凸极同步电动机的电动势及向量图

1.凸极同步电动机的电动势

下面分别考虑电机主磁路里各磁通在定子绕组里感应电动势的情况。

不管是励磁磁通Φ0也好，还是各电枢磁通Φad、Φaq也好，它们都是以同步转速逆时针方向旋转着，于是都要在定子绕组里感应电动势。

励磁磁通Φ在定子绕组里感应电动势用表示。纵轴电枢磁通在定子绕组里感应电动势用表示，横轴电枢磁通在定子绕组里感应电动势用表示。

根据图8.2.4给出的同步电动机定子绕组各电量正方向，可以列出A相回路的电压平衡等式为

式中r1是定子绕组一相的电阻；

X1是定子绕组一相的漏电抗。

为了分析简单，不考虑磁路饱和，认为磁路线性，Ead与Φad成正比，Φad与Fad成正比，Fad又与Id成正比，所以Ead与Id成正比。同异步电机类似，电枢反应电动势可以表示成电流和电抗

乘积形式。纵轴电枢反应电动势表示成电抗上的压降，即

同理可以写成

式中xad是个比例常数，称为纵轴电枢反应电抗；

xaq称为横轴电枢反应电抗，xad、xaq对同一台电机都是常数。

把式（8－2）、式（8－3）代入式（8－1），得

把代入上式，得

一般情况下，当同步电动机容量较大时，可忽略电阻r1。于是

图8.2.4　同步电动机各电量的正方向（用电惯例）

式中，xd＝xad＋x1称为纵轴同步电抗；

xq＝xaq＋x1称为横轴同步电抗。

对同一台电机，xd、xq也都是常数，可以用计算或试验的方法求得。

同步电机要想作为电动机运行，电源必须向电机的定子绕组传输有功功率。从图8.2.4规定的电动机惯量知道，这时输入给电机的有功功率P1必须满足P1＝3UIcosφ＞0。

这就是说，定子相电流的有功分量Icosφ应与相电压U同相位。可见二者之间的功率因数角φ必须小于90°，才能使电机运行于电动机状态。

2.凸极同步电动机的电动势相量图

根据式（8－4）的关系，当φ＞90°＜（领先性）时，凸极同步电机运行于电动机状态，画出的相量图如图8.2.5所示。当然也可以画φ＞90°＜（落后性）的相量图。

图中之间的夹角φ是功率因数角之间的夹角是θ；之间的夹角是ψ，并且

θ称为功率角，很重要，后面分析时要用到。

综上所述，研究凸极同步电动机的电磁关系，画出它的相量图，是按图8.2.6的思路进行的。且有ψ＝θ＋φ

图8.2.5　同步电动机当φ＜90°（领先性）的相量图

图8.2.6　凸极同步电动机的电磁关系