=。 (4)机械运动方程: 其中,m ω是电机转速,L T 是负载转矩,J 是总转动惯量(包括电机惯量和负载惯量),B 是摩擦系数。 (二) 直线电机原理 永磁直线同步电机是旋转电机在结构上的一种演变,相当于把旋转电机的定子和动子沿轴向剖开,然后将电机展开成直线,由定子演变而来的一侧称为初级,转子演变而来的一侧称为次级。由此得到了直线电机的定子和动子,图1为其转变过程。

大型高压同步电动机

大型高压同步电动机,由于其具有一系列优点,特别是能向电网发送无功功率,改善电网质量,在各行各业得到广泛应用。我公司球磨机用同步电动机曾在一段时期内频繁损坏,直接影响到我公司的生产和设备的安全运行。因此正确分析判断同步电机的故障原因,并提出相应对策,就成了我们的当务之急。 一、事故征象 我公司现有16台1300KW/6KV同步电动机。在2000年以前平均每年要出现2~3次电机烧损的事故。其事故主要征象为:定子绕组端部绑线崩断,电机定子绕组过热,起动绕组笼条开焊、断裂,电机起动及运行中出现异常声响,经常启动失败等现象。 尤其是在1999年1月12日我公司7#同步电动机运行过程中突然放炮,造成7#同步电动机定子线圈局部严重烧坏,高压电缆接头烧损,电流互感器崩坏,由于7#同步机脱扣装置拒动,保护不能正常动作,持续大电流引起密地变电所密27选Ⅱ线保护动作跳闸,影响到选Ⅱ所带其它用电设备停机。 二、事故原因的基本判断分析 1、电机质量分析: 电机的正常使用寿命一般应在20年左右。统计我公司所损坏的同步电动机,运行寿命大多在10年以下,尤其是这台7#同步电动机大修后,投运仅4个月便出现了这次放炮烧损事故。 在事故分析中,部分电气技术人员将事故的主要原因归结到电机的大修上。这种大面积的电机损害事故,将事故原因归结到电机质量上,我对此提出异议。建议将视线转移到对励磁系统的分析上;事实证明,电机修理厂在电机返修中对其重点部位进行了种种加强措施,甚至于提高了绝缘等级,但效果并不显著。损坏事故仍不断出现。 2、励磁系统原因分析: 针对同步电动机起动运行过程中发生异常声响、电机定子绕组过热、起动绕组笼条开焊、断裂等诸多现象,在排除电机质量原因引起事故的条件下,有必要对现行的励磁系统进行合理的分析,从而找出电机频繁损坏的真正原因:励磁系统设计不合理。 三、励磁系统存在的主要问题与电机故障原因的内在联系 1、励磁装置起动回路设计不合理,使同步电机经常处在脉振情形下起动。 原主电路为桥式半控励磁装置,其原理图如图1所示。 电机在起动过程中,在转子线圈内将感应一交变电势,其正半波通过ZQ形成回路,产生+if;而其负半波则通过KQ及RF形成回路,产生-if。由于负载电路不对称,形成+if与-if 电流不对称,if曲线如图2所示。电机定子电流因此也产生强烈脉振,其曲线如图3。电机因而遭受到脉振转矩的强烈振动。造成整个厂房大厅内都可以听到电机起动过程发出的强烈振动声。这种声音一直持续到电机起动结束才消失。

同步电机与异步电机区别说的非常好修订稿

同步电机与异步电机区别说的非常好 公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]

一、同步电机和异步电机在设计上的不同: ①同步与异步的最大区别就在于看他门的转子速度是不是与定子旋转的磁场速度一致,如果转子的旋转速度与定子是一样的,那就叫同步电动机,如果不一致,就叫异步电动机。。。 ②当极对数一定时,电机的转速和频率之间有严格的关系,用电机专业术语说,就是同步。异步电机也叫感应电机,主要作为电动机使用,其工作时的转子转速总是小于同步电机。 ③所谓“同步”就是电枢(定子)绕组流过电流后,将在气隙中形成一旋转磁场,而该磁场的旋转方向及旋转速度均与转子转向,转速相同,故为同步。 异步电机的话,其旋转磁场与转子存在相对转速,即产生转距。 二、为什么会同步,为什么会不同步呢? 同步电机和异步电机的定子绕组是相同的,主要区别在于转子的结构。同步电机的转子上有直流励磁绕组,所以需要外加励磁电源,通过滑环引入电流;而异步电机的转子是短路的绕组,靠电磁感应产生电流。相比之下,同步电机较复杂,造价高。 同步和异步电机均属交流动力电机,是靠50Hz交流电网供电而转动。异步电机是定子送入交流电,产生旋转磁场,而转子受感应而产生磁场,这样两磁场作用,使得转子跟着定子的旋转磁场而转动。其中转子比定子旋转磁场慢,有个转差,不同步所以称为异步机。而同步电机定子与异步电机相同,但其转子是人为加入直流电形成不变磁场,这样转子就跟着定子旋转磁场一起转而同步,始称同步电机。 简单的说就是:异步电机的转子上没加直流励磁电流,同步电机的转子上加了一个直流励磁电流使转子的转速与定子与转子切割产生的磁场转速一致。 三、同步发电机转子为什么要通入直流励磁电流,而不通入交流励磁电流? 按工频50HZ考虑,转子通入直流励磁电流,可在定子绕组中感应出50HZ电势。 转子通入交流励磁电流后,可分解为正向与反向两个旋转磁场,正向旋转磁场旋转速度与转子旋转速度迭加,在定子绕组中感应出100HZ电势;反向旋转磁

多台电机同步调速器的应用

多台电机同步调速器的应用 (TB-4同步控制器使用说明书) 同步控制是工业控制中常见的控制方式,传统的机械同步控制由于精度和可调性差而逐渐减少,我所开发的TB-4 同步控制器由于控制精度高,输出模拟量可选性多,能多台同步器并联使用, 等优点而在电线电缆, 皮革, 钢铁, 纺织, 造纸, 等一些需要电机同步同速和同步非同速控制的行业被大量应用。TB-4 同步控制器就其工作原理而言,实际上是一台具有4 路直流模拟量(电压或电流)控制信号输出的信号发生器。 技术参数; 自动控制输入:0-5VDC 。0-10V DC 手动控制:主调10K 电位器 模拟量输出四组电压型;0-5VDC . 1-5VDC. 0-10V . 2-10V 。 模拟量输出四组电压型:0-10ma. 0-20ma .2-10ma.4-20ma 软启动时间调节:0-60 秒 控制电机台数;4-48 台 可接口调速器:力矩电机控制器,直流电机调速器,变频器,电磁电机调速器,等可调速电机控制器。 外型尺寸 原理示意图

同步器的技术及其特点 TB-4 同步器,内部采用MAXI 公司的是最新12 位D/A ,A/D 转换电路,他能通过主调电位器同时输出 4 组电压量或电流量信号,这四组信号可通过4 个多圈微调电位器,在原有主调电位器调节输出的(电压或电流)基础上增加或衰减,以达到多台电机的同步同速和同步非同速控制。 软启动曲线图 该控制器具有输出模拟量(电压或电流)随时间线性上升功能,调节机器内部电位器W1 可使上升时间,0-60秒线性调节(图 1 ) 注:V/I 输出电压和电流,ms 启动时间 应用举例:

同步电机课后习题参考答案

14- 1 水轮发电机和汽轮发电机结构上有什么不同,各有什么特点? 14- 2 为什么同步电机的气隙比同容量的异步电机要大一些? 14-3 同步电机和异步电机在结构上有哪些异同之处? 14-4 同步发电机的转速为什么必须是常数?接在频率是50Hz 电网上,转速为150r/min 的水轮发电机的极数为多少? 14-5 一台三相同步发电机S N=10kVA,cosφN=0.8(滞后),U N=400V,试求其额定电流I N 和额定运行时的发出的有功功率P N 和无功功率Q N。 14-6 同步电机在对称负载下稳定运行时,电枢电流产生的磁场是否与励磁绕组匝链?它会在励磁绕组中感应电势吗? 14-7 同步发电机的气隙磁场在空载状态是如何激励的,在负载状态是如何激励的? 14-8 隐极同步电机的电枢反应电抗与与异步电机的什么电抗具有相同的物理意义? 14-9 同步发电机的电枢反应的性质取决于什么,交轴和直轴电枢反应对同步发电机的磁场有何影响? 答案: 14-3 2p=40 14-4 I N =14.43A ,P N =8kW ,Q N=6 kvar 1 / 9

2 / 9 15- 1 同步电抗的物理意义是什么?为什么说同步电抗是与三相有关的电抗,而它的值又是每 相 的值? 15- 2 分析下面几种情况对同步电抗有何影响: (1)铁心饱和程度增加; (2)气隙增大; (3) 电枢绕组匝数增加; ( 4)励磁绕组匝数增加。 15-9 (1) E 0 =2.236 , (2) I =0.78 ( 补充条件: X*S 非=1.8) 15-10 (1) E 0 =1.771, E 0 =10.74kV , 18.4 15-11 E 0 2.2846 , E 0 13.85kv , 32.63 15-12 E 0 12534.88v , 57.42 , I d 387.61A , I q 247.7A 16- 1 为什么同步发电机的稳态短路电流不大,短路特性为何是一直线?如果将电机的转速降 到 0.5n 1 则短路特性,测量结果有何变化? 16- 2 什么叫短路比,它与什么因素有关? 16- 3 已知同步发电机的空载和短路特性,试画图说明求取X d 非 和 Kc 的方法。 16-4 有一台两极三相汽轮同步发电机,电枢绕组 Y 接法,额定容量 S N =7500kV A ,额定 电压 U N N 短路实验测得 k N 时, fk ,零功率因数实验 I=I N ,U=U N 时测得 fN0 试求:(1)通过空载特性和短路特性求出 X d 非和短路比;(2)通过空载特性和零功率因数特性 求出 X σ和 I fa ;(3)额定运行情况下的 I fN 和 u 。 16-5 一台 15000kVA 的 2 极三相 Y 联接汽轮发电机, U N 10.5kV ,cos N 0.8(滞 * *d p a 1(2)额定负载时的励磁电流标么值。

浅析两台异步电机的同步控制

龙源期刊网 https://www.docsj.com/doc/bd6347547.html, 浅析两台异步电机的同步控制 作者:殷雄 来源:《科技资讯》2012年第02期 摘要:在两台异步电机(分别命名为1#,2#,下同)的控制中,以1#电机为基准,采用基 于PLC技术的变频控制,根据根据负载需要,不断改变1#电机的转速,为了达到两台异步电机的同步运行,以1#电机的转速为给定量,2#电机的转速为随动量,也采用基于PLC技术的闭环变频控制。从而实现两台异步电机的精确同步运行,也达到了节能之目的。 关键词:异步电机同步控制节能 中图分类号:TPO文献标识码:A文章编号:1672-3791(2012)01(b)-0134-01 随着国民经济的发展,生产过程中的机械化程度不断提高,而机械化程度的不断提高与电机特别是异步电机的广泛应用和精确控制是密不可分的。在海绵、塑料制品和钢铁行业生产过程中,对异步电机的同步控制要求十分高。例如:在海绵发泡过程中,必须保证两台电机转速的同步,如果2#电机的转速大于1#电机的转速,就会造成切断机刀架拉坏,如果2#电机的转速小于1#电机的转速就不能切断海绵。这两种情况在实际生产中是不允许的,因为这会造成 设备的损坏和产品的报废,从而造成经济损失,影响企业的效益。本文依据负载需要对两台电机采用闭环PLc变频控制,从而实现两台异步电机的转速同步控制,以满足工业生产的需要。 1基于PLC技术的1#电机转速变频控制的实现 先令1#电机以最低频率(35Hz)进行启动,当电机启动后,依据生产需要,不断改变电机转速的给定值,并将给定值输入PLC相应模块,与1#电机的相连的测速电机对1#电机进行测速,并将所测的速度值也输入PLC相应模块,让PLC进行判断。如果测速电机所测的速度大于给定速度时,那么PLC向1#电机的变频器发出无极降速的指令,从而让1#电机的变频器降低频率进而降低转速;如果测速电机所测的速度小于给定速度时,那么PLC向1#电机的变频器发出无极升速的指令,从而让1#电机的变频器提高频率进而升高转速。其PLC闭环控制原理图如图1所示,其PLC闭环控制流程图如图2所示。

伺服电机同步控制技术在印刷行业的应用

伺服电机同步控制技术在印刷行业的应用 在印刷机械行业中,多电机的同步控制是一个非常重要的问题。由于印刷产品的特殊工艺要求,尤其是对于多色印刷,为了保证印刷套印精度(一般≤0.05mm),要求各个电机位置转差率很高(一般≤0.02%)。在传统的印刷机械中,以往大都采用以机械长轴作为动力源的同步控制方案,但机械长轴同步控制方案易出现振荡现象,各个机组互相干扰,而且系统中有许多机械零件,不方便系统维护和使用。随着机电一体化技术的发展,现场总线技术不断应用到各个领域并得到了广泛的应用。本文针对机组式印刷机械的同步需求,提出了一种基于CAN现场总线的同步控制解决方案,并得以验证。 一、无轴传动印刷机控制系统的同步需求 机组式卷筒印刷机一般由给纸机组、印刷机组、张力机组、加工机组和复卷机组等机组组成。在传统的有轴传动印刷机中,动力源由异步电机通过皮带轮带动一根机械长轴(约10-20m),然后通过长轴带动各机组的齿轮、凸轮、连杆等传动元件,再通过传动元件带动设备的执行元件完成设备的输人、输出任务。 卷筒印刷机要求印刷速度为300m/min,套印精度≤0.03mm,为了满足套印精度,要求在各个机组定位精度≤0.03 mm。在印刷机印刷过程中,要求各机组轴与机械长轴保持一定的同步运动关系,能否很好的实现各个机组轴的同步关系,将直接影响到印刷速度、套印精度等。其中,给纸机组、印刷机组要求与主轴转动速度成一定的比例关系,张力机组根据不同的印刷速度调整张力系数,加工机组需要与主轴保持凸轮运动关系,而复卷机组的运动规律,要求随着纸卷直径的增大而减小。 我们把机械长轴作为主轴(参考轴),各印刷机组轴为从动轴,如图1,各从动轴与主轴要满足同步关系θ1=f1(θ),θ2=f2(θ),θ3=f3(θ)···,其中,θ为主轴位置转角,θ1、θ2、θ3···为从动轴位置转角。 二、同步控制系统设计

如何区分异步电机和同步电机

异步电机(感应电机)的工作原理是通过定子的旋转磁场在转子中产生感应电流,产生电磁转矩,转子中并不直接产生磁场.因此,转子的转速一定是小于同步速的(没有这个差值,即转差率,就没有转子感应电流),也因此叫做异步电机. 而同步电机转子本身产生固定方向的磁场(用永磁铁或直流电流产生),定子旋转磁场"拖着"转子磁场(转子)转动,因此转子的转速一定等于同步速,也因此叫做同步电机. 作为电动机时,大部分是用异步机;发电机都是同步机。 同步电机和异步电机的区别三相交流电通过一定结构的绕组时,要产生旋转磁场.在旋转磁场的作用下,转子随旋转磁场旋转.如果转子的转速同旋转磁场的转速完全一致,就是同步电机;如果转子的转速小于磁场转速,也就是说两者不同步,就是异步电机.异步电机结构简单,应用广泛.同步电机要求转子有固定的磁极(永磁或电磁),如交流发电机和同步交流电动机. 电机的转速(定子转速)小于旋转磁场的转速,从而叫为异步电机。它和感应电机基本上是相同的。s=(ns-n)/ns。s为转差率, ns为磁场转速,n为转子转速。 基本原理:(1)当三相异步电机接入三相交流电源时,三相定子绕组流过三相对称电流产生的三相磁动势(定子旋转磁动势)并产生旋转磁场。 (2)该旋转磁场与转子导体有相对切割运动,根据电磁感应原理,转子导体产生感应电动势并产生感应电流。 (3)根据电磁力定律,载流的转子导体在磁场中受到电磁力作用,形成电磁转矩,驱动转子旋转,当电动机轴上带机械负载时,便向外输出机械能。 特点: 优点:结构简单,制造方便,价格便宜,运行方便。 缺点:功率因数滞后,轻载功率因数低,调速性能稍差。 主要做电动机用,一般不做发电机! 异步电机是一种交流电机,其负载时的转速与所接电网的频率之比不是恒定关系。异步电机包括感应电机、双馈异步电机和交流换向器电机。感应电机应用最广,在不致引起误解或混淆的情况下,一般可称感应电机为异步电机。 普通异步电机的定子绕组接交流电网,转子绕组不需与其他电源连接。因此,它具有结构简单,制造、使用和维护方便,运行可靠以及质量较小,成本较低等优点。异步电机有较高的运行效率和较好的工作特性,从空载到满载范围内接近恒速运行,能满足大多数工农业生产机械的传动要求。异步电机还便于派生成各种防护型式,以适应不同环境条件的需要。异步电机运行时,必须从电网吸取无功励磁功率,使电网的功率因数变坏。因此,对驱动球磨机、压缩机等大功率、低转速的机械设备,常采用同步电机。由于异步电机的转速与其旋转磁场

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