第六章 同步电机及微控电机

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1、6.1同步电机的基本工作原理及其分类6.2同步发电机的运行6.3同步电动机无功功率的调节第六章同步电机及微控电机6.4微电机控6.1同步电机的基本工作原理及其分类一、三相同步发电机的基本工作原理大小：频率：励磁绕组通入直流电流后建立恒定磁场，原动机拖动转子以转速旋转时，其磁场切割定子绕组而感应交流电动势。相序：由转子的转向决定。波形：由可知，波形取决于的空间分布。二、同步电机的分类按运行方式，同步电机分发电机、电动机和调相机。按结构型式，同步电机分旋转电枢式和旋转磁极式。旋转磁极式同步电机按磁极形状，又分隐极式和凸极式两种。按原动机类别,同步电

2、机分为汽轮发电机、水轮发电机和柴油发电机等。汽轮发电机一般作成隐极式，现代汽轮发电机均为2极，转速为3000转/分钟，水轮发电机采用凸极式，极数多，转速低。同步电动机、柴油发电机和调相机一般作成凸极式。按冷却介质和冷却方式分，有空外冷、氢冷、水内冷三、同步电机的主要结构1、定子：同步电机的定子有时也称为电枢，由定子铁芯、电枢三相绕组、机座和端盖等部件所组成。与异步电机一样，同步电机也是由定子及转子两大部分所组成，定子上有三相交流绕组；转子上则有励磁绕组，通入直流电流后，能产生磁场。同步电机的定子铁芯是由硅钢片冲制后叠装而成。当大型同步电机冲片外

3、圆的直径大于1m时，由于材料标准尺寸的限制，必须做成扇形冲片，然后按圆周拼合起来叠装而成。2、转子：同步电机的转子有两种结构型式，即凸极式和隐极，1）凸极式：转子有明显的突出的磁极，气隙分布不均匀。2）隐极式：转子作成圆柱形，气隙均匀分布。区别：对于高速旋转的同步电机，在转子结构上，我们采用隐极式，而对于低速旋转的电机，由于转子的圆周速度较低，离心力较小，故采用制造简单、励磁绕组集中安放的凸极式结构。大型同步发电机通常用汽轮机或水轮机作为原动机来拖动，故前者称为汽轮发电机，后者称为水轮发电机。汽轮发电机：转速高，采用隐极式。水轮发电机：转速低，

4、采用凸极式。对同步发电机额定值之间关系为：额定运行时加在三相定子绕组上的线电压。指电机额定运行时，输出功率的保证值。同步发电机是指输出的额定视在功率或有功功率，单位是KVA或KW。电动机额定容量是指额定条件下转轴上输出的机械功率，单位是KW。调相机用KVA或Kvar表示。在额定运行状态下三相定子绕组的线电流.四、同步电机的额定值6.2同步发电机的运行6.2.1同步发电机的电枢反应同步发电机转子由原动机拖动到同步转速，转子绕组通以恒定的直流励磁电流，定子电枢绕组开路，称为同步发电机的空载运行。励磁电流If单独建立的励磁磁动势Ff产生的主、漏磁通。

5、主、漏磁通均随转子旋转，在气隙中形成旋转磁场。主磁通交链电枢绕组，在电枢绕组中感应电动势；漏磁通不交链电枢绕组，不在电枢绕组中感应电动势，不参与定、转子之间的能量转换。电机带上负载后，电枢磁动势的基波在气隙中使气隙磁通的大小及位置均发生变化，这种影响称为电枢反应。电枢反应的性质取决于电枢磁动势基波和励磁磁动势基波之间的相对位置，即与空载电动势和电枢电流之间的夹角ψ有关。一、ψ=0°时的电枢反应这里需要注意：我们习惯上称转子磁极轴线为直轴，用d来进行表示，而N，S极之间的中线为交轴，用q来进行表示。所以，由于交轴磁势的存在，使合成磁势的轴线的位置

6、产生一定的位移，幅值发生一定的变化。电枢磁动势与转子磁势相加后才是气隙中的合成磁动势。二、ψ=90 °时的电枢反应：显然，此时的电枢磁势和气隙磁势方向相反，电枢反应是去磁效果。三、ψ=-90 °时的电枢反应：显然，此时的电枢反应是增磁的，所以电枢磁势称之为直轴增磁电枢磁势。四、ψ=任意角度时的电枢反应：在这里要注意是电流滞后电动势还是超前电动势。电流滞后电动势时，产生直轴电枢磁势，对主磁极起去磁作用。与同相位，起交磁作用；电流超前电动势时，直轴分量电流产生的直轴磁势对主极磁势起增磁作用。交轴分量电流产生的交轴磁势对主极磁势起交磁作用。总之，当同

7、步发电机供给滞后电流时，电枢磁势除了一部分产生交轴电枢反应外，还有一部分产生直轴去磁电枢反应；当电电机供给超前电流时，电枢磁势除了一部分产生交轴电枢反应外，还有一部分产生直轴增磁电枢反应。这个结论十分重要，它对发电机性能产生影响。6.2.2同步电抗同步电抗是同步电机中一个重要参数，它的大小对同步电机的性能有很大影响。隐极同步电机有一个特点就是定转子之间的气隙是均匀分布的。其中的称为电枢反应电抗。在同样大小电流情况下,如果越大，电枢反应电势也越大，表示着电枢磁势所产生的电枢磁通很强。因此的大小可以说明电枢反应的强弱。当然，电枢电流除了产生主磁通外

8、，还要产生一定的漏磁通，由于漏磁通也会交链电枢绕组，所以对应产生电动势。所以在三相对称电流通过电枢绕组后，所产生的匝链定子绕组的磁通为（），两者在电枢