《电机学同步电机》PPT课件

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1、第六章同步电机的稳态分析同步电机也是一种常用的交流电机。其特点：转子的转速与电网频率f之间具有固定不变的关系，即若电网的频率不变，同步电机的转速恒为常值而与负载的大小无关。运行方式：发电机，电动机，调相机。§6-1同步电机结构和工作原理旋转电枢式——电枢装设在转子上，主磁极装设在定子上旋转磁极式——主磁极装设在转子上，电枢装设在定子上凸极式同步电机隐极式同步电机一、同步电机结构：1、按磁极的安装位置分类：定子铁心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。转子铁心装有制成一定形状的成对磁

2、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2、同步电机结构凸极式同步电机隐极式同步电机同步电机结构汽轮发电机组水轮发电机组同步电机结构水轮发电机分瓣定子二、励磁形式概念励磁方式——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）灭磁装置正常运行时，供给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

3、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。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，体积小等对励磁系统的要求励磁方式它励由另外电源供电——直流发电机，带整流的交流发电机运动方式——同轴，独立工作自励自并励，自复励，谐波绕组励直流励磁机励磁直流励磁机通常与同步发电

4、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。交流励磁机静止整流励磁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。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。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

5、绕组，对于大容量的同步发电机，其励磁电流达到数千安培，使得集电环严重过热。在大容量的同步发电机中，常采用不需要电刷和集电环的旋转整流器励磁系统。主励磁机是旋转电枢式三相同步发电机，旋转电枢的交流电流经与主轴一起旋转的硅整流器整流后，直接送到主发电机的转子励磁绕组。交流主励磁机的励磁电流由同轴的交流副励磁机经静止的晶闸管整流器整流后供给。由于这种励磁系统取消了集电环和电刷装置——无刷励磁系统。交流励磁机旋转整流系统三、同步电机的基本工作原理励磁绕组建立起主磁场;原动机拖动转子旋转,励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割

6、定子各相绕组;电枢绕组三相对称交变电势。通过引出线，输出交流电。感应电势的有效值：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，即旋转磁场极性相间，使得感应电势的极性交变；电枢绕组的对称性，保证了感应电势的三相对称性。四、同步电机铭牌同步电机铭牌我国生产的汽轮发电机有QFQ、QFN、QFS等系列。前两个字母表示汽轮发电机；第三个字母表示冷却方式，Q表示氢外冷，N表示氢内冷，S表示双水内冷。水轮发电机系列：TS系列，T表示同步，S表示水轮。举例：QFS-300-2表示容量为300MW双水内冷2极

7、汽轮发电机。TSS1264/160-48表示双水内冷水轮发电机，定子外径为1264厘米，铁心长为160厘米，极数为48。另外同步电动机系列有TD、TDL等，TD表示同步电动机，后面的字母指出其主要用途。如TDG表示高速同步电动机；TDL表示立式同步电动机。同步补偿机为TT系列。额定容量SN（额定功率PN）：额定运行时电机输出的功率；额定电压UN：额定运行时定子三相线电压；额定电流IN：额定运行时定子三相线电流；额定功率因数：额定运行时电机的额定功率；额定频率；额定运行时的频率；额定转速：同步电机的同步转速；额

8、定值间的相互关系：额定值§6-2空载和负载时同步发电机的磁场空载运行：原动机带动发电机在同步转速下运行,励磁绕组通过适当的励磁电流,电枢绕组不带任何负载时的运行情况。空载运行是同步发电机最简单的运行方式，其气隙磁场由转子磁势单独建立。磁通分为主磁通和漏磁通。一、空载运行（1）隐极同步电机的空载磁势励磁绕组埋于转子槽内，沿转子圆周气隙近似均匀。励磁磁势在空间的分布为一个阶梯形，受齿槽的影响,气隙磁密呈