第十二章+同步电机的基本理论和运行特性ppt课件.ppt

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1、第四篇同步电机福州大学电气工程与自动化学院电机学教研组黄灿水电机学多媒体课件系列2006.8第十二章同步电机的基本理论和运行特性09级学习部资料第十二章同步电机的基本理论和运行特性12.1同步电机的结构12.2同步电机的励磁系统12.3同步电机的空载运行12.4对称负载时的电枢反应12.5隐极同步发电机的分析方法12.6凸极同步发电机的分析方法12.7电枢绕组的漏抗12.8同步发电机的空载、短路和负载特性12.9同步发电机的参数及测定12.10同步发电机的稳态运行特性目录12.1同步电机的结构1、基本特点①根据电磁感应原理工作的交流旋转电机②转子转速固定

2、为同步转速2、主要用途①主要作发电机②电动机（无需调速、低速大功率机械、改善功率因数）③补偿机（空转的同步电动机，向电网输送无功功率）当f=50Hz时，p=1、2、3、4、5…则：n=n1=3000、1500、1000、750、600…一、同步电机的基本工作原理A、同步发电机原动机拖动转子转子磁场切割定子绕组感应三相交流电势转子加直流励磁定子铁芯电枢绕组(交流)转子铁芯励磁绕组(直流)相电势大小：频率：★与异步机比较B、同步电动机：定子：三相绕组通入三相交流电→产生气隙旋转磁场转子：磁极的励磁绕组通入直流电产生转子磁场定子、转子相互吸引，转子跟随定子旋转

3、磁场旋转可见：无论是同步发电机还是同步电动机，恒有：两种旋转磁场电枢磁场(交流励磁的旋转磁场)转子磁极磁场(直流励磁的机械旋转磁场)★思考：区别（产生机理、转速、分布）？N1S2定子发电机转子磁场Ff超前于电枢磁场FaTe与n1反向同步机的三种运行方式:阻力N1S2补偿机定子N1S2电动机转子磁场Ff滞后于电枢磁场FaTe与n1同向定子驱动力电机旋转电枢式旋转磁极式隐极式（Salient-pole）凸极式（Cylindrical-Rotor）电枢：高电压、大电流，装在定子便于引出磁极(励磁)：电流小，通过电刷可以引入转子用于小容量或特殊用途同步电机如同步

4、电机的交流励磁机二、同步电机的构造特点同步电机的组成：定子、(气隙)、转子NSNS+AABCCB气隙转子磁极铁芯转子励磁绕组集电环（滑环）转子定子铁芯定子绕组电刷定子Back1、定子（同一般的交流电机相似；尺寸大，常采用拼装）组成：铁芯、绕组、机座及其他部件0.35～0.5mm硅钢片，叠压定子铁心由扇型片拼成，省材，便于运输矩形开口槽,径向,轴向通风道定子绕组—三相对称双层绕组(电枢）扁铜线绕制而成,采用成型线圈机座—用钢板焊接而成其他部件—隔振结构、电刷等隐极机定子(隐)内定子插入外机座(隐)外机座加工凸极机定子机座2、转子汽轮发电机转子(隐极)最大直

5、径限制在1m左右瘦长型：采用增大长度来增大容量（l/D=5~7)形式：整块式、组合式其它部件：转轴、风扇、集电环大齿：小齿=1：2水轮发电机转子(凸极)吊装中的水轮发电机转子(320MW)结构：凸极、极靴、阻尼绕组、转子支架形式：矮胖，直径大（>10m）安装：悬式、伞式(见下图)磁极铁芯、转子轭、支撑筋、转轴阻尼绕组及作用转子其它部件：悬式伞式1、上导轴承2、上机架3、推力轴承4、下导轴承5、下机架伞式：优—减小电机的轴向高度和厂房高度，节约投资缺—机械稳定性稍差，用于低速悬式：优—减小振动和增加机械稳定性，用于高速缺—轴向高度大，投资成本高NSNS+N

6、S+隐极式（Salient-pole）凸极式（Cylindrical-Rotor）类型隐极式凸极式定子铁芯+三相对称绕组铁芯+三相对称绕组转子磁极细长圆柱形，圆周上铣有大齿、小齿（1：2）矮胖凸极形状转子绕组分布集中气隙均匀极弧下小、极间大速度离心力小—高速离心力大—低速应用汽轮发电机（p≤2)水轮发电机(p≥3)总结对比汽轮发电机组水轮发电机组三、同步电机的额定值（铭牌）额定容量SN(或功率PN)：额定运行时的输出容量（或功率）额定电压UN——定子的线电压额定电流IN——定子的线电流额定功率因数cosθN——额定运行时电机的功率因数额定频率fN——我国

7、标准工频50Hz额定转速nN——即为同步转速额定效率ηN（发电机：)（电动机：)额定励磁电压UfN和额定励磁电流IfN课时小结同步电机命名的由来？同步电机的基本特点和主要用途？电机产生旋转磁场的机理有哪些？它们间有什么异同点？隐极机和凸极极的各自的结构特点比较？(重点)同步电机运行方式？判别依据？同步电机的额定值间的关系？§12.2同步电机的励磁系统励磁系统—为同步电机提供励磁电流(直流)的整个系统一、励磁系统应满足的条件:能稳定提供发电机从空载到满载(及过载)所需的If当电网电压减小时,能快速强行励磁,提高系统稳定性.发电机突然甩负荷时能快速减磁，限制

8、电压过高当电机内部发生短路故障时,能快速灭磁.运行可靠,维护方便,简单,经济.多