同步电机的基本工作原理与结构.ppt

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1、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同步电动机和同步调相机思考题与习题同步电机是交流旋转电机的一种,因其转速恒等于同步速机时得名。同步电机主要用作发电机，也可用作电动机和调相机。本章主要分析同步发电机的稳态运行原理和运行特性，简要分析同步电动机和调相机的运行状态。６.1同步电机的基本工作原理与结构６.1.1同步电机的基本结构以汽轮发电机为例:定子铁心：硅钢片叠成。机座：钢板焊接面成，有足够的强

2、度和钢度。电枢绕组：三相对称绕组——铜线制成定子(电枢)转子铁心：采用整块的含铬、镍和钼的合金钢锻成护环：保护励磁绕组受离心力时不甩出励磁绕组：铜线制成滑环：引励磁电流经电刷、滑环进入励磁绕组中心环：支持护环，阻止励磁绕组轴向移动转子机械端口转子定子绕组定子铁心电端口ABC返回返回1、汽轮发电机结构（1）定子铁心返回返回1、汽轮发电机结构返回2、水轮发电机结构(1)立式水轮发电机(2)卧式水轮发电机2、水轮发电机结构转子结构10000kW水轮机转子1.发电环节——各种电机引进600MW汽轮发电机国产

3、300MW汽轮发电机国产200MW汽轮发电机定子国产200MW汽轮发电机定子铁心现场运行的水轮发电机６.1同步电机的基本工作原理与结构６.1.2同步电机的基本工作原理与分类一、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。U2U1W2V1W1V2发电机的物理过程可用图示表示旋转示意图1旋转示意图2二、同步电机的分类按运行方式，同步电机分发电机、电动机和

4、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。６.1.3同步电机的额定值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，

5、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.６.2同步发电机的空载运行电磁关系：空载特性：同步发电机被原动机拖动到同步转速，励磁绕组中通入直流电流，定子绕组开路的运行称为空载运行。空载电动势大小：６.3同步电机的电枢反应电枢反应: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

6、空载电动势和电枢电流之间的夹角有关.励磁磁势和电枢磁势的区别基波波形大小位置转速转向励磁磁动势正弦波恒定，由励磁电流决定由转子位置决定由原动机的转速决定由原动机决定电枢反应磁动势正弦波恒定，由电枢电流决定由电流瞬时值决定由磁极对数和电流频率决定由电流相序决定６.3.1时的电枢反应d轴q轴U轴U1U2W2V1W1V2NSW轴V轴电枢反应性质：交轴电枢反应空载电动势和电枢电流同相位.d轴q轴U轴U1U2W2V1W1V2NSW轴V轴６.3.2时的电枢反应空载电动势超前电枢电流电枢反应性质：直轴去磁电枢反应

7、d轴q轴U轴U1U2W2V1W1V2NSW轴V轴6.3.3时的电枢反应空载电动势滞后电枢电流电枢反应性质：直轴助磁电枢反应d轴q轴U轴U1U2W2V1W1V2NSW轴V轴6.3.4一般情况下的电枢反应空载电动势超前电枢电流角,电枢反应性质：既有交轴,还有直轴去磁电枢反应此种情况下---直轴分量---交轴分量---直轴分量电流产生的合成磁动势---交轴分量电流产生的合成磁动势6.3.4一般情况下的电枢反应（总结）上升下降上升下降下降下降不变不变下降R、C增强交轴直轴助磁d、q轴R、L削弱交轴直轴去磁d

8、、q轴C增强直轴助磁d轴L削弱直轴　去磁d轴R波形畸变交轴q轴负载性质对电机的影响电枢反应性质记作夹角位置6.3.5电枢反应与机--电能量转换电枢反应是同步电机在负载运行时的重要物理现象，它不仅是引起端电压变化的主要原因，而且也是电机实现机---电能量转换的枢纽。输出的有功功率越大，有功分量电流就越大，交轴电枢反应越强，越大，这就要求原动机输入更大的驱动转矩，维持电机的转速不变。说明发电机带感性(或容性)无功负载时,不需要原动机增加能量.但是直轴去磁（或助磁）电枢反应