CH16 同步发电机的基本电磁关系.ppt

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1、昆明石林第四篇同步电机1概述同步电机：交流旋转电机。用途：主要作发电机用，也可作电动机带动具有恒速要求的机械，还可作调相机，向电力系统发出无功功率，用于改善电力系统的功率因数及调整电网电压。现代发电厂中所发出的交流电能几乎全部是同步发电机发出，尽管目前有其他发电型式，如磁流体发电，太阳能发电等，但电力系统中仍是同步发电机占绝对优势。2同步电机指电机转子的转速n与旋转磁场转速n1相同的交流电机。同步电机的转速：n=60f1/Pf1--电网频率本章主要介绍同步电机的结构、分析方法、运行特性和它的各种参数。概述3第十六章同步发电机的基本电磁关系西安交通大学图书馆4同步发电机基本工作原理：导体

2、切割磁力线感应电动势。转子：转动的部分，转子上有磁极和励磁绕组，产生磁场。定子（又叫电枢）：固定的部分，定子铁心上有齿和槽，槽内设置有绕组，是切割磁场的导体。气隙：定转子之间有气隙。同步电机的基本工作原理5定子：有三相定子绕组，每相结构完全相同，它们在空间上互差120°电角度，对称分布放置在定子铁心槽内。转子：有p对磁极，磁极上有直流励磁绕组，当直流电流通过电刷和滑环流入转子绕组后，产生主磁通，主磁通由N极经气隙，定子铁心，再经气隙进入S极，构成主磁路。同步电机的基本工作原理6励磁绕组外接产生恒原动机拖动恒定直流电源定磁场转子旋转(n1)转子磁场切割定定子绕组感应以n1旋转子绕组三相对

3、称的电势三相电势相位互差1200。N1S1S2N2X1X2A2A1n1同步电机的基本工作原理动画7定子外接负载，形成回路，有三相电流。机械能转化为电能同步电机的基本工作原理三相电势的大小为：8交流电势频率f的确定当转子为1对磁极时，转子旋转一周，定子绕组中感应电势变化一个周期；当同步发电机有p对极时，转子旋转一周，感应电势交变p个周期。当转子转速为每分n转时，交变电势频率为：同步电机的基本工作原理9交流电势频率f的确定结论：同步发电机定子绕组感应电势的频率取决于它的极对数p和转子的转速n。同步发电机极对数一定时，转速与电枢电势的频率有严格对应关系。当电力系统频率f一定，发电机转速为恒定

4、值，这是同步发电机的主要特点。同步电机的基本工作原理10结论：我国标准工频为50Hz，所以同步发电机的极对数和转速成反比，为：汽轮发电机转速较高，极对数较少，如转速n=3000r/min，则极对数p=1。水轮发电机转速较低，极对数较多，如转速n=125r/min，则极对数p=24。同步电机的基本工作原理11同步电机的基本结构结构特点：旋转磁极式，即电枢固定，磁场旋转。按转子磁极形状可分为：隐极式—汽轮发电机常用，转速较高；凸极式—水轮发电机常用，转速较低。12同步电机的基本结构1—定子2—凸极式转子凸极式电机结构特点：气隙不均匀，极弧底下气隙较小，极间部分较大。13同步电机的基本结构隐

5、极式结构特点：转子上没有凸出的磁极，气隙均匀，转子呈圆柱形。1—定子3—隐极式转子14同步电机的基本结构1—定子2—凸极式转子3—隐极式转子15定子：铁心，绕组。转子：凸极式隐极式气隙：比异步电机大。同步电机的基本结构特点16隐极式同步发电机的基本结构用途：多用于汽轮发电机，一般为两极，转速为3000r/min。一般汽轮发电机转子长度L和定子内径D之比为2-6.5。17隐极式同步发电机的基本结构定子(又叫电枢)组成：定子铁芯电枢三相绕组机座和端盖18隐极式同步发电机的基本结构定子铁心由0.35mm,0.5mm或其它厚度的电工钢片叠成。各段叠片间有宽约10mm的通风槽，以改善定子铁心散热

6、。定子外径较小时，采用圆形冲片，当定子外径大于1m时，采用扇形冲片，目的是减少漏磁，防止涡流引起过热。定子铁心两端用非磁性材料压板将其压紧，将整个铁心固定在定子机座上。沿定子铁心内圆表面的槽内放置三相定子绕组。定子铁心19隐极式同步发电机的基本结构汽轮发电机的电压较高，要求定子绕组有足够的绝缘强度，一般采用B级或F级绝缘。定子绕组一般采用双层三相对称绕组。为便于绕组下线．定子槽采用矩形开口槽，定子绕组放入槽中后，槽口用槽楔封住，槽楔常用绝缘材料(如玻璃布板)做成。大型电机定子电流极大，要求绕组导线有较大的截面积。为减小导体集肤效应带来的附加损耗，定子绕组常由多股截面15平方毫米以下的扁

7、铜线并绕而成，且沿槽长进行适当的换位，使绕组的有效部分，有时甚至连同绕组的端接部分，成为编织形。20隐极式同步发电机的基本结构机座用于固定铁芯，常由钢板焊接而成。有足够的强度和刚度。满足通风散热的需要。铁芯一般固定在机座内圆的筋上，铁芯外圆与机座壁间留有空间作为通风道。大型电机中，当电磁负荷增大，由于定、转于间的磁拉力，定子铁芯会产生很大的双倍频率的振动。为防止这种振动传到机座，引起厂房基础同其他设施发生危险的共振，常在铁芯和机座间采用弹性联接