中大型三相同步电动机内页

INDEX

1.概述 (3)

General

2.结构说明 (4)

Construction Description

3.型号说明 (5)

Type Description

4.订货须知 (6)

Order Information

5.技术数据表 (7)

Technical Data Sheet

1.概述

同步电动机是我公司在异步电动机的基础上开发出来的系列产品，要求使用环境无酸、碱等腐蚀性气体，额定功率因素为0.9（超前）。

该系列同步电机在设计方面，是运用计算机进行优化设计，采用新材料、新工艺，可满足用户各种要求，具有性能可靠、温升低、损耗小、效率高、振动小、超动力矩大、结构简单，便于维修等特点。

该系列同步电动机可用于拖动压缩机、破碎机、球磨机、轧钢机、鼓风机、水泵以及其它通用机械。

1.General

The synchronous motor is the series of products that are developed by our company on the basis of induction motor,and it requires unavailability of corrosive gases of acid and alkaline,etc in the environments;the rated power factor is0.9(leading).

This series of synchronous motor has utilized the computer for optimized design in terms of design,and employed new materials and new process,so it can meet all kinds of requirements of users and it has characteristics of reliable performance,small temperature scope,small consumption,high efficiency,small vibration,huge high dynamic torque,simple structure and easy maintenance,etc.

This series of synchronous motor can be used for driving compressor,crusher,ball grinder,rolling mill, blower,water pump and other general machines.

2.结构说明

同步电机的结构形式多样：除一般的双轴承座结构外，还有全悬挂、无轴、无轴承座结构，半悬挂、单轴承座结构；定子可移动结构；集电环带防护罩、正压通风的安全型结构；圆型和箱式结构、轴承可承受双轴向推力且能正反转运行等；自通风冷却，卧式和立式安装；带滑环有刷的晶闸管励磁结构，也有无刷励磁结构。电压等级有380V、3kV、6kV、10kV等。电机防护型式有IP00到IP54的多种防护型式。

同步电机的机座，端盖和底板均用钢板制成。定子和轴承均装有测温元件，可以对电机进行温度监控。转子用凸极型磁极，磁轭两端装有风扇，冷却风从两端端盖进入，进入转子铁芯内部，经定子径向通风槽，向机座的出风口逸出，冷却效果良好。也有管道、半管道通风，空-水冷和空-空冷却等型式；轴承有端盖滑动轴承、座式滑动轴承（压力油循环冷却），还有端盖滚动轴承（油脂润滑等）。

2.Construction Description

There are all kinds of structural modes of synchronous motor:besides the general twin-bearing block structure,there are the fully-mounted,shaft-free and bearing block-free structure and semi-mounted and single bearing block structure;the movable stator structure;safety structure of slip ring with protective cover and positive draft;the round and box structure in which the bearing may bear the twin axial thrust and may run both forward and backward;automatic aeration-cooling and horizontal and vertical installation;the thyristor excitation structure with slip-ring and brush as well as the excitation structure without brush.The voltage levels include380V,3KV,6KV and10KV,etc.The protection modes of motor include multiple protection modes from IP00to IP54.

The frame,end cover and bottom plate of synchronous motor are made of steel plate.Both the stator and bearing are equipped with thermometric parts which may monitor the motor temperature.The rotor employs the salient pole,and the two ends of magnetic yoke are equipped with fans,and the cool wind enters the inside of stator core from end covers at two ends,goes into the ventilating slot through the stator and goes out from the outlet of frame,so it has the good cooling effect.There are also modes of pipe and semi-pipe ventilation, air-water cooling and air-air cooling,etc.;the bearings include the end sliding bearing,base-type sliding bearing （circulating cooling of pressure oil）,and there are also the end cover rolling bearing（grease lubrication）etc..

3.型号说明

T--------同步电动机TK-------空压机用同步电动机

TL------立式同步电动机TKK-----带空—空冷却器同步电动机

TM-----球磨机用同步电动机TKS------带空—水冷却器同步电动机

示例如下：

T530—6/900

定子铁芯外径

极数

功率

同步电动机

3.Type Description

T----------Synchronous motor TK--------Synchronous motor for compressor

TL---------Vertical synchronous motor TKK-------Synchronous motor with air-air cooler TM-------Synchronous motor for ball grinder TKS--------Synchronous motor with air-water cooler

For example:

T530—6/900

Outer diameter of stator core

Poles

Power

Synchronous motor

4.订货须知

用户订货必须注明如下要求：

(1)电机型号(5)额定频率(9)冷却方法(13)包装运输

(2)额定功率(6)额定转速(10)励磁方式(14)绝缘等级

(3)额定电压(7)防护等级(11)外形安装尺寸(15)安装方式

(4)额定电流(8)旋转方向(12)工作方式(16)环境条件

若有其它特殊要求，如特殊环境，安全等级，起动性能，失步转矩，是否要装设测温元件、空间加热器等在订货时另行签订协议。如未注明，即按国标和我公司标准生产。

注有“★”的电机，其技术数据，结构和外型安装尺寸需与用户协商进行调整。

4.Order Information

In placing the orders,the users must specify the following requirements:

(1)Electric motor type(5)Rated frequency(9)Cooling method(13)Packaging and transportation

(2)Rated power(6)Rated rotating speed(10)Excitation mode(14)Insulation level

(3)Rated voltage(7)Protection class(11)Dimension and installation size(15)Installation method

(4)Rated current(8)Rotating direction(12)Working mode(16)Environmental conditions

If the users have other special requirements,e.g.,special environment,safety level,starting performance, maximum torque,whether the thermometric parts and space heater will be equipped or not,they shall sign separate agreements with us in placing orders.If there are no further specifications,we will produce the products in accordance with national standard and our company standard.

For the motor marked with“★”,its technical data,structure and dimensions and installation sizes shall be further negotiated with users.

5.技术数据表

5.Technical Data Sheet

T系列同步电动机技术数据（设计值）功率因数cosΦ=0.9(超前)Jm=mr2

Technical data(designed value)of T series synchronous motor:power factor cosΦ=0.9(leading)Jm=mr2

TM系列同步电动机技术数据（设计值）功率因数cosΦ=0.9(超前)Jm=mr2

Technical data(designed value)of TM series synchronous motor:power factor cosΦ=0.9(leading)Jm=mr2

TK系列同步电动机技术数据（设计值）功率因数cosΦ=0.9(超前)Jm=mr2

TKK系列同步电动机技术数据（设计值）功率因数cosΦ=0.9(超前)Jm=mr2

TL系列同步电动机技术数据（设计值）功率因数cosΦ=0.9(超前)Jm=mr2

T、TM、TK系列同步电动机外形及安装尺寸（mm）参看图2

TL系列同步电动机外形及安装尺寸（mm）参看图6

T系列同步电动机外形及安装尺寸（mm）参看图9

TL系列中型同步电动机外形及安装尺寸（mm）参看图1

同步电机练习题及标准答案

第六章同步电机一、填空 1. ★在同步电机中，只有存在电枢反应才能实现机电能量转换。答交轴 2. 同步发电机并网的条件是：（1）；（2）；（3）。答发电机相序和电网相序要一致，发电机频率和电网频率要相同，发电机电压和电网电压大小要相等、相位要一致 3. ★同步发电机在过励时从电网吸收，产生电枢反应；同步电动机在过励时向电网输出，产生电枢反应。答超前无功功率，直轴去磁，滞后无功功率，直轴增磁 4. ★同步电机的功角δ有双重含义，一是和之间的夹角；二是和空间夹角。答主极轴线，气隙合成磁场轴线，励磁电动势，电压 5. 凸极同步电机转子励磁匝数增加使q X 和d X 将。答增加 6. 凸极同步电机气隙增加使q X 和d X 将。答减小 7. ★凸极同步发电机与电网并联，如将发电机励磁电流减为零，此时发电机电磁转矩为。答 δs i n 2)X 1 X 1( mU d q 2 - 二、选择 1. 同步发电机的额定功率指（）。 A 转轴上输入的机械功率； B 转轴上输出的机械功率； C 电枢端口输入的电功率； D 电枢端口输出的电功率。答 D 2. ★同步发电机稳态运行时，若所带负载为感性8.0cos =?，则其电枢反应的性质为（）。 A 交轴电枢反应； B 直轴去磁电枢反应； C 直轴去磁与交轴电枢反应； D 直轴增磁与交轴电枢反应。答 C 3. 同步发电机稳定短路电流不很大的原因是（）。 A 漏阻抗较大； B 短路电流产生去磁作用较强； C 电枢反应产生增磁作用； D 同步电抗较大。答 B 4. ★对称负载运行时，凸极同步发电机阻抗大小顺序排列为（）。 A q aq d ad X X X X X >>>>σ； B σX X X X X q aq d ad >>>>；

实验五三相同步电动机

实验实训报告院系：机电工程学院班级：电气工程及其自动化1班姓名：郑栋梁学号：2018014846 课程：电机与拖动实验室名称：

图 6-1 同步电动机实验接线原理图合分直流机励磁电源 a b c 合分 + - W W V2 A4 A2 M ～ G — 外接电阻盒 320Ω/400W V3 V1 直流接触器 A3 A1 + - 合分 + - 实验负荷箱同步机励磁电源实验实训老师：张岩实验实训地点：实验实训日期： 2020年6月4日实验实训题目：三相同步电动机一、实验目的掌握三相同步电动机的异步起动方法，测取三相同步电动机的V 型曲线及工作特性。二、主要仪器设备三相调压器、实验工作台、三相同步电动机、直流发电机、实验负荷箱。三、实验内容与步骤 1. 实验内容（1）同步电动机的异步起动；（2）同步电动机的V 型曲线，即在U =U N ，f =f N ，输出功率 P 2=常数的条件下，测取定子电流与励磁电流的关系曲线I =f (I f )。 2. 实验步骤 1) 同步电机异步起动（1）参照实验图 6-1正确接线。（2）同步电机异步起动前，先检查同步电动机励磁绕组是否已与外接调压器

的电阻盒（400W/320 欧）连接好（合上直流接触器）。（3）将三相调压器置输出电压为零的位置，然后按下三相调压器的“合闸”按钮，慢慢增加调压器的输出电压，电机转动时注意观察电机的转向是否符合电机规定的旋转方向。随着三相电压的升高，电机转速增加，定子电流也会上升，当外加电压升高到一定值时，电机定子电流在达到最大值后会回落，在电机转速升到额定转速附近时（此时外加电压约为250V），定子电流已从较大值减小到很小。按下同步机励磁电源“合闸”按钮。（4）断开励磁绕组的外接电阻盒（断开直流接触器），再按下DL-II 微机型电机励磁电源机箱面板上的“启动”按下，面板上的“合闸”指示灯将会点亮，点击“增加电压”按钮给转转子绕组加入励磁电流，电机牵入同步。（5）调节电源电压至额定值（即调节调压器的输出电压到380V），同时调节同步机励磁电流，使定子电流达到最小值。这时同步电机异步起动即告结束。 2)V形曲线测定（1）测量P2=0时的V形曲线同步电动机运行在空载状态下，U=UN，f=fN，P2=0（直流发电机空载运行，且不加励磁），增大同步电动机励磁电流，使定子电流增加到额定值（3.5A）为止记录数据，然后慢慢减小励磁电流，直到定子电流达到其最小值（此点数据必须记录），再继续减小励磁电流，定子电流又上升，但必须注意定子电流不要超过其额定值。在过励与欠励情况下各测取5~6 组数据，记录在表6-1 中。（2）测量P2=0.5P N时的V形曲线接着上述实验，接通实验负荷箱中的四组负荷，通过调节直流发电机的励磁电流来改变直流发电机的负荷大小，使同步电动机输出功率P2=0.5PN，保持此功率不变，将测量数据记录在表格6-2中。增大同步电动机励磁电流，使定子电流增加到额定值（3.5A）为止，记录数据，然后慢慢减小励磁电流，直到定子电流达到其最小值（此点数据必须记录）再继续减小励磁电流，定子电流又上升，但必须注意定子电流不变超过其额定值。在过励与它励情况下各测取5～6组数据，记录在表6-2中。

交流永磁同步电机结构与工作原理

交流永磁同步电机结构与工作原理 2。1。1交流永磁同步电机得结构永磁同步电机得种类繁多,按照定子绕组感应电动势得波形得不同,可以分为正弦波永磁同步电机（PMSM）与梯形波永磁同步电机（BＬＤC）【261.正弦波永磁同步电机定子由三相绕组以及铁芯构成，电枢绕组常以Y型连接，采用短距分布绕组;气隙场设计为正弦波，以产生正弦波反电动势；转子采用永磁体代替电励磁,根据永磁体在转子上得安装位置不同，正弦波永磁同步电机又分为三类:凸装式、嵌入式与内埋式。本文中采用得电机为凸装式正弦波永磁同步电机,结构如图2一l所示，定子绕组一般制成多相,转子由永久磁钢按一定对数组成，本系统得电机转子磁极对数为两对, 则电机转速为n=60ｆ/p，f为电流频率,Ｐ为极对数。

图2一l凸装式正弦波永磁同步电机结构图目前,三相同步电机现在主要有两种控制方式,一种就是她控式（又称为频率开环控制)；另一种就是自控式(又称为频率闭环控制）[27】。她控式方式主要就是通过独立控 N＃l－部电源频率得方式来调节转子得转速不需要知道转子得位置信息,经常采用恒压频比得开环控制方案。自控式永磁同步电机也就是通过改变外部电源得频率来调节转子得转速，与她控式不同，外部电源频率得改变就是与转子得位置信息就是有关联得，转子

转速越高，定子通电频率就越高，转子得转速就是通过改变定子绕组外加电压(或电流）频率得大小来调节得。由于自控式同步电机不存在她控式同步电机得失步与振荡问题,并且永磁同步电机永磁体做转子也不存在电刷与换向器,降低了转子得体积与质量，提高了系统得响应速度与调速范围，且具有直流电动机得性能，所以本文采用了自控式交流永磁同步电机.当把三相对称电源加到三相对称绕组上后,自然会产生同步速得旋转得定子磁场，同步电机转子得转速就是与外部电源频率保持严格得同步,且与负载大小没关系. 2。1.２交流永磁同步电机得工作原理本系统采用得就是自控式交直交电压型电机控制方式，由整流桥、三相逆变电路、控制电路、三相交流永磁电机与位置传感器构成，其结构原理图如图2-2所示.在图2-2中，50HZ得市电经整流后,由三相逆变器给电机得三相绕组供电，三相对称电流合成得旋转磁场与转子永久磁钢所产生得磁场相互作用产生转矩，拖动转子同步

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。

同步电动机原理

同步电动机的原理同步电动机是属于交流电机，定子绕组与异步电动机相同。它的转子旋转速度与定子绕组所产生的旋转磁场的速度是一样的，所以称为同步电动机。正由于这样，同步电动机的电流在相位上是超前于电压的，即同步电动机是一个容性负载。为此，在很多时候，同步电动机是用以改进供电系统的功率因素的。同步电动机在结构上大致有两种： 1、转子用直流电进行励磁。这种电动机的转子做成显极式的，安装在磁极铁芯上面的磁场线圈是相互串联的，接成具有交替相反的极性，并有两根引线连接到装在轴上的两只滑环上面。磁场线圈是由一只小型直流发电机或蓄电池来激励，在大多数同步电动机中，直流发电机是装在电动机轴上的，用以供应转子磁极线圈的励磁电流。由于这种同步电动机不能自动启动，所以在转子上还装有鼠笼式绕组而作为电动机启动之用。鼠笼绕组放在转子的周围，结构与异步电动机相似。当在定子绕组通上三相交流电源时，电动机内就产生了一个旋转磁场，鼠笼绕组切割磁力线而产生感应电流，从而使电动机旋转起来。电动机旋转之后，其速度慢慢增高到稍低于旋转磁场的转速，此时转子磁场线圈经由直流电来激励，使转子上面形成一定的磁极，这些磁极就企图跟踪定子上的旋转磁极，这样就增加电动机转子的速率直至与旋转磁场同步旋转为止。 2、转子不需要励磁的同步电机转子不励磁的同步电动机能够运用于单相电源上，也能运用于多相电源上。这种电动机中，有一种的定子绕组与分相电动机或多相电动机的定子相似，同时有一个鼠笼转子，而转子的表面切成平面。所以是属于显极转子，转子磁极是由一种磁化钢做成的，而且能够经常保持磁性。鼠笼绕组是用来产生启动转矩的，而当电动机旋转到一定的转速时，转子显极就跟住定子线圈的电流频率而达到同步。显极的极性是由定子感应出来的，因此它的数目应和定子上极数相等，当电动机转到它应有的速度时，鼠笼绕组就失去了作用，维持旋转是靠着转子与磁极跟住定子磁极，使之同步。

(整理)永磁同步电动机的应用.

一、概述众所周知，直流电动机有优良的控制性能，其机械特性和调速特性均为平行的直线，这是各类交流电动机所没有的特性。此外，直流电动机还有起动转矩大、效率高、调速方便、动态特性好等特点。优良的控制特性使直流电动机在70年代前的很长时间里，在有调速、控制要求的场合，几乎成了唯一的选择。但是，直流电动机的结构复杂，其定子上有激磁绕组产生主磁场，对功率较大的直流电动机常常还装有换向极，以改善电机的换向性能。直流电机的转子上安放电枢绕组和换向器，直流电源通过电刷和换向器将直流电送入电枢绕组并转换成电枢绕组中的交变电流，即进行机械式电流换向。复杂的结构限制了直流电动机体积和重量的进一步减小，尤其是电刷和换向器的滑动接触造成了机械磨损和火花，使直流电动机的故障多、可靠性低、寿命短、保养维护工作量大。换向火花既造成了换向器的电腐蚀，还是一个无线电干扰源，会对周围的电器设备带来有害的影响。电机的容量越大、转速越高，问题就越严重。所以，普通直流电动机的电刷和换向器限制了直流电动机向高速度、大容量的发展。在交流电网上，人们还广泛使用着交流异步电动机来拖动工作机械。交流异步电动机具有结构简单，工作可靠、寿命长、成本低，保养维护简便。但是，与直流电动机相比，它调速性能差，起动转矩小，过载能力和效率低。其旋转磁场的产生需从电网吸取无功功率，故功率因素低，轻载时尤甚，这大增加了线路和电网的损耗。长期以来，在不要求调速的场合，例如风机、水泵、普通机床的驱动中，异步电动机占有主导地位，当然这类拖动中，无形中损失了大量电能。过去的电力拖动中，很少彩同步电动机，其主要原因是同步电动机不能在电网电压下自行起动，静止的转子磁极在旋转磁场的作用下，平均转矩为零。人们亦知道变频电源可解决同步电动机的起动和调速问题，但在70年代以前，变频电源是可想而不可得的设备。所以，过去的电力拖动中，很少看到用同步电动机作原动机。在大功率范围内，偶尔也有同步电动机运行的例子，但它往往是用来改善大企业的电网功率因数。自70年代以来，科学技术的发展极大地推动了同步电动机的发展和应用，主要的原因有： 1、高性能永磁材料的发展永磁材料近年来的开发很快，现有铝镍钴、铁氧体和稀土永磁体三大类。稀土永磁体又有第一代钐钴1：5，第二代钐钴2：17和第三钕铁硼。铝镍钴是本世纪三十年代研制成功的永磁材料，虽其具有剩磁感应强度高，热稳定性好等优点，但它矫顽力低，抗退磁能力差，而且要用贵重的金属钴，成本高，这些不足大大限制了它在电机中的应用。铁氧体磁体是本世纪五十年代初开发的永磁材料，其最大的特点是价格低廉，有较高的矫顽力，其不足是剩磁感应强度和磁能积都较低。钐钴稀土永磁材料在六十年代中期问世，它具有铝镍钴一样高的剩磁感应强度，矫顽力比铁氧体高，但钐稀土材料价格较高。80年代初钕铁硼稀土永磁材料的出现，它具有高的剩磁感应强度，高的矫顽力，高的磁能积，这些特点特别适合在电机中使用。它们不足是温度系数大，居里点低，容易氧化生锈而需涂复处理。经过这几年的不断改进提高，这些缺点大多已经克服，现钕铁硼永磁材料最高的工作温度已可达180℃，一般也可达150℃，已足以满足绝大多数电机的使用要求。表1是各种永磁材料性能比较。表1各种永磁材料的性能比较永磁材料剩磁（T）Br(T) 矫顽力HcB(KA/m) 内禀矫顽力Hcj(KA/m) 最大磁能积(BH)m（KJ/m3）剩磁可逆温度系数αB(%C) 居里温度Tc8(C) 中等水平钕铁硼`` 1.26 967 955 310 -0.12 350 较高水平的钐钴1.00 746 766 210 -0.03 850

无刷交流同步发电机原理与构造

无刷交流同步发电机原理与构造国民经济建设和人民生活时刻离不开电能，同步发电机由原动机驱动而旋转，把机械能转换成电能，向用电设备提供交流电源。无刷同步发电机由于其无线电干扰小，无电刷，维护工作量少，运行可靠，性能优越，又便于实现无人值守，当今国内外己普遍推广应用。第一节无刷同步发电机工作原理一、电与磁的关系（一）通电导体周围有磁场在导体中通入电流之后，导体周围便产生磁场，而且沿导体全部长度上都存在着，该磁场的强弱决定于电流的大小，电流越大，磁场强度越强，磁场的方向按右手定则决定，如图8-1所示，将右手姆指伸直表示电流方向，将其余四指卷曲，这时四指所指的方向，就是磁场方向。通电线圈或螺线管周围也产生磁场。磁场的强度与

线圈匝数及电流大小成正比 , 磁场方向也以右手定则决定 , 如图 8一2 所示 , 伸出右手姆指，其余四指卷曲，使四指的方向符合线圈中电流方向 , 那么伸直的姆指所指的方向就是磁场方向。发电机的磁场就是在磁极铁心外套上线图通以直流电而形成南、北磁极。当线圈断电后，磁极铁心仍有一定的磁性，俗称“剩磁”，这是发电机自建电压的必不可少的条件。（二）电磁感应当导体(线)在磁场中运动或磁场在导体周围运动，两者互相切割时，在导体(线)中便感应电动势，这种现象称为电磁感应。感应电动势的方向与导体运动方向和磁场方向有关，可用“右手定则”来判定。伸右手于磁场内，手心对着N极,四指与大姆指互相垂直，让大姆指指向导体运动方向，那么四指所指方向就是感应电动势方向。发电机就是根据这个原理工作的。如图8－3所示。感应电动势的大小e与磁感应强度B,导体切割磁力线的速度 v和导体长度l成正比。 e=B1v 要增大感应电动势，可采用下列办法： 1、增加被切割的磁力线数目，即增强磁场强度，磁场越强，感应电动势越大。

永磁同步电动机矢量控制(结构及方法)

第2章永磁同步电机结构及控制方法 2.1 永磁同步电机概述永磁同步电动机的运行原理与电励磁同步电动机相同，但它以永磁体提供的磁通替代后的励磁绕组励磁，使电动机结构较为简单，降低了加工和装配费用，且省去了容易出问题的集电环和电刷，提高了电动机运行的可靠性；又因无需励磁电流，省去了励磁损耗，提高了电动机的效率和功率密度。因而它是近年来研究得较多并在各个领域中得到越来越广泛应用的一种电动机。永磁同步电动机分类方法比较多：按工作主磁场方向的不同，可分为径向磁场式和轴向磁场式；按电枢绕组位置的不同，可分为内转子式(常规式)和外转子式；按转子上有无起绕组，可分为无起动绕组的电动机(用于变频器供电的场合，利用频率的逐步升高而起动，并随着频率的改变而调节转速，常称为调速永磁同步电动机)和有起动绕组的电动机(既可用于调速运行又可在某以频率和电压下利用起动绕组所产生的异步转矩起动，常称为异步起动永磁同步电动机)；按供电电流波形的不同，可分为矩形波永磁同步电动机和正弦波永磁同步电动机(简称永磁同步电动机)。异步起动永磁同步电动机用于频率可调的传动系统时，形成一台具有阻尼(起动)绕组的调速永磁同步电动机。永磁同步伺服电动机的定子与绕组式同步电动机的定子基本相同。但根据转子结构可分为凸极式和嵌入式两类。凸极式转子是将永磁铁安装在转子轴的表面，如图 2-1(a)。因为永磁材料的磁导率十分接近空气的磁导率，所以在交轴(q 轴)、直轴(d 轴)上的电感基本相同。嵌入式转子则是将永磁铁安装在转子轴的内部，如图 2-1(b)，因此交轴的电感大于直轴的电感。并且，除了电磁转矩外，还有磁阻转矩存在。为了使永磁同步伺服电动机具有正弦波感应电动势波形，其转子磁钢形状呈抛物线状，其气隙中产生的磁通密度尽量呈正弦分布；定子电枢绕组采用短距分布式绕组，能最大限度地消除谐波磁动势。永磁体转子产生恒定的电磁场。当定子通以三相对称的正弦波交流电时，则产生旋转的磁场。两种磁场相互作用产生电磁力，推动转子旋转。如果能改变定子三相电源的频率和相位，就可以改变转子的转速和位置。

交流电动机的工作原理

交流电动机的工作原理目前较常用的交流电动机有两种：1、三相异步电动机。2、单相交流电动机。第一种多用在工业上，而第二种多用在民用电器上。一、三相异步电动机的旋转原理三相异步电动机要旋转起来的先决条件是具有一个旋转磁场，三相异步电动机的定子绕组就是用来产生旋转磁场的。我们知道，但相电源相与相之间的电压在相位上是相差120度的，三相异步电动机定子中的三个绕组在空间方位上也互差120度，这样，当在定子绕组中通入三相电源时，定子绕组就会产生一个旋转磁场，其产生的过程如图1所示。图中分四个时刻来描述旋转磁场的产生过程。电流每变化一个周期，旋转磁场在空间旋转一周，即旋转磁场的旋转速度与电流的变化是同步的。旋转磁场的转速为：n=60f/P 式中f为电源频率、P是磁场的磁极对数、n的单位是：每分钟转数。根据此式我们知道，电动机的转速与磁极数和使用电源的频率有关，为此，控制交流电动机的转速有两种方法：1、改变磁极法；2、变频法。以往多用第一种方法，现在则利用变频技术实现对交流电动机的无级变速控制。观察图1还可发现，旋转磁场的旋转方向与绕组中电流的相序有关。相序A、B、C顺时针排列，磁场顺时针方向旋转，若把三根电源线中的任意两根对调，例如将B相电流通入C 相绕组中，C相电流通入B相绕组中，则相序变为：C、B、A，则磁场必然逆时针方向旋转。利用这一特性我们可很方便地改变三相电动机的旋转方向。??? 定子绕组产生旋转磁场后，转子导条（鼠笼条）将切割旋转磁场的磁力线而产生感应电流，转子导条中的电流又与旋转磁场相互作用产生电磁力，电磁力产生的电磁转矩驱动转子沿旋转磁场方向以n1的转速旋转起来。一般情况下，电动机的实际转速n1低于旋转磁场的转速n。因为假设n=n1，则转子导条与旋转磁场就没有相对运动，就不会切割磁力线，也就不会产生电磁转矩，所以转子的转速n1必然小于n。为此我们称三相电动机为异步电动机。二、单相交流电动机的旋转原理单相交流电动机只有一个绕组，转子是鼠笼式的。当单相正弦电流通过定子绕组时，电动机就会产生一个交变磁场，这个磁场的强弱和方向随时间作正弦规律变化，但在空间方位上是固定的，所以又称这个磁场是交变脉动磁场。这个交变脉动磁场可分解为两个以相同转速、旋转方向互为相反的旋转磁场，当转子静止时，这两个旋转磁场在转子中产生两个大小相等、方向相反的转矩，使得合成转矩为零，所以电动机无法旋转。当我们用外力使电动机向某一方向旋转时（如顺时针方向旋转），这时转子与顺时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变小；转子与逆时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变大。这样平衡就打破了，转子所产生的总的电磁转矩将不再是零，转子将顺着推动方向旋转起来。三.同步电动机的原理同步电动机是属于交流电机，定子绕组与异步电动机相同。它的转子旋转速度与定子绕组所产生的旋转磁场的速度是一样的，所以称为同步电动机。正由于这样，同步电动机的电流在相位上是超前于电压的，即同步电动机是一个容性负载。为此，在很多时候，同步电动机是用以改进供电系统的功率因素的。同步电动机在结构上大致有两种： 1、转子用直流电进行励磁。这种电动机的转子如图1所示，从图中可看出来，它的转子做成显极式的，安装在磁极铁芯上面的磁场线圈是相互串联的，接成具有交替相反的极性，并

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。

交流永磁同步电动机伺服系统

交流永磁同步电动机伺服系统 1 伺服系统的基本概念 1.1 名词 “伺服”—词源于希腊语“奴隶”的意思。人们想把“伺服机构”当个得心应手的驯服工具，服从控制信号的要求而动作。在讯号来到之前，转子静止不动;讯号来到之后，转子立即转动;当讯号消失，转子能即时自行停转。由于它的“伺服”性能，因此而得名—伺服系统。 1.2 定义伺服系统—是使物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标值(或给定值)的任意变化的自动控制系统。伺服的主要任务是按控制命令的要求，对功率进行放大、变换与调控等处理，使驱动装置输出的力距、速度和位置控制得非常灵活方便。 1.3 伺服系统的组成伺服系统如图1所示，是具有反馈的闭环自动控制系统。它由位置检测部分、误差放大部分、执行部分及被控对象组成。 1.4 伺服系统的性能要求伺服系统必须具备可控性好，稳定性高和速应性强等基本性能。说明一下，可控性好是指讯号消失以后，能立即自行停转;稳定性高是指转速随转距的增加而均匀下降;速应性强是指反应快、灵敏、响态品质好。 1.5 伺服系统的种类通常根据伺服驱动机的种类来分类，有电气式、油压式或电气—油压式三种。伺服系统若按功能来分，则有计量伺服和功率伺服系统;模拟伺服和功率伺服系统;位置伺服和加速度伺服系统等。电气式伺服系统根据电气信号可分为dc直流伺服系统和ac交流伺服系统二大类。ac交流伺服系统又有异步电机伺服系统和同步电机伺服系统两种。这里只讨论电气式伺服系统中的一种—交流永磁同步电机伺服系统。 2 交流永磁同步电机伺服系统伺服驱动系统能够忠实地跟随控制命令而动作，例如数控机床和工业机人，伺服驱动技术对产品的性能有重要影响，甚至起关键作用。故需进一步认识伺服驱动系统在其中的地位和作用。 2.1 ac伺服系统电气伺服技术应用最广，主要原因是控制方便，灵活，容易获得驱动能源，没有公害污染，维护也比较容易。特别是随着电子技术和计算机软件技术的发展，它为电气伺服技术的发展提供了广阔的前景。早在70年代，小惯量的伺服直流电动机已经实用化了。到了70年代末期交流伺服系统开始发展，逐步实用化，ac伺服电动机的应用越来越广,并且还有取代dc伺服系统的趋势成为电气伺服系统的主流。在ac伺服系统中，可分为同步和异步型ac伺服系统两种。 ac伺服系统—→异步型—-→两相异步机; →三相异步机(力距电机)。 →同步型→磁阻式(开关式); →磁滞式(反应式); →永磁式。永磁转子的同步伺服电动机由于永磁材料不断提高，价格不断下降，控制又比异步电机

(完整版)同步电动机励磁柜原理

励磁柜介绍一些同步电动机励磁柜的基本知识，希望大家能了解并多交流一下同步电动机励磁柜的基本知识。一.KJLF11 具有以下特点： 1.转子励磁采用三相全控整流固接励磁线路； 2.与同步电动机定子回路没有直接的电气联系；3.实现了按同步电动机转子滑差，顺极性自动投励。按到达亚同步转速（95%）时投入励磁，使同步电动机拖入同步运行； 4.具有电压负反馈自动保持恒定励磁； 5.起动与停车时自动灭磁，并在同步电动机异步运行时具有灭磁保护； 6.可以手动调节励磁电流，电压进行功率因数调整，整流电压可以从额定值的10%至125%连续调节；7.交流输入电源与同步电动机定子回路来自同一段母线；8.同步电动机正常停车5 秒钟之内，本设备整流电路和触发电路的同步电源不容许断电；9.灭磁电阻RFD1 和RFD2 的阻值为所配的转子励磁绕组直流电阻的 5 倍，其长期容许电流为同步电动机额定励磁电流的15%；10.当同步机矢步运行时，可以发出矢步信号，用于报警或跳闸；11.输入电源为380V. 二.保护电路：（1）.过压保护：1.同步电动机异步运行时，转子感应过电压由灭磁环节将放电电阻RFD1-2 接入，消除开路过电压。 2.主电路可控硅元件的换向过电压由并接于元件两端的阻容电路吸收。（RC4-9) 3.整流变压器一次侧分，合闸引起的操作过电压由RC1-3 组成的阻容吸收装置来抑制。4.为使同相两桥臂上可控硅元件合理的分担自直流侧的过电压，设置了R10-15 均压电阻来保护。（2）过电流保护： 1.与可控硅串联的快速熔断器是作为直流侧短路保护用，快熔熔断时，保护环节可发出声响报警信号，跳开同步电动机定子侧电源开关，切断励磁。 2.短路电流发生在整流变压器二次侧时，其一次侧空气开关脱扣器顺动，切断电源。 3.直流侧过负荷时，空气开关脱扣器或热继电器动作。但整定值应保证强励磁30 秒内不动作。三. 励磁线路各环节的工作电压均由同步电源变压器供给，其工作原理如下：同步电动机起动过程中，灭磁环节工作，使转子感应交变电流两半波都通过放电电阻，保证电机的正常起动。起动过程中，整流电路可控硅处于阻断状态，当电

交流异步电动机和永磁同步电动机的优缺点比较

交流异步电动机和永磁同步电动机的优缺点比较 1.效率永磁同步电动机的效率略高一些。但6kw的4极交流异步电机效率也能达到90%以上，与永磁同步电机差别并不大。 2.对控制精度的影响。交流异步电动机和永磁同步电动机都被广泛应用于伺服系统中。在好的电机控制算法控制下，交流异步伺服系统和永磁同步伺服系统在控制精度上基本没有什么差别。特别是对于变桨系统来说，交流异步电动机的控制精度能达到±0.1度，已经足够了。 3.可靠性变桨系统的可靠性至关重要。交流异步电动机可靠性远远高于永磁同步电动机，特别是在变桨系统应用中。永磁同步电动机有两大可靠性隐患： 1）永磁材料在绕组大电流情况下会永久性失磁或磁性能下降。通常情况下这一点可以通过电机驱动器的过流保护来避免大电流。但是变桨系统的应用恰恰要求有短时间大电流的能力。特别是在顺桨时，我们为了保证风机的绝对安全，甚至要冒着牺牲变桨电机和电机驱动器的危险，长时间维持大电流。对于交流电机来说，只要不造成绕组烧毁，都可以继续使用。而一旦永磁同步电机的永磁材料磁性能下降，就无法输出足够的力矩，影响风机安全。 2）转子磁钢钕铁硼磁钢的制造工艺复杂，防腐处理不好会造成锈蚀。钕铁硼磁粉很容易锈蚀，需要有很好的处理，包括电镀工艺来达到防腐蚀。如果处理不好，时间久了可能会出现内部腐蚀。虽然现在磁钢的生产技术水平都提高了，但这一点始终是个可靠性隐患。 4．成本永磁同步电机的成本要高于交流异步电机。永磁同步电机的转子磁钢为钕铁硼。钕要从稀土中提取。中国是稀土第一蕴藏大国，也是第一出口大国。由于近几年中国把稀土列为战略物资，限制出口，造成稀土价格翻了几倍。而且以后稀土价格会越来越高，会直接对永磁同步电机成本造成很大影响。综上所述，交流异步电动机的可靠性更高，成本更低，工艺简单成熟，更适合变桨系统应用。

(完整)同步电动机

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同步电动机的起动方法设计摘要：虽然同步电机大部分情况用作发电机。但是在工业生产中有一些大功率的空气压缩机、大型鼓风机、电动发电机组等，这些生产机械本身也没有调节速度的要求。如果用同步电动机去拖动可能更合适。这是因为同步电动机与同容量的异步电动机相比,同步电动机的功率因数髙，还可以通过调节其励磁电流来改善电网的功率因数，因而在不需要调速的低速大功率机械中得到较广泛的应用。随着变频技术的不断发展，同步电动机的起动和调速问题都得到了解决，从而进一步扩大了其应用范围。本文先介绍了同步电机及同步电动机的工作原理,而后分析了调节同步电动机的励磁电流以提高电网功率因数以及异步起动和变频起动. 关键字：同步电机，同步电动机,电网功率因数，励磁电流，异步起动，变频起动 1 同步电机的基本原理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=n s=60f/p，n s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电机以同步电机为主。 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。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。

同步电动机的工作原理

同步电动机的工作原理同步电动机转子转速与定子旋转磁场的转速相同的交流电动机。其转子转速n 与磁极对数p、电源频率f之间满足n=f/p。转速n决定于电源频率f，故电源频率一定时，转速不变，且与负载无关。具有运行稳定性高和过载能力大等特点。常用于多机同步传动系统、精密调速稳速系统和大型设备(如轧钢机)等。同步电动机是属于交流电机，定子绕组与异步电动机相同。它的转子旋转速度与定子绕组所产生的旋转磁场的速度是一样的，所以称为同步电动机。正由于这样，同步电动机的电流在相位上是超前于电压的，即同步电动机是一个容性负载。为此，在很多时候，同步电动机是用以改进供电系统的功率因数的。同步电动机在结构上大致有两种： 1、转子用直流电进行励磁。它的转子做成显极式的，安装在磁极铁芯上面的磁场线圈是相互串联的，接成具有交替相反的极性，并有两根引线连接到装在轴上的两只滑环上面。磁场线圈是由一只小型直流发电机或蓄电池来激励，在大多数同步电动机中，直流发电机是装在电动机轴上的，用以供应转子磁极线圈的励磁电流。由于这种同步电动机不能自动启动，所以在转子上还装有鼠笼式绕组而作为电动机启动之用。鼠笼绕组放在转子的周围，结构与异步电动机相似。当在定子绕组通上三相交流电源时，电动机内就产生了一个旋转磁

场，鼠笼绕组切割磁力线而产生感应电流，从而使电动机旋转起来。电动机旋转之后，其速度慢慢增高到稍低于旋转磁场的转速，此时转子磁场线圈经由直流电来激励，使转子上面形成一定的磁极，这些磁极就企图跟踪定子上的旋转磁极，这样就增加电动机转子的速率直至与旋转磁场同步旋转为止。 2、转子不需要励磁的同步电机转子不励磁的同步电动机能够运用于单相电源上，也能运用于多相电源上。这种电动机中，有一种的定子绕组与分相电动机或多相电动机的定子相似，同时有一个鼠笼转子，而转子的表面切成平面。所以是属于显极转子，转子磁极是由一种磁化钢做成的，而且能够经常保持磁性。鼠笼绕组是用来产生启动转矩的，而当电动机旋转到一定的转速时，转子显极就跟住定子线圈的电流频率而达到同步。显极的极性是由定子感应出来的，因此它的数目应和定子上极数相等，当电动机转到它应有的速度时，鼠笼绕组就失去了作用，维持旋转是靠着转子与磁极跟住定子磁极，使之同步同步电动机的起动方法：同步电动机只有在定子旋转磁场与转子励磁磁场相对静止时，才能得到平均电磁转矩。如将静止的同步电动机励磁后直接投入电网，这时定子旋转磁场与转子磁场间以同步转速n1作相对运动，转子受到交变的脉动转矩，其平均值为零，电机不能起动。所以必须借助其他方式来起动。

实验三三相同步电动机

实验报告实验名称：三相同步电动机小组成员：许世飞许晨光杨鹏飞王凯征一．实验目的 1．掌握三相同步电动机的异步起动方法。 2．测取三相同步电动机的V形曲线。 3．测取三相同步电动机的工作特性。二．预习要点 1．三相同步电动机异步起动的原理及操作步骤。 2．三相同步电动机的V形曲线是怎样的？怎样作为无功发电机（调相机）？3．三相同步电动机的工作特性怎样？怎样测取？三．实验项目 1．三相同步电动机的异步起动。 ≈0时的V形曲线。 2．测取三相同步电动机输出功率P 2 3．测取三相同步电动机输出功率P =0.5倍额定功率时的V 形曲线。 2 4．测取三相同步电动机的工作特性。四．实验设备及仪器 1．实验台主控制屏； 2．电机导轨及转速测量； 3．功率、功率因数表（NMCL-001）； 4．同步电机励磁电源（含在主控制屏左下方，NMEL-19）； 5．直流电机仪表、电源（含在主控制屏左下方，NMEL-18）； 6．三相可调电阻器900Ω（NMEL-03）； 7．三相可调电阻器90Ω（NMEL-04）； 8．旋转指示灯及开关板（NMEL-05A）；

9．三相同步电机M08； 10．直流并励电动机M03。五．实验方法被试电机为凸极式三相同步电动机M08。 1．三相同步电动机的异步起动实验线路图如图3-1。实验开始前，MEL-13中的“转速控制”和“转矩控制”选择开关扳向“转矩控制”，“转矩设定”旋钮逆时针到底。 R 的阻值选择为同步发电机励磁绕组电阻的10倍（约90欧姆），选用NMEL-04中的90Ω电阻。开关S 选用NMEL-05。同步电机励磁电源（NMEL-19）固定在控制屏的右下部。 a ．把功率表电流线圈短接，把交流电流表短接，先将开关S 闭合于励磁电流源端，启动励磁电流源，调节励磁电流源输出大约0.7A 左右，然后将开关S 闭合于可变电阻器R （图示左端）。 b ．把调压器退到零位，合上电源开关，调节调压器使升压至同步电动机额定电压220伏，观察电机旋转方向，若不符合则应调整相序使电机旋转方向符合要求。 c ．当转速接近同步转速时，把开关S 迅速从左端切换闭合到右端，让同步电动机励磁绕组加直流励磁而强制拉入同步运行，异步起动同步电动机整个起动过程图4-5 三相同步电动机接线图（MCL-II、MEL-IIB）图3-1 三相同步电动机接线图（MCL-11、MEL-11B ）

交流永磁同步电动机伺服系统的研究

交流永磁同步电动机伺服系统的研究 [摘要] 目前交流伺服系统取代传统电液伺服系统和直流伺服系统已经成为必然趋势，而永磁同步电动机在交流伺服系统应用过程中发挥着非常重要的作用。分析了永磁同步电动机的定子结构和转子结构，同时分析了永磁同步电动机的工作原理。分别简介了永磁同步电动机目前常用的两种控制策略：矢量控制和直接转矩控制，并对两种控制策略进行了分析对比，为永磁同步电动机进一步的深入研究提供了一些理论支持。 [关键词] 伺服系统永磁同步电动机矢量控制直接转矩控制 1、前言随着现代科学技术特别是电力电子技术、微型计算机技术和控制理论的快速发展，伺服系统作为自动控制系统中的一种重要支柱技术，在许多高科技领域得到了非常广泛的应用[1]。伴随着、稀土永磁材料与电机控制技术的发展，交流伺服控制技术有了长足的进步，交流伺服系统逐步取代直流伺服系统已成定局。借助于科学技术的发展，人们有可能并已经初步构成了高精度、快速响应的交流伺服驱动系统。因此，近年来，世界各国在高精度速度和位置控制场合，都已经由交流电力传动取代电液传动和直流传动。在交流伺服传动领域中，伺服系统有三种构成形式，其执行元件分别是：感应电动机、无刷直流电动机和三相永磁同步电动机，所构成的伺服系统除以上执行元件外还有：变频装置（整流器和逆变器）、控制系统。永磁同步电动机具有结构简单、体积小、效率高、功率因数高、转矩电流比高、转动惯量低、易于散热及维护保养等优点，特别是随着永磁材料价格的下降、材料磁性能的提高，以及新型永磁材料的出现，在中小功率、高精度、高可靠性、宽调速范围的伺服系统中，永磁同步电动机引起了众多研究与开发人员的青睐，其应用领域逐步推广，尤其在航空、航天、数控机床、加工中心、机器人等场合已获得广泛的应用[2]。 2、永磁同步电动机的工作原理由于永磁同步电动机转子磁钢的几何形状不同，转子磁场在空间的分布可分为正弦波和梯形波两种，转子旋转在定子上产生的反电动势波形也分为正弦波，梯形波两种，所以永磁同步电机分为正弦波驱动电流的永磁同步电机和方波驱动电流永磁同步电机。以三相正弦波驱动的永磁同步电动机为例，永磁同步电动机的结构主要包括定子铁心、定子绕组和转子铁心。定子铁心由冲有槽孔的硅钢片压叠而成，这种结构可以减小电动机运行时的铁耗。定子绕组是在定子铁心槽中嵌放电枢绕组，常采用分布短距绕组，而且通常接成星形接法以减小电动机杂散损耗。气隙长度是一个非常关键的尺寸，尽管它对永磁同步电动机的无功电流的影响不如对感应电动机那么敏感，但是它对永