12章--同步电机原理和结构(ok)

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1、本章要求目的要求：了解同步电机的结构形式，理解同步电机的工作原理、同步电机的额定值重点难点：同步电机工作原理考核点：同步电机工作原理本章主要内容：型式与构造汽轮发电机构造特点水轮发电机构造特点分数槽绕组同步电机的发展同步电机模像直观主要特征：定子和异步电机基本相同，定子铁心上有齿和槽，槽内设置三相对称绕组转子上装有磁极和激磁绕组。当激磁绕组通以直流电流后，产生转子磁场§12.1同步发电机原理12.1.1同步电机构造原理图X1ooooxxxxA1A2X2NNSS原动机带动转子旋转，则磁场与定子绕组间有相对运动，在定子绕组中感应出三相交流电势电势的频率取决于电机的极对数转子的转速

2、12.1.2工作原理导体经过一对磁极，导体中的感应电势e就变化了一个周波若转子旋转一周经过p对极，那么导体中所感应的电势就变化了p个周波励磁电势：同步电机无论作为发电机或电动机，它的转子转速总等于由电机极对数和电枢电流频率所决定的同步转速“同步”机因而得名12.1.3同步发电机运行方式电枢磁场与转子磁场之间没有相对运动发电机方式转子磁场超前定子磁场电动机方式定子磁场超前转子磁场F1F2n1F2F1n1电动机发电机同步电机一般为磁极旋转式即以电枢为定子，磁极为转子。电枢功率极大，电压高激磁功率较小，电压低大功率不宜通过滑动接触引入引出激磁电流可通过集电环引入到转子§12.1…型

3、式和结构1同步电机的转子有两种构造型式：凸极式隐极式412.1隐极式转子构造特点：圆周上铣有槽和齿槽的部分约占有圆周的2/3激磁绕组为分布绕组，嵌入转子槽中极数较少，转速较高时，应用隐极式转子当极对数时，由于构造上的困难，都用凸极式转子汽轮发电机都为隐极式汽轮机高速时较为经济一般都为两极机，转速为3000r/min汽轮发电机组一般为横轴式汽轮机同步机汽轮发电机组水轮发电机都为凸极式水轮机转速较低转速为每分钟数十转至数百转，依水头高低、流量大小而定水轮发电机的极数就很多水轮发电机组一般为竖轴式水轮机同步机水轮发电机组同步电机有较大的空气隙0.5~8cm左右激磁电流由其他电源供给

4、异步电机的空气隙很小激磁电流来源于电网定子：铁芯由厚度为0.35或0.5mm的电工钢片叠成小型电机的定子钢片可以整块冲成定子铁芯的外径较大时每层钢片常由若干块扇形片组合而成汽轮发电机的构造特点第一层第二层扇形片组成铁芯时叠装示意图定子的机座常由钢板焊接而成与外壳和端盖构成仅与风室沟通的密封系统端盖常用非磁性材料铸造而成一般制成左右两半。定子绕组一般均采用双层三相对称绕组定子槽型均系矩形开口槽为了便于绕组下线两种绝缘方式套管式和连续式电压18－20KV，B级绝缘表面涂防晕漆绕组端接部分采用向后弯曲22.5°~30°槽外的绕组表面形成喇叭状的圆锥形在圆锥形外表面套有几个箍环，箍环

5、再由托架支撑213端接表面的固定1—箍环；2—托架；3—端接部分转子转子直径限制在1m左右受到转子材料机械强度的限制增大电机容量就只能增加转子的长度，转子为细长的圆柱体长度l与外径D之比约为2.5~6转子材料的要求极高采用含铬、镍和钼的特种合金钢构造整块式和组合式两种整块式转子组合式转子转子本体（中间最粗部分）表面用铣床铣出径向的槽激磁绕组即分布于这些槽中槽口用槽楔封住由于转速高，离心力大槽楔必须有足够的机械强度，并且不导磁，故一般采用铝青铜或硬铝等合金材料制成两极汽轮发电机的转子剖面两极汽轮发电机的转子槽剖面绕组槽楔通风槽阻尼绕组转子绕组转子绕组用矩形截面的导体绕制线圈跨度

6、大小不同的同心式绕组端接部分应用护环和中心环来固定，且为非磁性材料。1234转子绕组端接部分的箍紧1—端接部分；2—护环；3—中心环；4—转子轴转轴转轴按机械强度计算分成粗细不同的几段转轴经联轴器与汽轮机相联的一端为汽机端转轴经联轴器与励磁机相接的另一端为励磁机端转速较快，转轴需要极好的平衡主要特征水轮机拖动竖轴式低速多极凸极水轮发电机的构造特点转子磁极由厚度为1~2mm的钢片叠成在极心上套有激磁绕组扁铜线绕制而成的同心式线圈。凸极式电机多半装有阻尼绕组磁极极心表面处截面较大的凸出部分称为极靴凸极式同步电机的阻尼绕组1—阻尼条；2—阻尼环12NS转子支架由于大型水轮发电机转子

7、直径很大，往往超过10m转轴和转子磁轭间有一纯粹起机械联接作用的支架凸极转子的机械支撑1—转子轭2—轴套3—支撑筋123定子结构和一般交流电机相似主要特点是直径大为便于运输，将定子分成四至六瓣定子绕组常采用所谓分数槽绕组支撑部件水轮发电机的构造型式有两种悬式和伞式(a)122悬式水轮机1－推力轴承2－导轴承伞式水轮机1－推力轴承2－导轴承12(b)支撑部件水轮发电机的构造型式有两种悬式稳定性好，常用于转速较高的水轮发电机伞式转速在150r/min以下的水轮发电机12.1.3励磁系统直流励磁机励磁系统交流