《微特同步电动机》PPT课件

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1、第五章微特同步电动机控制电机第一节永磁同步电动机第二节磁阻同步电动机第三节磁滞同步电动机第四节低速同步电动机*第五节微特同步电动机的选用1在一些自动控制系统中，往往要求伺服电动机具有恒定不变的转速，即要求电动机的转速不随负载和电压的变化而改变。同步电动机就是具有这种特点的电动机，稳态运行时它的转子转速与定子电流的频率严格满足如下关系第五章微特同步电动机（5-1）旋转磁场的同步转速电机极对数2作为交流伺服电动机，按照转子结构的不同，同步电动机主要可分为永磁式、磁阻式和磁滞式三种。这些微特同步电动机的共同特点，就是转子上没有励磁绕组，取消了电励

2、磁同步电动机的滑环和电刷，因而结构简单，运行可靠，维护方便，并且效率较高。第五章微特同步电动机3第一节永磁同步电动机世界上第一台电机就是永磁电机，但是早期的永磁材料磁性能很差，致使永磁电机体积很大，非常笨重，因而很快就为电励磁式电机所取代。近年来，随着稀土永磁材料的快速发展，特别是第三代稀土永磁材料钕铁硼（NdFeB）的问世，给永磁电机的研究和开发带来了新的活力。从上世纪80年代初开始，各工业发达国家竟相研制高性能永磁电机，其中永磁同步电动机以其高效节能的优点而倍受关注。第五章微特同步电动机4一、永磁材料简介第五章微特同步电动机5稀土永磁材

3、料的退磁曲线近似为一条直线，这对于永磁电机工作点的稳定，以及永磁电机的设计和分析都是十分有利的。矫顽磁动势和内禀漏磁导可由下式计算第五章微特同步电动机（5-2）剩余磁密矫顽力6二、基本结构第五章微特同步电动机7永磁同步电动机无需再由直流电源提供励磁电流，不仅无励磁损耗以及与集电环、电刷有关的损耗，而且可以提高功率因数，使电机的标观效率（效率×功率因数）大为提高，具有显著的节能效果。永磁同步电动机的无刷结构是其另一个突出的优点，与一般电励磁同步电动机相比，永磁体宛如一个集成块，集励磁电源、引入装置（集电环、电刷）和励磁绕组于一体，使转子结构得

4、以简化。不仅如此，采用性能优良的永磁材料可以减小永磁体体积，使转子磁路结构灵活多样，以适应不同技术要求的需要。第五章微特同步电动机8三、工作原理第五章微特同步电动机9四、运行特性1.参数关系同步电动机的主要参数是直、交轴同步电抗，它们的大小关系决定于直、交轴磁路的磁阻情况。在永磁同步电动机中，一般情况下第五章微特同步电动机10第五章微特同步电动机112.矩角特性按照电励磁同步电动机的推导方法，可以得到永磁同步电动机的电磁转矩第五章微特同步电动机（5-3）同步机械角频率励磁转矩磁阻转矩12上式说明，在电源电压U1和频率f1保持不变时，永磁同步

5、电动机的电磁转矩Te仅是功率角θ的函数。第五章微特同步电动机励磁转矩磁阻转矩合成转矩13五、起动问题当由工频电源直接供电时，由于定子旋转磁场与转子永磁体磁场之间有相对转动，不能产生恒定方向的电磁转矩，造成起动困难。第五章微特同步电动机14造成永磁同步电动机不能直接起动的原因可归结为：(1)转子本身一定的惯性；(2)起动瞬间定、转子磁场之间转速相差过大。如果是电励磁同步电动机，可以把励磁绕组短接（必须串入一较大电阻）而顺利起动，而永磁同步电动机显然无法采用这种方法。为克服这一困难，永磁同步电动机的转子一般设计成磁钢内埋式结构，转子表面装有和异

6、步电动机相似的笼型绕组（如图5-2所示），称为自起动永磁同步电动机。第五章微特同步电动机15当永磁同步电动机起动时，依靠笼型绕组产生如同异步电动机工作时一样的起动转矩，带动转子旋转起来。等到转子转速上升到接近同步速时，依靠定子旋转磁场与转子永磁体的相互吸引把转子牵入同步。这就是所谓的“异步起动，同步运行”。在整个起动过程中，笼型绕组产生异步起动转矩，而永磁体产生发电制动转矩，但当达到同步速时，异步起动转矩为零，而发电制动转矩转变为同步牵引转矩，带动电动机正常同步运行。可见，对于自起动永磁同步电动机来说，永磁体和笼型起动绕组之间的合理设计是十

7、分重要的。第五章微特同步电动机16第二节磁阻同步电动机磁阻同步电动机又称为反应式同步电动机，这种电机的转子本身没有磁性，只是利用磁场中可移动部件企图使磁路磁阻最小的原理，依靠转子两个正交方向磁阻的不同而产生转矩，这种转矩称为磁阻转矩或反应转矩。磁阻同步电动机由于结构简单，成本低廉，获得了较为广泛的应用。磁阻同步电动机有单相的和三相的，功率从几瓦到几百瓦。第五章微特同步电动机17一、基本结构第五章微特同步电动机18二、工作原理第五章微特同步电动机19三、运行特性根据式（5-5）可以知道磁阻同步电动机的磁阻转矩为第五章微特同步电动机（5-6）2

8、0上式说明，要产生较大的磁阻转矩，Xd、Xq的差值越大越好，即应尽可能增大转子直、交轴磁路之间的磁阻差。为此，磁阻同步电动机的转子除具有凸极结构外，还在转子铁心中设置隔离槽，并适