理工大学电机学课件 Ch6 同步电机82P
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《CH同步电机》PPT课件
同步发电机的短路比和直轴同步电抗
一、利用空载和短路特性确定Xd的不饱和值 ➢ 不计电枢电阻,U=0时, ➢ 隐极机：E0 jIkxs ➢ 凸极机：因Ik滞后E090
度,Iq=0E,Id0 =IjkIkXd ➢ E 0所以：E 0 ➢ 用 近似 ,则 ➢ 这样测得的同步电抗为不饱和同
步电抗. ➢ 对隐极机而言,所测定的同步电抗
生的磁通不是线性关系,所以感应电动势和励磁电流也不成 线性关系；
对称负载时的电枢反应
➢ 同步发电机带上负载后,定子三相对称绕组中流过的三相对 称电流产生一个新的磁动势,称为电枢磁动势；
➢ 励磁磁动势和电枢磁动势合成一个总的磁动势来产生气隙 磁通,进而在定子绕组中感应电动势；
➢ 电枢磁动势对气隙主磁通的影响,称为电枢反应；
其中：
X1XaX
Xa为电枢反应电抗；X1为同步电抗,表征对称稳态运行时, 电枢旋转磁场和电枢漏磁场的一个综合参数,是三相对称 电枢电流所产生的全部磁通在某一相中感应的总电动势 与相电流的比例常数.
➢ 不考虑饱和时隐极同步发电机的时空矢量图和等效电路
➢ 用励磁电动势和同步电抗表示隐极同步发电机的 相量图和等效电路
同步发电机的空载特性和短路特性
一、空载特性
➢ 改变if从零增大到某一最大值,再由此值减小到零； ➢ 由于转子磁路的剩磁,得到上升和下降的两条不同曲线； ➢ 测定参数使用下降曲线,其最高点取U0=1.3UN； ➢ 以Δif0作为校正量,使得空载曲线通过零点；
二、短路特性 ➢ 短路特性：发电机三相稳态短路时,短路电流Ik和励磁电 流If的关系； ➢ U=0； ➢ 电枢电阻远小于电枢电抗,短路电流可认为是纯感性； ➢ 电枢电动势基本上是一个去磁作用的直轴磁动势； ➢ 合成磁动势：
《电机学同步电机》课件
同步电机的运行
1
同步电机的起动和饱和
解释同步电机的起动过程，包括对饱和现象的讨论。
2
同步电机与电源的同步性
探究同步电机与电源之间的同步性要求和影响因素。
3
同步电机的转速控制
探讨同步电机转速控制方法，包括定子电压和转子电流的控制。
同步电机的应用
同步电机在空调中的应用
讲解同步电机在空调系统中的作 用和优势。
《电机学同步电机》PPT课件
# 电机学同步电机PPT课件 ## 概述 - 什么是同步电机？ - 同步电机的工作原理 - 同分析永磁同步电机的内部组成和工作原理。
交流电动机的结构
讲解交流电动机的构造和工作原理。
同步电机的特点
介绍同步电机与其他电机的不同之处和特点。
同步电机在风机中的应用
介绍同步电机在风机系统中的应 用案例和效果。
同步电机在泵站中的应用
解释同步电机在水泵站系统中的 运行和应用场景。
同步电机的维护与保养
1
同步电机的检修
2
讲解同步电机故障排查和维修过程。
3
同步电机的保养
介绍同步电机的定期保养工作和注意事 项。
同步电机的故障排除
解决常见的同步电机故障问题，并提供 解决方案。
总结
同步电机的优缺点
分析同步电机的优点和局限性。
同步电机的发展趋势
探讨同步电机在未来的技术和市场发展趋势。
同步电机的未来发展前景
展望同步电机在工业和家用领域的未来应用和前景。
理工大学电机学课件 同步电机
(nUn )2
n1
U
100%
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2. 同步电机的电枢反应
电机接三相对称负载
电枢感应电动势 E0作用下
三相对称电枢电流
电机内的气隙磁场
共同建立
与转子同步旋转的圆形旋 转磁动势（基波为Fa）
励磁磁动势基波Ff1
电枢反应：电枢电流产生的磁场对主极磁场产生影响
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电枢反应的性质
根据前面时空矢量的画法，即取相轴线作为时轴，负载 时的时空矢量图如下：
电枢反应的性质
助磁：Fa与Ff1同方向 去磁：Fa与Ff1反方向 交磁经典：PPT模F版a与欢迎F下f载1成90°电角度
不同ψ时电枢反应性质
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双反应理论：电枢反应对气隙磁场的影响
(1) 隐极同步电机
对调相机（Var、kVar或Mvar） 额定功率PN： 对发电机为额定输出有功电功率
PN SN cosN 3UN IN cosN
对电动机是轴上输出的额定机械功率
PN SN cosNN 3UN IN cosNN
额定频率f：(Hz); 额定转速nN：(r/min); 额定励磁电流IfN(A); 额定励磁电压UfN(V)。
1. 同步电机空载运行
空载运行：同步发电机被原动机 拖动到同步转速，转子励磁绕组 通入直流励磁电流而定子绕组开 路时的运行工况
励磁磁场：电机内的磁场仅由 转子励磁电流If及相应的励磁磁 动势Ff单独建立
主磁通基波分量的每极 磁通量Φ0 漏磁通Φfσ
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空载感应电动势(励磁电动势)
空载感应电动势： 基波主磁通切割定子 绕组感应出频率为 f=pn/60的对称三相基 波电动势
电机学第1章精品PPT课件
分析:起始磁化曲线基本上可分为四段 ,如下
起始磁化曲线
oa段 ab段 bc段 cd段 膝点 饱和
铁磁材料 图1-7.
磁化曲线见示意
应用: 设计电机和变压器时，为使主磁路内得
到较大的磁通量而又不过分增大励磁磁动势， 通常把铁心内的工作磁通密度选择在膝点附近。
2．磁滞回线 示意图: 图1-8。 剩磁:去掉外磁场之后，铁磁材料内仍然保留的
B
=
Φ A
Wb/m2
3. 磁场强度 H
单位：A/m
电子电气工程学院
1.1 磁场的基本物理量
H 与 B 的区别
① H ∝I，与介质的性质无关。 ② B 与电流的大小和介质的性质均有关。
4. 磁导率
=
B H
单位：H / m 真空中的磁导率:
μ0 = 4π×10－7 H / m
电子电气工程学院
第1章 磁 路
1.2 物质的磁性能
按磁导率分类：非磁性物质、磁性物质。 一、非磁性物质
≈ 0 1. 顺磁物质（如空气）： 略大于 0 。 2. 反磁物质（如铜）： 略小于 0 。
二、 磁性物质
1. 高导磁性 0
※ 铸钢： ≈1 000 0 硅钢片： ≈ ( 6 000 ~ 7 000) 0 坡莫合金： 比 0 大几万倍。
电子电气工程学院
1.2 物质的磁性能
磁性物质内部存在着很多很小的“磁畴”。
磁畴（磁化前）
磁畴（磁化后）
磁性物质的高导磁性被广泛应用于变压器 和电机中。
电子电气工程学院
1.2 物质的磁性能
2. 磁饱和性
≠常数
磁化曲线（B－H曲线）
Bcd
B = f (H)
b a
O H
起始磁化曲线
oa段 ab段 bc段 cd段 膝点 饱和
铁磁材料 图1-7.
磁化曲线见示意
应用: 设计电机和变压器时，为使主磁路内得
到较大的磁通量而又不过分增大励磁磁动势， 通常把铁心内的工作磁通密度选择在膝点附近。
2．磁滞回线 示意图: 图1-8。 剩磁:去掉外磁场之后，铁磁材料内仍然保留的
B
=
Φ A
Wb/m2
3. 磁场强度 H
单位：A/m
电子电气工程学院
1.1 磁场的基本物理量
H 与 B 的区别
① H ∝I，与介质的性质无关。 ② B 与电流的大小和介质的性质均有关。
4. 磁导率
=
B H
单位：H / m 真空中的磁导率:
μ0 = 4π×10－7 H / m
电子电气工程学院
第1章 磁 路
1.2 物质的磁性能
按磁导率分类：非磁性物质、磁性物质。 一、非磁性物质
≈ 0 1. 顺磁物质（如空气）： 略大于 0 。 2. 反磁物质（如铜）： 略小于 0 。
二、 磁性物质
1. 高导磁性 0
※ 铸钢： ≈1 000 0 硅钢片： ≈ ( 6 000 ~ 7 000) 0 坡莫合金： 比 0 大几万倍。
电子电气工程学院
1.2 物质的磁性能
磁性物质内部存在着很多很小的“磁畴”。
磁畴（磁化前）
磁畴（磁化后）
磁性物质的高导磁性被广泛应用于变压器 和电机中。
电子电气工程学院
1.2 物质的磁性能
2. 磁饱和性
≠常数
磁化曲线（B－H曲线）
Bcd
B = f (H)
b a
O H
《电机学课件》PPT课件
• 难点：电磁关系，磁动势，旋转磁场。
• 使用教材：胡虔生、胡敏强、杜炎生合编《电 机学》，中国电力出版社
• 参考书：汪国梁主编《电机学》
05.12.2020
.
12
《电机学》（二）课程简介
• 课程名称： 中文名称：电机学（二） • 英文名称：Electrical Machinery （Part 2） • 教学对象：电气工程类专业、本科 • 课程定位：《电机学》是本专业的一门主要技
• 使用教材：胡虔生、胡敏强、杜炎生合编《电 机学》，中国电力出版社
•
Stephen J.Chapman, Electric Machinery
Fundamentals, McGRAW-HILL International
Editions
• 参考书：汪国梁主编《电机学》 返回
05.12.2020
.
15
变压器图片、图形、动画
变压器的空载运行 变压器运行特性 三绕组变压器 三绕组变压器向量图 变压器外特性 TR三次谐波磁通路径 YYN变压器组中性点浮动 三相变压器组铁芯磁通波形 相量图
变压器参数测定 变压器暂态运行 自耦变压器 互感器 对称分量合成 变压器并联运行 T形电路 三相变压器
05.12.2020
术基础课，定位为：
* 电气工程的基础 * 电力系统的核心
• 课程特点：课程特点是概念多、理论性强，与 工程联系密切。
05.12.2020
.
13
《电机学》（二）课程简介
主要内容：本课程主要讲述：同步电机的结构， 工作原理、运行等到方面的内容。具体为：
❖同步电机的基本理论与运行特性 ❖同步发电机在大电网上运行 ❖同步发电机不对称运行 ❖同步发电机的突然短路。
• 使用教材：胡虔生、胡敏强、杜炎生合编《电 机学》，中国电力出版社
• 参考书：汪国梁主编《电机学》
05.12.2020
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12
《电机学》（二）课程简介
• 课程名称： 中文名称：电机学（二） • 英文名称：Electrical Machinery （Part 2） • 教学对象：电气工程类专业、本科 • 课程定位：《电机学》是本专业的一门主要技
• 使用教材：胡虔生、胡敏强、杜炎生合编《电 机学》，中国电力出版社
•
Stephen J.Chapman, Electric Machinery
Fundamentals, McGRAW-HILL International
Editions
• 参考书：汪国梁主编《电机学》 返回
05.12.2020
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15
变压器图片、图形、动画
变压器的空载运行 变压器运行特性 三绕组变压器 三绕组变压器向量图 变压器外特性 TR三次谐波磁通路径 YYN变压器组中性点浮动 三相变压器组铁芯磁通波形 相量图
变压器参数测定 变压器暂态运行 自耦变压器 互感器 对称分量合成 变压器并联运行 T形电路 三相变压器
05.12.2020
术基础课，定位为：
* 电气工程的基础 * 电力系统的核心
• 课程特点：课程特点是概念多、理论性强，与 工程联系密切。
05.12.2020
.
13
《电机学》（二）课程简介
主要内容：本课程主要讲述：同步电机的结构， 工作原理、运行等到方面的内容。具体为：
❖同步电机的基本理论与运行特性 ❖同步发电机在大电网上运行 ❖同步发电机不对称运行 ❖同步发电机的突然短路。
《电机学课件》课件
电机利用磁场与电流之间 的相互作用来产生旋转力。
电机的种类和工作原理
直流电机
直流电机通过直流电源提供电 流，可实现精确控制和调速。
交流电机
交流电机利用交流电源提供电 流，有许多种不同的类型和工 作原理。
步进电机
步进电机是一种特殊的电机， 可以实现精确的位置控制。
电机的控制方法
1
直接启动
最简单的电机控制方法，直接将电源连接到电机启动。电机，通过改变电路连接方式来减小起动电流。
3
变频调速
通过改变输入电压和频率来实现电机的调速控制。
电机的特性与参数
扭矩
效率
电机扭矩是电机输出力矩的大小， 决定了电机的动力性能。
电机效率是指电机的输出功率与 输入功率之比，衡量了电机的能 量利用效率。
转速
电机转速是指电机旋转的速度， 通常以转/分钟来表示。
电机学课件
本PPT课件将为您介绍电机学的基础知识，包括电机的种类和工作原理，控制 方法，特性与参数，应用领域，发展趋势。最后进行总结和回顾。
电机的基础知识
1 电机的定义
电机是将电能转化为机械 能的设备，广泛应用于各 个领域。
2 电机的组成
电机由定子、转子、电磁 铁、轴等部件组成。
3 电机的工作原理
电机的应用领域
工业
电机广泛应用于工业自动化设备、机械制造等领 域。
家电
电机在家庭电器中的应用，如洗衣机、冰箱等。
交通
电机在交通工具中的应用，如电动汽车、电动自 行车等。
能源
电机在能源领域的应用，如风力发电机、太阳能 光伏系统等。
电机的发展与趋势
1
高效能
电机的效率不断提高，节能环保成为发展的重要方向。
电机的种类和工作原理
直流电机
直流电机通过直流电源提供电 流，可实现精确控制和调速。
交流电机
交流电机利用交流电源提供电 流，有许多种不同的类型和工 作原理。
步进电机
步进电机是一种特殊的电机， 可以实现精确的位置控制。
电机的控制方法
1
直接启动
最简单的电机控制方法，直接将电源连接到电机启动。电机，通过改变电路连接方式来减小起动电流。
3
变频调速
通过改变输入电压和频率来实现电机的调速控制。
电机的特性与参数
扭矩
效率
电机扭矩是电机输出力矩的大小， 决定了电机的动力性能。
电机效率是指电机的输出功率与 输入功率之比，衡量了电机的能 量利用效率。
转速
电机转速是指电机旋转的速度， 通常以转/分钟来表示。
电机学课件
本PPT课件将为您介绍电机学的基础知识，包括电机的种类和工作原理，控制 方法，特性与参数，应用领域，发展趋势。最后进行总结和回顾。
电机的基础知识
1 电机的定义
电机是将电能转化为机械 能的设备，广泛应用于各 个领域。
2 电机的组成
电机由定子、转子、电磁 铁、轴等部件组成。
3 电机的工作原理
电机的应用领域
工业
电机广泛应用于工业自动化设备、机械制造等领 域。
家电
电机在家庭电器中的应用，如洗衣机、冰箱等。
交通
电机在交通工具中的应用，如电动汽车、电动自 行车等。
能源
电机在能源领域的应用，如风力发电机、太阳能 光伏系统等。
电机的发展与趋势
1
高效能
电机的效率不断提高，节能环保成为发展的重要方向。
电机学课件 同步电机共86页文档
谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
பைடு நூலகம்
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
电机学课件
同步电机 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
第一章 电机学基础知识PPT课件
4. 磁导率μ
μ=
B H
单位：H / m
真空中的磁导率: μ0 = 4π×10－7 H / m
大连理工大学电气工程系
物质按磁导率分类：非磁性物质、磁性物质。
◆ 非磁性物质
μ≈μ0 1） 顺磁物质(如空气) : μ 略大于μ0 。 2） 反磁物质(如铜) ：μ 略小于μ0 。
◆ 磁性物质—— 高导磁性
大连理工大学电气工程系
2）在高新技术领域的新应用
☆ 信息技术（雷达驱动） ☆ 航天航空航海 ☆ 生物医学工程（多种医疗设备）
大连理工大学电气工程系
绪2. 电论机的分类
常用分类方式： ◆按功能分，有发电机、电动机、变压器和控制电机 四大类。 ◆按电机结构及电源性质分，有变压器和旋转电机。
两种方法归纳如下：
电机与拖动
机械工业出版社
大连理工大学电气工程系
☆本课程的性质、任务和内容
性质：电气自动化和自动化专业的专业基础课
任务： ◆ 掌握电机的基本结构、工作原理和主要特性； ◆ 掌握电力拖动系统的分析计算及电机的选择法； ◆ 培养分析和解决问题的能力，为今后学习和工作 打下坚实的基础。
内容：
◆电机学：直流电机、变压器、异步电机、同步电机、
☆ 各领域中有特殊要求的动力装置
大连理工大学电气工程系
◆ 发电环节——各种发电机
引进600MW汽轮发电机
大连理工大学电气工程系
国产300MW汽轮发电机
大连理工大学电气工程系
现场运行的水轮发电机
大连理工大学电气工程系
◆ 输配电环节——变压器
为把发电厂发出的电力输送到四面八方的用户，需要 将发电机输出的 20 kV 左右的电压升高。在我国， 一般升高到220kV或500kV。
电机学(下)ch6-513页PPT
即 E0sin常数 Icos常数
2 无功功率调节(电动机）
同步电动机输出有功功率P2恒定， 改变励磁电流可以调节其无功功率
“正常”励磁时功率因数cosφ=1，电 枢电流全部为有功电流，故数值最小
励磁电流小于正常励磁值(欠励)时， 电动机功率因数cosφ滞后，同步电动 机相当于感性负载，要从电网吸取滞 后无功
同步调相机：不带机械负载的同步电动机，它利用同 步电动机改变励磁可以调节功率因数的 原理并联运行于电网上
4 调相机
若输出有功功率为零（忽略调相机本身的损耗），过励时， 电流超前电压90°；欠励时，电流滞后电压90°
只要调节励磁电流，就能灵活地调 节无功功率的性质和大小
电力系统在大多数情况下呈感性， 故调相机通常都是在过励状态下运 行，作为无功功率电源，提供感性 无功，改善电网功率因数，保持电 网电压稳定
隐极同步电机并联运电发行动电于机机无运变穷行空大状载电态相网相量，量图发图电机状态相量图
从发电机状态过渡到电动机状态
从发电机状态进入电动机状态的过程中，功率角θ 和电磁功率Pem
均由正值变为负值，电磁转矩由制动性质变为驱动性质，机电能量转换 过程发生了逆变。
基本电磁关系
电动机惯例：将发电机惯例时的电流方向改变。I超前于U规定相应的 功率因数角φ和功率角θ为正值，输入的电功率和电磁功率均为正值
常用起动方法
辅助电动机起动
变频起动
异步起动
3 起动与调速
同步电动机调速
同步电动机通常应用于不需要调速的场合，少数情 况下(如风机、水泵的节能运行)，需要两至三种转速，也 都用变极方式实现。
随着电力电子技术和计算机控制技术的发展，用 同步电动机、特别是特种同步电动机(如永磁式同步电 动机、磁阻式同步电动机、开关磁阻式同步电动机等) 构成高品质交流变速传动系统已成为调速研究领域的 主要发展趋势。
2 无功功率调节(电动机）
同步电动机输出有功功率P2恒定， 改变励磁电流可以调节其无功功率
“正常”励磁时功率因数cosφ=1，电 枢电流全部为有功电流，故数值最小
励磁电流小于正常励磁值(欠励)时， 电动机功率因数cosφ滞后，同步电动 机相当于感性负载，要从电网吸取滞 后无功
同步调相机：不带机械负载的同步电动机，它利用同 步电动机改变励磁可以调节功率因数的 原理并联运行于电网上
4 调相机
若输出有功功率为零（忽略调相机本身的损耗），过励时， 电流超前电压90°；欠励时，电流滞后电压90°
只要调节励磁电流，就能灵活地调 节无功功率的性质和大小
电力系统在大多数情况下呈感性， 故调相机通常都是在过励状态下运 行，作为无功功率电源，提供感性 无功，改善电网功率因数，保持电 网电压稳定
隐极同步电机并联运电发行动电于机机无运变穷行空大状载电态相网相量，量图发图电机状态相量图
从发电机状态过渡到电动机状态
从发电机状态进入电动机状态的过程中，功率角θ 和电磁功率Pem
均由正值变为负值，电磁转矩由制动性质变为驱动性质，机电能量转换 过程发生了逆变。
基本电磁关系
电动机惯例：将发电机惯例时的电流方向改变。I超前于U规定相应的 功率因数角φ和功率角θ为正值，输入的电功率和电磁功率均为正值
常用起动方法
辅助电动机起动
变频起动
异步起动
3 起动与调速
同步电动机调速
同步电动机通常应用于不需要调速的场合，少数情 况下(如风机、水泵的节能运行)，需要两至三种转速，也 都用变极方式实现。
随着电力电子技术和计算机控制技术的发展，用 同步电动机、特别是特种同步电动机(如永磁式同步电 动机、磁阻式同步电动机、开关磁阻式同步电动机等) 构成高品质交流变速传动系统已成为调速研究领域的 主要发展趋势。
《电机学完整》课件
电机学的基本概念
1 磁场原理
探索磁场与电机运行之间 的基本原理和相互作用。
2 电磁感应
讲解电磁感应的理论，以 及在电机中的应用和重要 性。
3 电机构造
介绍电机的基本构造和要 素，以及它们对电机性能 的影响。
电机学的主要原理
1
法拉第定律
解释法拉第定律对电机运行和电流感应的重要作用。
2
楞次定律
阐述楞次定律对电机的运行和电流方向的影响。
3
电机磁场理论
讲解电机磁场的形成原理和对电机转动的作用。
电机类型及分类
交流电机
介绍交流电机的原理、方法和应用场景。
步进电机
解析步进电机的特点、驱动方式和应用范围。
异步电机
讲述异步电机的原理、构造和广泛应用领域。
电机的工作原理
电动机 发电机 变压器
将电能转化为机械能的装置。 将机械能转化为电能的装置。 通过电磁感应原理转换电压大小的装置。
电机的应用领域
工业自动化
电机在生产线上的运用，提高 生产效率和质量。
交通运输
电机在交通工具中的应用，驱 动车辆和运输设备。
可再生能源
电机在风力发电、太阳能发电 等领域的应用。
总结与展望
回顾电机学的主要内容，并展望电机学在未来的发展和应用前景。
《电机学完整》PPT课件
电机学完整的PPT课件，旨在分享电机学的基本概念、主要原理、类型及分类、 工作原理、应用领域、总结与展望等内容。
课程介绍
深入浅出
以易于理解的方式介绍电机 学的基本概念和原理。
实例演示
通过具体案例和实验演示， 展示电机在实际应用中的重 要性。
互动学习
通过互动问答和小组讨论， 增强学生对电机学的理解和 应用能力。
电机学同步电机 全套课件
46
47
48
49
50
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55
56
+ 画在同一坐标平面上的时间相量图和空
间矢量图称为时空矢量图。 + 参考轴的选取是任意的。但一般
– – – – – 把相绕组轴线作为空间矢量参考轴 时间相量： E , , I ,U 令时间相量参考轴与空间矢量参考轴重合 空间矢量： F, B 相绕组轴线－相轴； 转子绕组轴线－直轴； 相轴，交轴 时轴 与直轴正交（90度电角度）－交轴 定义为内功率因数角。
66
67
68
69
70
71
72
电枢反应的性质（内功率因数角
0 ）
与 与 同方向， 同方向 相矢图中，按参考轴设 定，有： F F f 0 a a
f1
0
ff
Ff F f 1
x
最大幅值 Ff 之比为 k f， 称为电机的励磁磁动势波 形系数，即
f1
大齿
kf
Ff 1 Ff
42
43
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 Ff 波，幅值为 ， 基波分量的振幅为 4
Ff 1
Ff
4 励磁磁动势的波形系数 kf
44
45
式中： 0 为每极的主磁通量
36
37
38
39
40
41
f
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 If Ff I f N f 动势的空间分布波形为阶梯波形，如下图所 Nf 示，幅值为 （其中 为励磁电流， 定义磁极磁动势的基波分 为励磁绕组的每极匝数） f 量振幅 F 与实际磁动势
电机学-同步电机的基本知识和结构ppt课件
➢水轮发电机
转子
特点：转速低，转轴短粗，为凸极式转子。 作用：固定励磁绕组，产生励磁磁场。
定子
特点：固定定子绕组，由硅钢片叠成。 作用：感应电势，通过电流，实现机电能量转换。
同步电机的基本知识和结构
§7-4 同步电机的励磁方式
同步电机工作时必须供给励磁绕组直流电流，以便建立励磁磁场。 提供直流的电源及附属设备统称为励磁系统。获得励磁电流的方 法称为励磁方式。
励磁系统的形式很多，按照励磁系统和发电机的关系，可分为他 励式(separately excited)和自励式(self-excited)两类。
同步电机的基本知识和结构
§7-4 同步电机的励磁方式
一、他励式励磁系统 他励式励磁系统主要有下列几种。 1．直流励磁机励磁系统
if
If
L
Rf
A
K
～G V
同步电动机：PN是指轴上输出的有效机械功率，也用千瓦(kW) 或兆瓦(MW)来表示。对于同步调相机，则用线端的额定无功 功率来表示其容量。以千乏(kVAR)或兆乏(MVAR)为单位。
同步电机的基本知识和结构
§7-5 同步电机的额定值
➢额定电压UN 指在额定运行时电机定子三相线电压，单位为伏(V)或千伏(kV)。
Y
C
Y
C
A
.N
S
XA
n1
Z
B
Z
横截面图 凸极式
N
S
X
.n1
B
隐极式
同步电机的基本知识和结构
§7-2 同步电机的基本工作原理
➢同步发电机
作为发电机运行时，用一原动机拖动转
子旋转，转子励磁绕组中通入直流电，
Y
从而在气隙中产生一旋转的磁场，该磁
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同步电机的励磁方式和冷却方式
同步电机的额定值（额定容量、额定功率因 数、额定电压、额定电流）
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6.1 同步电机的工作原理及结构特点
1. 同步电机的工作原理
同步电机与异步电机的根本区别是旋转的转子通入直流电流励磁
直流励磁电流If
随转子旋转
A
励磁磁场Bf
电枢感应电 eb Em cos(t 120 ) 动势
第六章
同步电机
6.1 同步电机的工作原理及结构特点
6.2 同步电机的运行原理
6.3 同步发电机的基本运行特性 6.4 同步发电机的并联运行 6.5 同步电动机和调相机 6.6 同步发电机的不对称运行
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6.1 同步电机的工作原理及结构特点 教学内容
同步电机的结构型式（凸极同步电机、隐极 同步电机）
凸极同步电机的结构形式
凸极同步电机的定子结构与隐极同步电机或异步电机的基本相同， 所不同的只是转子结构。
凸极同步电机转子由磁极、励磁线圈、磁轭和阻尼绕组等 部分构成。
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凸极同步电机的结构形式
凸极同步发电机常与水轮机一起构成水轮机发电机组。凸极 同步电机有卧式和立式两类。
阻尼绕组 有阻尼绕组凸极同步电机转子 320MW 水轮发电机转子吊装 水轮发电机定子铁心段
2 ( U ) n n n 1
U
100%
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2. 同步电机的电枢反应
电机接三相对称负载
电枢感应电动势 E0作用下
三相对称电枢电流
电机内的气隙磁场
共同建立
与转子同步旋转的圆形旋 转磁动势（基波为Fa）
励磁磁动势基波Ff1
电枢反应：电枢电流产生的磁场对主极磁场产生影响
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ea Em cos t
N If n
2f
负载运行时 三相电枢电流iabc
C
ec Em cos(t 120 ) 60 f n p 旋转基波磁动势 Fa
60 f n1 p
S
B
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n n1
2. 同步电机的结构形式
一般同步电机都采用旋转磁极式结构，根据磁极形状又可 分为隐极和凸极两种型式。
电枢反应的性质
根据前面时空矢量的画法，即取相轴线作为时轴，负载 时的时空矢量图如下：
助磁：Fa与Ff1同方向 电枢反应的性质
去磁：Fa与Ff1反方向 交磁：Fa与Ff1成90°电角度
空气冷却 氢气冷却 水冷却 超导发电机
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5. 同步电机的额定值
额定电压UN：电机额定运行时定子的线电压（V或kV）
额定电流IN：电机额定运行时定子的线电流（A） 额定功率因数cosφN 额定效率ηN 额定容量SN： S N 3U N I N 对发电机（VA，kVA或MVA）； 对调相机（Var、kVar或Mvar）
空载感应电动势： 基波主磁通切割定子 绕组感应出频率为 f=pn/60的对称三相基 波电动势
E0=4.44fNkN1Φ0
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空载电动势与励磁电流的关系
转速一定时，E0 0
E0
f ( I f )与 0 f ( I f )相似
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ电机磁路的饱和系数
' E ac dh k 0 ab oa U N
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6.2 同步电机的运行原理
教学内容
同步发电机空载运行的原理，掌握空载运行时 的时空矢量图
同步电机电枢反应的特点
隐极和凸极同步发电机负载运行时的方程式和 相量图以及同步电抗等参数
双反应理论的特点 不饱和时同步发电机的计算
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6.2 同步电机的运行原理
额定功率PN： 对发电机为额定输出有功电功率 PN S N cos N 3U N I N cos N 对电动机是轴上输出的额定机械功率 PN S N cos N N 3U N I N cos N N
额定频率f：(Hz); 额定转速nN：(r/min); 额定励磁电流IfN(A); 额定励磁电压UfN(V)。
0 1
1
同步发电机空载运行
实际电机中，气隙磁场一般不是理想正弦波，故在定子绕组感 应电势（空载电压）中将存在一系列谐波。
空载相电压n次 谐波表达式
U n 4.44 f n Nk Nn n
kM
5000
2 U n n2
电压波形正弦性畸变率
U1
100%
电话谐波系数
THF %
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3. 同步电机的励磁方式
同步电机运行时，必须在励磁绕组中通入直流 电流，建立励磁磁场。将供给励磁电流的整个装置 称为励磁系统。
直流发电机励磁系统 静止式交流整流励磁系统
旋转式交流整流励磁系统
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4. 同步电机的冷却方式
随着单机容量的不断提高，大型同步电机的发 热和冷却问题日趋严重，冷却方式也不断改进。同步 电机的冷却方式主要有以下几种。
1. 同步电机空载运行
空载运行：同步发电机被原动机 拖动到同步转速，转子励磁绕组 通入直流励磁电流而定子绕组开 路时的运行工况 励磁磁场：电机内的磁场仅由 转子励磁电流If及相应的励磁磁 动势Ff单独建立
主磁通基波分量的每极 磁通量Φ0 漏磁通Φfσ
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空载感应电动势(励磁电动势)
隐极同步电机气隙均匀，转子机械强度高，适合于高速旋转 凸极同步电机气隙不均匀，比较适合于中速或低速旋转场合
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隐极同步电机的结构形式
隐极同步发电机常与汽轮机一起构成汽轮机发电机组
200MW 气轮发电机组的实物照片 大型汽轮发电机定子铁心槽 300MW 汽轮发电机定子下线 直径 1200mm 汽轮发电机转子加工 汽轮发电机完工后的定子 经典PPT模版 欢迎下载
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空载时-空矢量图
忽略磁 滞效应时
Ff 的基波分量用空间矢量Ff 1表示 Ff 1、B f 1同相位，并处于直轴上随转子以1速度旋转
若选该相轴线作为时间参考轴（时轴）时，显然，0与B f 1重合
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( ) 与某相交链的磁通随时间正弦交变 0 1 ( ) 感应电动势E 同步运行时