电机与拖动 教学课件 作者 孙建忠 刘凤春 第5章.ppt

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1、第5章　同步电机5.1　同步电机的基本结构和额定值5.2　三相同步电机的工作原理5.3　三相同步发电机的稳态分析5.4　三相同步发电机的功率和转矩5.5　三相同步发电机的运行特性5.6　同步发电机与电网的并联运行5.7　三相同步电动机与同步补偿机*5.8　同步发电机的三相突然短路5.1　同步电机的基本结构和额定值5.1.1　同步电机的基本结构5.1.2　同步电机的励磁方式5.1.3　同步电机的基本类型5.1.4　同步电机的额定值5.1.1　同步电机的基本结构1.隐极式同步电机2.凸极式同步电机一、隐极同步电机的基本结构定子铁心：硅钢片叠成。机座：钢板焊接面成，有足够的强度和钢度。

2、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隐极同步电机都采用卧式结构，有定子和转子两大部分。1.隐极式同步电机机械端口电端口ABC转子定子绕组定子铁心2.凸极式同步电机凸极同步电机的转子和铁心5.1.2　同步电机的励磁方式1.直流励磁机励磁2.静止整流器励磁3.旋转整流器励磁1.直流励磁机励磁这种励磁方式是由装在同步电机转轴上的小型直流发电机供电。该直流发电机称为励磁机。励磁机的励磁由另一台同轴连接的

3、副励磁机供给。为使同步发电机的输出电压保持恒定，常在励磁电路中加进一个反映发电机负载电流的反馈分量。当负载增加时，励磁电流应相应增大，以补偿电枢反应和漏阻抗压降的作用。2.静止整流器励磁这种励磁方式是将同轴的交流励磁机发出的交流电经过静止整流器整流成直流电后再供给同步发电机的励磁绕组。这里的交流励磁机是一种小型同步发电机。大容量汽轮发电机主要采用静止整流器励磁。3.旋转整流器励磁以上两种励磁方式都需要使用集电环和电刷装置才能将直流电流引入同步电机的励磁绕组。如果把交流励磁机做成旋转电枢式同步发电机，并把它安装在主发电机的转轴上，然后把整流器也固定在励磁机的电枢上使其一起旋转，这就

4、组成了旋转整流器励磁系统。因为交流励磁机的电枢、整流器以及同步电机的励磁绕组均装设在同一旋转体上，故不再需要集电环和电刷装置。大型同步发电机的励磁电流可达数千安，如果通过集电环和电刷装置引入励磁电流，会引起集电环的严重过热，采用旋转整流器励磁，就很好地解决了这个问题。而且这种励磁方式的运行比较可靠，尤其适合于要求防燃、防爆的特殊场合。5.1.3　同步电机的基本类型1.按用途分类2.按结构型式分类3.按冷却方式分类1.按用途分类同步电机按用途不同可分为发电机、电动机和补偿机。补偿机是一种不输出有功功率，只输出无功功率的电机。其中，同步发电机按原动机的不同又可分为汽轮发电机和水轮发电

5、机，以及以柴油机等动力机械驱动的同步发电机。2.按结构型式分类同步电机按结构型式不同可分为旋转电枢式和旋转磁极式两类。旋转电枢式的结构与直流电机类似，旋转磁极式则正好相反，把主磁极装设在转子上，而电枢装设在定子上。由于励磁部分的容量和电压常较电枢小得多，电刷和集电环的负载就比较轻，对于高压、大中容量的同步电机，都采用旋转磁极式结构。本章只介绍旋转磁极式的同步电机。3.按冷却方式分类同步电机按冷却方式不同可分为空气冷却、氢气冷却、水冷却和混合冷却等。例如，定子绕组和转子绕组采用水内冷，铁心用空气或氢气冷却5.1.4　同步电机的额定值1.额定容量SN或额定功率PN2.额定电压UN3.

6、额定电流IN4.额定功率因数cosφN5.额定频率fN6.额定转速nN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。额定运行时加在三相定子绕组上的线电压。在额定运行状态下三相定子绕组的线电流.额定功率因数是指同步电机在额定状态下运行时电机的功率因数。额定频率是指同步电机在额定状态下运行时电枢的频率。我国同步电机的额定频率规定为50Hz。额定转速指同步电机在额定状态下运行时电机的转速，额定转速即为同步转速。5.2　三相同步电机的工作原理5

7、.2.1　三相同步电机的基本原理5.2.2　同步电机的空载运行5.2.3　同步电机的负载运行和电枢反应5.2.4　三相同步电机的运行状态5.2.1　三相同步电机的基本原理1.三相同步发电机的工作原理2.三相同步电动机的工作原理1.三相同步发电机的工作原理同步发电机是把原动机的机械能转换为交流电能从电枢输出。工作时，原动机拖动转子主磁极旋转，励磁磁动势F变成了旋转磁动势，三相电枢绕组切割旋转的主极磁场，就在三相电枢绕组中产生三相对称的交流电动势E，E被称为励磁电动势。如果电枢接有负