电机与电力拖动基础教程第7章.ppt

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1、电机原理与拖动基础下页主讲人：包蕾宁波工程学院第7章同步电机同步电机的基本结构与运行状态7.1同步电机的工作原理7.2同步电动机的电压方程式与相量图7.3同步电动机的功率、转矩及功率特性7.4同步电动机的工作特性和V形曲线7.5同步电动机的起动7.6下页上页第7章本章教学基本要求（自学为主）熟悉同步电机的基本结构。熟悉同步电机工作原理，理解电枢反应的物理意义。熟悉同步电动机电压方程、相量图、矩角特性和功角特性。熟悉同步电动机的工作特性，理解V形曲线。熟悉同步电动机常用的起动方法，掌握同步电动机的异步起动法。下页上页返回第7章本章教学重点和难点重点：1.同步电动机的工作原理；2.同步电动机的

2、电压方程式；3.同步电动机的特性；4.同步电动机的起动；难点：同步发电机电枢反应的物理意义。下页上页返回第7章同步电机是交流电机的一种。普通同步电机与异步电机的根本区别是转子侧装有磁极并通入直流电流励磁；由于定、转子磁场相对静止及气隙合成磁场恒定是所有旋转电机稳定实现机电能量转换的两个前提条件，因此，同步电机的运行特点是转子的旋转速度必须与定子磁场旋转速度严格同步，即同步电机转速n与定子电流频率f和极对数p保持严格不变的关系：下页上页返回我国电力系统的电网标准工作频率（简称工频）为50Hz，而极对数p=整数如1、2、3…，即同步电机的转速对应为n=3000、1500、1000…r/min。

3、7.1同步电机的基本结构与运行状态第7章7.1.1同步电机的基本结构下页上页返回与直流机、异步电机一样，同步电机也是由定子和转子两大部分组成，定、转子间是空气隙。结构型式旋转电枢式：电枢装设在转子上，主磁极装设在定子上。这种结构应用在小容量同步电机中。(与直流电机相似)旋转磁极式：主磁极装设在转子上，电枢装设在定子上。对于高压、大容量的同步电机，通常采用旋转磁极式结构。第7章1、定子同步电机的定子与异步电机的定子结构基本相同，由机座、定子铁芯、定子绕组等组成。定子铁芯通常由0.5mm厚度的电工钢片叠成，于大型同步电机，由于尺寸太大，硅钢片常制成扇形，然后对成圆形。下页上页返回第7章2、转子

4、由磁极、转轴、阻尼绕组、滑环、电刷等组成，在电刷和滑环通入直流电励磁，产生固定磁极。根据容量大小和转速高低转子结构分凸极和隐极两种。凸极特点：气隙不均匀，有明显的磁极，转子铁芯短粗，适用于转速低于1000r/min，极对数p≥3的电动机。如水轮发电机。同步电动机、由内燃机拖动的同步发电机以及同步补偿机，多做成凸极式。隐极特点：气隙均匀，无明显的磁极，转子铁芯长细，呈圆柱形，适用于转速高于1500r/min，极对数p≤2的电动机，如汽轮发电机。下页上页返回第7章同步电机转子结构隐极式：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

5、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。凸极式：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，相邻磁极交替为N极和S极。下页上页返回第7章7.1.2同步电机的运行状态1.分类同步电机可分同步发电机、同步电动机和同步补偿机；主要用作发电机。2.应用在现代电力系统中，几乎所有的电能是由同步发电机生产的；同步电动机应

6、用于大型生产机械的拖动系统中，随着电力电子技术和计算机控制技术的不断发展，变频调速在同步电动机的调速系统中的实现，使同步电动机的应用场合大为扩大；同步补偿机则是空载运行的同步电动机，用以改善电网的功率因数，使大功率同步电动机与同容量的异步电动机比较，有明显的优点。下页上页返回第7章7.1.3铭牌数据同步电机的主要额定数据为：额定容量PN：对发电机是指输出的有功电功率，对电动机是指轴上输出的机械功率。单位：kW或MW；额定电压UN：指额定运行时定子三相绕组上输出或输入的线电压，单位：V或KV；额定电流IN：指额定运行时，定子绕组上输出或输入的线电流，单位：A；额定功率因数：额定运行时电机的功

7、率因数cosjN；额定转速nN：指电机额定运行时的同步转速，单位：r/min；额定频率fN：我国标准工业频率规定为50Hz。下页上页返回第7章额定效率ηN：指电机额定运行时的效率；额定励磁电压UfN：指电机额定运行时的励磁电压，单位：V额定励磁电流IfN：指电机额定运行时的励磁电流，单位：A额定功率、电压、电流、效率、功率因数之间的关系为：下页上页返回第7章下页上页返回7.2同步电机的工作原理7.2.1同步发电机工作原理