同步电机的基本类型和基本结构

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1、第九章同步电机的基本类型和基本结构9.1同步电机的基本类型9.2同步电机的基本结构9.3同步电机的额定值及励磁方式9.1同步电机的基本类型9.1.1同步电机的特点通常三相同步电机的定子是电枢，在定子铁心上开有槽，槽内安置三相绕组（图中只画出了一相），转子上装有磁极和励磁绕组。当励磁绕组通以直流电流后，转子即建立恒定磁场。式中p——电机的极对数；n——转速，单位为r/min；f——频率，单位为Hz。1)作为发电机，当用原动机拖动施转时，定子导体由于与此磁场有相对运动而感生交流电动势，电动势的频率:电机的极对数、转速一定，电机发出的交流

2、电动动势的频率一定极同步电机的构造原理图则需要在定子绕组上施以三相交流电压，电机内部便产生一个旋转磁场。这时转子绕组加上直流励磁，则转子将在定子旋转磁场的带动下，沿定子磁场的旋转方向以相同的转速旋转同步电机的特点:1)转子的转速n与电网频率f之间具有固定不变的关系，转速n称为同步转速。2)若电网的频率不变，则同步电机的转速恒为常值而与负载的大小无关。2)作为同步电动机运行9.1.2同步电机的基本类型同步电机可以按运行方式和结构形式进行分类。1）按运行方式和功率转换方式同步电机机械能转换成电能电能转换为机械能发电机电动机调相机专门用来

3、调节电网的无功功率，改善电网的功率因数，在调相机内基本上不转换有功功率。2）按结构形式同步电机小容量同步电机中得到某些应用旋转电枢式旋转磁极式应用比较广泛，并成为同步电机的基本结构形式3）旋转磁极式结构按照磁极的形状又可分为隐极式和凸极式气隙特性转子形状结构特性采用条件实例凸极式不均匀，极弧底下气隙较小，极间部气隙较大结构制造简单n1≤1500r/min（2p≥4）水轮发电机，同步电动机及由内燃机拖动的同步发电机和调相机隐极式均匀圆柱形转速较高汽轮机隐极式旋转磁极式同步电机凸极式1－定子2－凸极转子3－隐极转子4－集电环9.2同步电

4、机的基本结构机械端口转子定子绕组定子铁心电端口ABC1、汽轮发电机结构定子铁心2、水轮发电机结构(1)立式水轮发电机(2)卧式水轮发电机3）水轮发电机结构转子结构10000kW水轮机转子4）现场运行的水轮发电机9.2.1隐极同步电机的基本结构本节以常见的旋转磁极式同步电机为例，说明同步电机的基本结构一）定子隐极同步电机都采用卧式结构，有定子和转子两大部分定子：由定子铁心、定子绕组、机座、端盖、挡风装置等部件组成。定子铁心：由厚0.5mm的硅钢片叠成，整个铁心则固定于机座上。定子铁心的内圆槽内安放定子绕组。二）转子转子由转子铁心、励磁

5、绕组、护环、中心环、滑环及风扇等部件组成转子铁心的材料：既要求有良好的导磁性能，又需要有很高的机械强度一般都采用整块的高机械强度和良好导磁性能的合金钢锻成，与转轴锻成一个整体沿转子铁心表面铣有槽以安放励磁绕组（见右图）。由图可见在一个极距内约有1/3部分没有开槽，叫大齿。大齿的中心实际上就是磁极中心。励磁绕组：是由扁铜线绕成的同心式线圈。由于隐极电机转束速很高，因此励磁绕组在槽内需用不导磁高强度的硬铝槽楔压紧。端部套上用高强度非磁性钢锻成的护环。隐极机的转速较高，所以转子的直径较小而长度较长。隐极发电机转子铁心9.2.2凸极同步电机

6、的基本结构凸极同步电机卧式结构立式结构除立式结构外的绝大多数的凸极同步电机低速、大容量的水轮发电机和大型水泵用的同步电动机推力轴承装在转子上边的上机架上，整个转子是以一种悬吊状态转动转动推力轴承装在转子下边的机架上，整个转子是以一种被托架着的状态转动悬式伞式悬式伞式1－推力轴承2－导轴承运转时机械稳定性机组的轴向高度采用条件悬式好大转速较高的电机（150r/min以上）伞式差小，厂房的高度和造价低转速较低的电机（125r/min以下）一）定子定子结构一般和隐极同步电机相同。大容量的水轮发电机，由于定子直径太大，通常把它分成几瓣，分别

7、制造后，再运到电站拼装成一整体。二）转子凸极同步电机的转子主要由磁极、励磁绕组和转轴组成。磁极：由厚1-15mm的钢板冲成磁极冲片，用铆钉装成一体磁极上套装有励磁绕组励磁绕组：由扁铜线绕成，各励磁绕组串联后接到集电环上磁极的极靴上一般还装有阻尼绕组。阻尼绕组：由插入极靴阻尼槽内的裸铜条和端部铜环焊接而成磁极固定在磁轭上，磁轭常用整块钢板或铸钢做成励磁绕组磁极铁心阻尼绕组磁极钢板T尾阻尼绕组9.3同步电机的额定值及励磁方式9.3.1同步电机的额定值1）额定容量SN（单位为kV·A）或额定功率PN（单位为kW）指南输出功率的保证值。对发

8、电机通过额定容量可确定额定电流，通过PN数可以确定配套原动机的容量。电动机的额定容量一般都用kW表示。调相机则用kV·A表示。2）额定电压UN（单位为V）电机在额定运行时定子三相的线电压3）额定电流IN（单位为A）电机在额定运行时定子