《物理同步电机》PPT课件

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1、第六章同步电机的稳态分析1）同步电机转子转速与旋转磁场转速始终相同。2）同步电机主要作为发电机运行。3）同步电机也可以作为电动机运行。如无刷直流电动机、永磁同步电动机、步进电动机等。转速恒定，一般应用于不需调速的大功率机械中；能向电网提供感性无功功率，以改善用户的功率因数。概述同步电机的基本结构和运行状态空载时和负载时同步发电机的磁场隐极同步发电机的电压方程、相量图和等效电路凸极同步发电机的电压方程、相量图和等效电路同步发电机的功率方程和转矩方程同步发电机与电网的并联运行6.1同步电机的基本结构和运行状态同步电机的基本结构同步电机的励磁方

2、式同步电机的工作原理同步电机的运行状态同步电机的铭牌数据一、同步电机的基本结构同步电机也是由定子和转子两个基本部分组成。同步电机旋转电枢式旋转磁极式隐极式（高速）凸极式（低速）（适用于大容量）Why？（适用于小容量）为什么同步电机一般为磁极旋转式？电枢为定子，磁极为转子。电枢功率极大，电压高。激磁功率较小，电压低。大功率不宜通过滑动接触引入引出。激磁电流可通过集电环引入到转子。隐极式转子的结构特点NS+隐极式1）圆周上铣有槽和齿。2）槽的部分约占有圆周的2/3。3）激磁绕组为一分布绕组，嵌入槽中。4）隐极式转子应用于极数较少，转速较高时的场

3、合。Why？为什么转速较高时采用隐极式转子？①隐极式转子气隙均匀，风阻小；②隐极转子机械强度高，易于妥善固定励磁绕组，因此适用于高速场合。隐极同步发电机转速较高，为了减小离心力，转子做成细长式。NSNS+凸极式凸极式转子的结构特点1）激磁绕组为集中绕组。2）极数较多（P>=3），转速较低时，应用凸极式转子。汽轮发电机都为隐极式汽轮机高速时较为经济一般都设计为两极机，转速为3000r/min汽轮发电机组一般为横轴式汽轮发电机的构造特点汽轮机同步机汽轮发电机组定子铁芯：铁芯由厚度为0.35或0.5mm的电工钢片叠成转子转子直径限制在1m左右受到

4、转子材料机械强度的限制增大电机容量只能增加转子的长度转子为细长的圆柱体长度l与外径D之比约为2.5~6定子绕组：一般均采用双层三相对称绕组。水轮发电机组一般为竖轴式水轮发电机的构造特点水轮机水轮发电机组同步机水轮发电机都为凸极式水轮机转速较低，转速为每分钟数十转至数百转，依水头高低、流量大小而定。因此，水轮发电机的极数很多。定子结构和一般交流电机相似主要特点是直径大为便于运输，将定子分成四至六瓣转子磁极由厚度为1~2mm的钢片叠成转子支架由于大型水轮发电机转子直径很大，往往超过10m转轴和转子磁轭间有一纯粹起机械联接作用的支架，以节约成本。

5、1231—转子磁轭2—轴套3—支撑筋凸极转子的机械支撑悬式水轮机的推力轴承安放在转子上部；伞式水轮机的推力轴承安放在转子下部。水轮发电机的构造型式有两种：悬式和伞式(a)122悬式水轮机1－推力轴承2－导轴承悬式水轮机稳定性好，常用于转速较高的水轮发电机。作用？伞式水轮机1－推力轴承2－导轴承12(b)伞式水轮机适用于转速在150r/min以下的水轮发电机。二、同步电机的励磁方式励磁方式直流发电机励磁系统整流器励磁系统静止式旋转式给同步电机转子提供励磁电流的装置，称为励磁系统。1）300MW同步电机励磁电流达到1800A，直流发电机励磁系统

6、存在着换向火花问题。2）汽轮机转速极高，达到3000r/min，直流电机达不到。存在的问题：静止式交流整流励磁系统采用交流励磁机，不存在换向火花问题，但是仍然存在电刷和滑环，励磁容量较小。旋转式交流整流励磁系统的主励磁机采用旋转电枢式，不存在电刷和滑环，励磁容量较大。三、同步电机的铭牌数据额定容量SN(或额定功率PN)额定电压UN额定电流IN额定功率因数cosΦ额定频率fN额定转速nN四、同步电机的工作原理磁极旋转,n三相感应电动势,f11、发电机2、电动机三相对称电流,f1旋转磁场,ns磁极旋转,n同步电机可以看成特殊运行的异步电机。异步

7、电机的转子电流频率：当异步电机的转子转速为同步转速，则：转子电流为直流。改变异步电机转子结构，使其成为用直流电流励磁，且可以旋转的电磁铁，则成为同步电机。1、两种旋转磁场五、同步电机的运行状态定子旋转磁场（电枢磁场）转子旋转磁场（主极磁场）定子旋转磁场的产生机理与异步电机完全相同转子旋转磁场的产生机理与异步电机不相同1）同步电机：由激磁绕组电流产生2）异步电机：由定子磁场感应产生2、电枢磁场和主极磁场相对静止直流电机的电枢磁场和主磁场相对静止；电枢磁场始终位于交轴位置。同步电机的电枢磁场和主磁场相对静止；电枢磁场和主磁场的相对位置可以变化。

8、同步电机的电枢磁场和主磁场的相对位置不同决定了不同的运行状态。FaFf电动机nsFfFa发电机nsFfFa补偿机ns3、三种运行状态发电机状态：补偿机状态：电动机状态：主极磁场超