《同步电机》PPT课件

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1、第6章同步电机§6.1同步电机的基本工作原理与结构§6.2同步发电机的空载运行§6.3同步发电机的电枢反应§6.4同步发电机的负载运行§6.5同步发电机的并联运行§6.6同步发电机和同步调相机交流电机分：同步电机----n=ns(ns为同步转速）异步电机----nns一、同步电机分类：旋转电枢式：电枢旋转，主极固定，因电枢功率不易由滑动部分送出，只适于较小容量发电机，实用少。旋转磁极式：磁极旋转，电枢固定，电枢功率由静止部分送出，可传送较大功率，实用广，是同步发电机的基本结构型式。同步电机§6.1同步电机的基本工作原理与结构旋转磁极式隐极式转子：不计齿槽时气隙均匀；机械强度高，适用

2、于高转速；一般用于汽轮发电机；外形细长。凸极式转子：气隙不均匀，极弧下较小，极间较大；机械强度比隐极机低，适用于低转速；一般用于水轮发电机，外形扁盘形。二、隐极同步电机（只有卧式支撑）1、隐极式转子结构：隐极式转子上没有凸出的磁极，如图6-1所示。沿着转子本体圆周表面上，开有许多槽，槽中嵌放励磁绕组。在转子表面约1/3部分没有开槽，构成所谓大齿，是磁极的中心区。励磁绕组通入励磁电流后，沿转子圆周也会出现N极和S极。图6-1隐极式转子2、隐极式转子特点：在大容量高转速汽轮发电机中，转子圆周线速度极高，最大可达170米/秒。为了减小转子本体及转子上的各部件所承受的巨大离心力，大型汽轮发电

3、机都做成细长的隐极式圆柱体转子。考虑到转子冷却和强度方面的要求，隐极式转子的结构和加工工艺较为复杂。转子长度/直径=2.5~6.5，且容量愈大比值愈大。3、汽轮发电机（如图6-2）主要结构部件有：定子、转子、端盖和轴承。定子定子大体上与异步电机相同，定子铁心由0.35mm,0.5mm或其它厚度的电工钢片叠成。图6-2汽轮发电机三、凸极同步电机（卧式、立式支撑）1支撑：卧式、立式支撑。立式水轮发电机据推力轴承的不同安放位置又分：悬式（推力轴承在转子上部）、伞式。2、水轮发电机的特点是：极数多，直径大，轴向长度短，整个转子在外形上与汽轮发电机大不相同。大多数水轮发电机为立式。3、定子：

4、水轮发电机的直径很大，定子铁心由扇形电工钢片拼装叠成。为了散热的需要，定子铁心中留有径向通风沟。4、转子：水轮发电机由于水轮机的转速较低，要发出工频电能，发电机的极数就比较多，做成凸极式转子结构工艺上较为简单。凸极式转子上有明显凸出的成对磁极和励磁线圈，如图6-4所示。转子铁心：由厚度为1～3mm的钢片叠成；磁极两端有磁极压板，用来压紧磁极冲片和固定磁极绕组。有些发电机磁极的极靴上开有一些槽，槽内放上铜条，并用端环将所有铜条连在一起构成阻尼绕组，其作用是用来抑制短路电流和减弱电机振荡，在电动机中作为起动绕组用。励磁绕组：励磁线圈中通过直流励磁电流后，每个磁极就出现一定的极性，相邻磁极

5、交替为N极和S极。图6-4凸极式转子同步电机的运行原理一、同步发电机工作原理参考同步电机结构模型图6-51、定子上：三相绕组，空间互差1200电角度，匝数相等转子上：If,由转子N极出来气隙定子铁心气隙转子S极原动机n逆时针恒速旋转定子上导体切割磁力线产生e图6-56.2同步发电机的空载运行空载运行：原动机带动发电机在同步转速下运行,励磁（转子）绕组通过适当的励磁电流,电枢（定子）绕组不带任何负载（开路）时的运行情况，称为空载运行。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Ff（励磁磁势）单独建立，称励磁磁场。一、空载气隙磁场1、主磁通：既与转子交链，

6、又经气隙与定子交链的磁通。为一以同步转速旋转的旋转磁场，磁密波形沿气隙圆周近似作正弦分布，其基波分量的每极磁通用0表示，0参与电机的机电能量转换。2、漏磁通1：除0外的所有谐波成分，及励磁磁场中仅与转子励磁绕组交链而不与定子交链的磁通。1不参与电机的机电能量转换。二、空载特性E0=f(If)或E0=f(Ff)：1、空载运行时,励磁电势随励磁电流变化的关系称为同步发电机的空载特性。2、转子同步速为n1，三相基波电势有效值为E0=4.44fNkN103、E0=f(Ff)：改变If，可改变0及E0，由此得空载特性曲线如图6-6。空载特性与电机磁路的磁化曲线具有类似的变化规

7、律。☆励磁电流较小时，由于磁通较小，电机磁路没有饱和，空载特性呈直线（将其延长后的射线称气隙线）。图6-6空载特性曲线E0随着励磁电流的增大，磁路逐渐饱和，磁化曲线开始进入饱和段。为合理利用材料，空载额定电压一般设计在空载特性的弯曲处，如图中的c点。☆空载特性可以通过计算或试验得到。试验测定的方法与直流发电机类似。同步电机的空载特性也常用标么值表示，空载电势以额定电压为基值，此时的励磁电流(称为额定励磁电流)为励磁电流的基值。用标么值表示的空载特性具有典