电机学5.2-同步电机的运行原理..ppt

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1、目录第二章变压器第一章绪论第五章同步电机第四章异步电机第三章交流电机的基本理论1目录第二章变压器第一章绪论第五章同步电机第四章异步电机第三章交流电机的基本理论2了解同步电机的用途和主要分类熟练掌握同步电机的基本工作原理熟悉同步电机的基本结构，熟练掌握隐极和凸极电机的结构特点熟练掌握同步电机的额定值熟练掌握同步发电机标幺值系统第一节同步电机的基本知识学习目标3第一节同步电机的基本知识定义：同步电机是指电机转子的转速与磁场转速相同的交流电机。同步电机的转速为运用范围：同步电机主要用来作为发电机运行；同步

2、电机也可作为电动机应用，用于拖动生产机械，一般使用在不需要调速的低速大功率机械中；此外，同步电机还可以作为同步补偿机，他能够专门用来向电网输送感性和容性无功功率。4同步电机的用途和分类5同步电机的用途和分类62.同步电机的分类7同步发电机按原动机分类2.同步电机的分类82.同步电机的分类9同步电机基本结构10111213同步电机的基本结构形式同步电机的定子和异步电机相同，定子铁芯上有齿和槽，槽内设置三相绕组。转子上装有磁极和励磁绕组。同步电机的磁极通常装在转子上，而电枢绕组放在定子上，通常称为旋转磁

3、极式电机。旋转磁极式电机同步电机的转子有凸极和隐极两种结构形式。用汽轮机作为原动机来拖动的称为汽轮发电机，一般采用隐极式结构；用水轮机作为原动机来拖动的称为水轮发电机，一般采用凸极式结构。同步电动机、由内燃机拖动的同步发电机以及同步补偿机大多做成凸极式。14同步电机的构造特点定子同步电机的定子大体上和异步电机相同，是由铁芯、绕组、机座以及固定这些部分的其他构件组成。转子（以同步发电机为例）1、汽轮发电机转子结构现代汽轮发电机一般都是二极的，同步转速为3000或3600r/min。这是因为提高转速可以

4、提高汽轮机的运行效率，减小整个机组的尺寸、降低机组的造价。转子不能做得过大，所以汽轮发电机的直径较小，长度较长。汽轮发电机均为卧式结构。2、水轮发电机转子结构大型水轮发电机通常都是立式结构，它的转速低、极数多，要求转动惯量大，故其特点是直径大、长度短。15同步电机的额定值16同步电机的额定值（铭牌值）由以下几种：额定容量或额定功率额定电压是指同步电机在额定运行时其定子三相的线电压额定电流是指同步电机在额定运行时流过其定子绕组的线电流同步发电机同步电动机同步调相机额定容量发电机出线端的额定视在功率（V

5、A）额定功率发电机输出的额定有功功率（电功率）（W）转轴上输出的有效机械功率（W）发电机出线端输出的无功功率（Var）同步电机的额定值17同步电机的额定值额定功率因数是指同步电机在额定运行时的功率因数。额定效率是指额定运行时的效率。额定转速和额定频率是指同步电机运行时的转速（r/min）和定子绕组中电流与电压的工作频率（Hz）。额定励磁电压和额定励磁电流是指同步电机额定运行时加到励磁绕组上的直流电压和电流。发电机电动机18同步电机的额定值19同步电机的额定值20小结21小结22第二节同步电机的运行原

6、理（基本电磁关系）23第二节同步电机的运行原理（基本电磁关系）24同步电机的励磁系统同步电机运行时，必须在其转子励磁绕组中通入直流电流，以便建立磁场，这个直流称为励磁电流，供给励磁电流的整个系统称为励磁系统。励磁系统是同步电机的重要组成部分，励磁系统和励磁元件的性能对电机的运行性能有重要影响。分类，励磁系统主要有两大类：一类是直流发电机作为励磁电源的直流励磁机励磁系统；另一类是用整流装置将交流变成直流后供给励磁的交流励磁机整流励磁系统。25同步发电机的空载运行26同步电机的空载运行空载运行时，电枢电

7、流为零，仅有由励磁电流所建立的主极磁场。主极磁通分为主磁通和主极漏磁通，主磁通所经过的路径称为主磁路，包括：空气隙、电枢齿、电枢轭、磁极极身和转子轭五个部分。主极磁通是否通过气隙交链主磁通通过于定子绕住相交链主极漏磁通不通过仅与励磁绕组相交链27同步电机的空载运行当转子以同步转速旋转时，主磁场就在气隙中形成一个旋转磁场，它“切割”对称的三相定子绕组后，就将在定子绕组内感应出频率为的一组对称三相空载电动势：忽略高次谐波时，励磁电动势的有效值为式中：为每极的主磁通量28同步发电机的空载运行29同步发电机

8、的空载运行30（1）励磁磁动势31（1）励磁磁动势32（1）励磁磁动势33定义磁极磁动势的基波分量振幅与实际磁动势最大幅值之比为，称为电机的励磁磁动势波形系数，即隐极式同步电机的空载磁动势隐极式同步电机的转子绕组为分布绕组，在每极下有一个大齿和若干个小齿，转子磁动势的空间分布波形为阶梯波形，如下图所示，幅值为（其中为励磁电流，为励磁绕组的每极匝数）大齿34（1）励磁磁动势35凸极式同步电机的空载磁动势凸极同步电机的绕组式集中绕组，它所产生的磁动势是矩形波，幅值为，基波