同步发电机运行原理.ppt

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1、第十章同步发电机运行原理招电力专业人才，上电力英才网郝雯娟主要内容1同步电机的基本知识2空载和负载时同步电机的磁场3隐极同步发电机电动势方程、同步电抗、相量图4同步发电机功率及转矩方程郝雯娟10.1同步电机基本知识一、同步电机的基本工作原理及特点同步发电机的基本原理结构定子：电枢铁心、电枢绕组转子：磁极铁心、励磁绕组原理励磁绕组通入直流电流，电机里就产生了磁场；原动机拖动主磁极以恒速n逆时针旋转，磁场与定子上的导体之间就有了相对运动，于是，在定子绕组里便感应出交流电动势。10.1同步电机基本知识

2、一、同步电机的基本工作原理及特点感应电势的频率：定子三相电枢电动势与三相负载接通，则三相定子绕组内流通三相电流，产生三相合成、旋转的电枢磁动势，其基波的转速为n1，即转子转速=同步转速同步电机10.1同步电机基本知识二、同步电机类型1.按运行方式，同步电机分发电机、电动机和调相机。2.按结构型式，同步电机分旋转电枢式和旋转磁极式。其中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。10.1同步电机基本知识二、同步电机类型3.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

3、发电机一般作成隐极式，现代汽轮发电机均为2极，转速为3000r/min，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。10.1同步电机基本知识三、同步电机基本结构1.汽轮发电机主要结构定子(电枢)转子10.1同步电机基本知识三、同步电机基本结构10.1同步电机基本知识三、同步电机基本结构（1）定子铁心10.1同步电机基本知识三、同步电机基本结构（1）定子铁心10.1同步电机基本知识三、同步电机基本结构（2）转子在大容量高转速汽轮发电机中，转子圆周线速度极高，最

4、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，大型汽轮发电机都做成细长的隐极式圆柱体转子。四、同步发电动机铭牌数据、额定值10.1同步电机基本知识(2)额定电压UN：额定运行时三相定子绕组上的线电压，单位为V或kV。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。调相机是指线端输出的无功功率QN，单位用Kvar表示。(3)额定电流IN：在额定运行状态下三相定子

5、绕组的线电流，单位为A。(1)额定容量SN(KVA)或额定功率PN(kW)：四、同步发电动机铭牌数据、额定值10.1同步电机基本知识同步发电机额定值之间关系为：发电机电动机(4)额定功率因数(5)额定效率一、空载运行时主磁极磁场及空载特性10.2空载和负载时同步电机的磁场什么是同步发电机空载运行？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If，定子绕组开路的运行称为空载运行。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单独建立。一、空载运行时主磁极磁场及空载特性10.2

6、空载和负载时同步电机的磁场★空载时，同步电机中只有一个以同步转速旋转的励磁磁势Ff，它在电枢绕组中感应出三相对称交流电势E0，称为励磁电势。感应电势的频率：感应电势的有效值：一、空载运行时主磁极磁场及空载特性10.2空载和负载时同步电机的磁场空载特性：当空载运行时,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。一、空载运行时主磁极磁场及空载特性10.2空载和负载时同步电机的磁场空载特性：由图可见，当励磁电流较小时，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为气隙线）

7、。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。为了合理地利用材料，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。二、对称负载运行时的电枢反应10.2空载和负载时同步电机的磁场★当电枢绕组接上三相对称负载后，电枢绕组和负载一起构成闭合通路，通路中流过的是三相对称的交流电流。当三相对称电流流过三相对称绕组时，将会形成一个以同步速度旋转的旋转磁势。旋转电枢磁势的形成二、对称负载运行时的电枢反应10.2空载和负载时同步电机的磁场★当电枢绕组接上三相对称负载后，电枢绕组和负载一起构成闭

8、合通路，通路中流过的是三相对称的交流电流。当三相对称电流流过三相对称绕组时，将会形成一个以同步速度旋转的旋转磁势。★由此可见，负载以后同步电机内部将会产生又一个旋转磁势Fa(电枢旋转磁势)。因此，同步发电机接上三相对称负载以后，电机中除了随轴同转的转子磁势Ff(称为机械旋转磁势)外，又多了一个电枢旋转磁势Fa(称为电气旋转磁势)。二、对称负载运行时的电枢反应10.2空载和负载时同步电机的磁场电枢磁势基波特点：幅值恒定，Fa用空间矢量表示时，磁势矢量顶点的轨迹是圆；当某相的电流为最大