《同步电机稳态分析》PPT课件

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1、第六章同步电机Synchronousmachines※同步电机的工作原理及结构特点※同步电机的运行原理※同步电机的基本运行特性※同步发电机的并联运行※同步电动机和同步补偿机同步发电机的不对称运行同步发电机的突然短路主要内容6.1同步电机的基本结构和运行状态同步电机结构模型同步电机工作原理同步电机运行方式同步电机结构（主要部件、励磁方式、分类）同步电机额定值同步电机旋转电枢式旋转磁极式隐极式（Non-salientpole）凸极式（Salient-pole）最基本形式很少使用一、同步电机的结构模型V1V2W2W1U1U2NS定子（电枢）+Uf－If转子励磁绕组旋转磁极式电机主磁场气隙◆载流导体

2、：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。◆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。动画◆主磁场的建立：转子上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。二、同步电机的工作原理（三相同步发电机为例）二极机械旋转磁势四极机械旋转磁势励磁机→F0旋转的F0和Φ0E0原动机电枢三相绕组中感应SNn0NSn0θ发电机运行交变感应电势的产生感应电

3、势有效值感应电势频率交变性和对称性同步转速f1=pn60E相=4.44f1kw1N1Φ三、三相同步电机的可逆运行NSSNn0n0δ电动机状态NSSNn0n0理想空载状态SNn0NSn0δ发电机运行三相同步电机的工作原理发电机电能机械能电动机机械能电能无有功功率转换发出无功功率同步补偿机同步电机运行状态，主要取决于定子合成磁场与转子主磁场之间的夹角δ，δ称为功率角NNoNoNoNNSoSoSSSSo主极主极同步电机的三种运行状态发电机补偿机电动机四、三相同步电机的基本结构1.主要部件(1)定子（电枢）(2)转子由硅钢片叠成。对称三相绕组。①定子铁心：②定子绕组：③机座和端盖等。①转子铁心：由整

4、块铸（锻）钢制成。②励磁绕组：工作时施加直流励磁。③阻尼绕组和转轴等。阻尼绕组第9章同步电动机按转子结构的不同：隐极式、凸极式。凸极式NS+－3~×3~·····×××××+－NS隐极式优点：机械强度好缺点：制造工艺较复杂；应用：因此多用在离心力较大、转速较高的电机中。例如汽轮发电机多采用隐极结构。优点：制造方便；缺点：机械强度较差。应用：在离心力较小、转速较低的中小型电机中或用在水轮发电机中。NSNS+凸极式励磁机发电机水轮机水轮发电机原理水轮发电机结构(1)立式水轮发电机(2)卧式水轮发电机(3)转子结构10000kw水轮机转子三相同步电机的基本结构小浪底电站水轮机组安装三相同步电机的基

5、本结构三峡电站首台机组安装三相同步电机的基本结构水力发电三相同步电机的基本结构NS+隐极式励磁机发电机汽轮机三相同步电机的基本结构汽轮发电机原理汽轮发电机结构(均为卧式）（1）定子铁心（2）定子绕组燃烧室燃料锅炉的炉膛循环水汽轮机发电机3600r/min升压变压器超热高压蒸汽电能输出电能的产生热电厂1煤传送带2加煤机3粉碎机4锅炉5煤渣6空气预热器7静电除尘8烟囱9汽轮机10冷凝器11变压器12冷却塔13发电机14输电线励磁方式——同步电机获取直流励磁电流的方式励磁系统——供结励磁电流的整个系统，包括装置和线路励磁机励磁调节器（手动、自动）灭磁装置2.励磁方式对励磁系统的要求正常运行时，供结

6、励磁电流为维持端电压或电网电压值，随负载情况变化，励磁电流能相应调节当系统电压严重下降时（如发生短路故障等），能强行励磁提高电势，保持电压稳定突然丢负荷时，如水轮机组转速明显升高，能强行减磁，限制端电压过度增高。对励磁系统的要求当电机内部发生短路故障时，能快速灭磁和减磁，以减小故障的损坏程度。对两台以上并列运行发电机，能成组调节无功功率，使无功合理分配。其他：反映迅速，运行可靠，结构简单，损耗小，成本低，体积小等直流励磁机励磁直流励磁机通常与同步发电机同轴，采用并励或者他励接法，或采用负载电流反馈的复式励磁。采用他励接法时，励磁机的励磁电流由另一台被称为副励磁机的同轴的直流发电机供给。交流励

7、磁机静止整流励磁同一轴上有三台交流发电机，即主发电机、交流主励磁机和交流副励磁机。副励磁机的励磁电流开始时由外部直流电源提供，待电压建立起来后再转为自励(有时采用永磁发电机)。副励磁机的输出电流经过静止晶闸管整流器整流后供给主励磁机主励磁机的交流输出电流经过静止的三相桥式硅整流器整流后供给主发电机的励磁绕组。它励式交流励磁机旋转整流系统静止整流器的直流输出必须经过电刷和集电环才能输送到旋转的励磁绕组，对于大容