电气——同步电机
电机学--同步电机
n1
Tem
ψ≈φ=1800, 交轴电枢磁动势和 励磁磁动势作用产 生电磁力, 形成驱 动性质的电磁转矩 Tem
电枢磁动势超前励 磁磁动势
Id Ir ,直轴电枢磁动势也 产生电磁力，但不形 成电磁转矩
ψ≈φ=900,
Y
n1 n A S Z Φad B N C
第6章
同步电机
什么是同步电机？ 一.同步电机和异步电机的区别
①转子绕组结构 感应电机: 三相双层叠绕组或其他交流绕组 笼式绕组,构成闭合回路 同步电机: 多为同心式绕组，外接直电源 ②转子转速和同步转速的关系 ③绕组中的电流 ④气隙大小的差别
二、同步电机的运行原理
当励磁绕组通以直流电之后，建立恒定的磁 场，转子转速为n时，定子的导体感应交流电 动势，其频率是 pn
发电机组14台，总装机容量为9800MW。其中1#、
2#、3#、7#、8#、9#为德国伏伊特水电集团公
司、德国西门子公司、通用电气加拿大国际公
司三家联营体，简称VGS生产制造；4#、5#、6#、
10#、11#、12#、13#、14#为ALSTOM公司生产制 造
左岸发电机简介
三峡左岸电站水轮发电机组为混流式，采用立轴半伞 式三导轴承结构，下导与推力采用推导联合轴承。
线棒结构
ALSTOM发电机水冷部件由6根不锈钢空心导管和2个水箱
组成 ；VGS发电机水冷部件由6根铜空心导管，作为中心 导体的一部分。
ALSTOM发电机线棒的主绝缘采用的是MICADUR F级绝缘
系统，它是由真空浸渍的合成树脂绝缘玻璃纤维带组成。整根线棒 由19层此绝缘带连续半叠饶构成，形成后的线棒直线段 主绝缘厚度为4.6mm ，斜线段主绝缘厚度为3.7mm。 VGS 发电机线棒的主绝缘也采用的是MICADUR F级绝缘系统，
同步电机的基本工作原理和结构
同步电机的基本工作原理和结构第一节精编资料本章主要介绍同步电机的结构和基本工作原理,同步电机的电动势和磁动势,异步电动...二,同步电机的工作原理1磁场:三相同步电机运行时存在两个旋转磁场: 定子旋转磁场...原理,结构同步电机的基本工作原理和结构本章主要介绍同步电机的结构和基本工作原理、同步电机的电动势和磁动势、异步电动机的电势平衡，磁势平衡、等值电路及相量图、功率转矩、同步发电机运行原理等内容。
本章共有10节课，内容和时间分配如下:1.掌握同步电机的结构特点及工作原理。
(2节)2.掌握同步电机绕组有关的结构、额定参数(1节)3.掌握同步电机机绕组的磁动势、等效电路，一般掌握相量图。
(3节)4.掌握同步电机功率、转矩和同步电机启动特性。
(2节)5.了解同步发电机的运行原理。
(2节)一、简介交流电机，根据用途，可以分为同步发电机、同步电动机和同步补偿机三类。
(交流电能几乎全部是由同步发电机提供的。
目前电力系统中运行的发电机都是三相同步发电机。
同步电动机可以通过调节其励磁电流来改善电网的功率因数，因而在不需要调速的低速大功率机械中也得到较广泛的应用。
随着变频技术的不断发展，同步电动机的起动和调速问题都得到了解决，从而进一步扩大了其应用范围。
同步补偿机实质上是接在交流电网上空载运行的同步电动机，其作用是从电网汲取超前无功功率来补偿其它电力用户从电网汲取的滞后无功功率，以改善电网的供功率因数。
) 二、同步电机的工作原理1磁场:三相同步电机运行时存在两个旋转磁场: 定子旋转磁场和转子旋转磁场。
定子旋转磁场—又常称为电枢磁势，而相应的磁场称为电枢磁场60f1n,速度:同步速度，即 1p方向:从具有超前电流的相转向具有滞后电流的相。
形成原因:以电气方式形成。
(当对称三相电流流过定子对称三相绕组时,将在空气隙中产生旋转磁通势。
它的旋转速度60f1n,1p为同步速度，即;它的旋转方向是从具有超前电流的相转向具有滞后电流的相;当某相电流达到最大值的瞬间，旋转磁势的振幅恰好转到该相绕组轴线处。
第十三章-同步电机的基本原理PPT课件
E a滞后 a9于 0 0 E a滞后 I9于 0 0
E a 可写成负电抗压降的形式：
Ea jIxa
x a 是对应电枢反应磁通的电抗，
称为电枢反应电抗。
x a 是一相的电抗值，在物理
意义上它综合反应了三相对称电流
产生的电枢反应磁场 B对a 于一相的
影响。
x a 的计算推导如下： 247页
Fa
1.35N1Kdp1 p
是线性叠加的关系。
F
可见：在饱和时：F E0E0 不饱和时： F E0E0
不考虑饱和时磁动势叠加、磁通叠加
转子磁极磁场 I f Ff 1 0 E0
电枢系统电流 I Fa
F
a Ea
E
合成气隙磁动势： F E
1、负载时不考虑饱和磁动势叠加
合成气隙磁动势： F Ff Fa
磁通叠加：
0a
2、电动势叠加
注意：电路中还存在同步电抗
xC
R
E 0
I
00 900 RL
1）三相对称电阻负载
00 900 F Ff1
F
F f 1
电枢反应为去磁
E 0
Fa
I
2）三相对称纯电容性负载；
xC
R
E 0
I
x xc x
2）三相对称纯电容性负载；
E 0
x xc
F
F f 1 Fa I
900
Fa 为直轴助磁磁动势
能从电流、电动势、磁动势等时间矢量间 的相位关系，直接求得电枢磁动势和励磁磁 动势等空间矢量间的相位关系。
由此可见，时—空矢量图是分析交流电机 的一个重要工具，必须很好地掌握。
例题：在下列情况下电枢反应是助磁还是去磁？
电机学CAI-同步电机(十七章)2013
在
90 时达到最大值.
P m
" M
U 2 ( xd xq ) 2 xd xq
sin 2 磁阻功率,是由交、直轴磁阻不相
等引起的。磁阻功率在 时达到最大值.
45
没有转子励磁也可能有磁阻功率！
功角特性(凸极机)PM=f(δ)
PM=f(δ)
m m
总结：
U 2 ( xd xq ) E0U P2 PM m sin m sin 2 xd 2 xd xq
如电枢电阻 ra 略去不计，则，ρ 0 ，sin ρ 0 zs xs E0U 上两式便化为：P2 PM m sin xs 以发电机惯例分析：如取发电机的 P2 和 为正值， 则电动机的 PM 和 均应为负值。
当忽略电枢电阻ra，则：
E0U P2 PM m sin 关系曲线P2 PM f( )如下图 xs
2 1
灯1：U A1 A2
灯2：U B1B2
灯3：U c1c2
b)交叉接法
电网,f
1
(灯光旋转法)
C1
3 2
C2 A1
1
K
A 1 B1 C 1 A 2 B2 C 2
3
2 1
B2 B1
A2
发电机,f
2
设f2>f1,按相对运动 令电网发电机=
若：f2≠f1发电机和电网 电压向量之间便有相对运 动:n=60(f2-f1)/p
四﹑电枢电阻ra对功角特性 PM=f(δ)的影响
p2
m
PM
m
Pmax,减小 , ra 使
E0U U2 sin( ) sin ) 发电机: P2 m ( zs zs 2 E0U E0 sin( ) sin ) 电动机: PM m ( zs zs
同步电动机原理
同步电动机原理
同步电动机是一种根据电磁原理工作的电机，其工作原理是利用电磁感应现象。
当三相交流电通过定子绕组时，会在定子中形成一个由电流产生的旋转磁场，这个磁场的旋转速度正好与电源频率相关。
同时，在转子中也存在一个磁场，其旋转速度由定子磁场的旋转速度决定。
在正常运行时，两个磁场会保持同步运动，使得转子旋转与定子磁场的旋转速度相同。
这样，转子就会随着定子磁场的旋转而旋转，达到同步转速。
当转子达到同步转速时，同步电动机的运行就稳定了。
同步电动机的同步转速与电源频率和极对数有关，可以通过改变电源频率或改变转子极对数来控制同步电动机的转速。
同时，同步电动机还具有良好的功率因数，可以在运行过程中自动调整，提高电能的利用效率。
总之，同步电动机的工作原理是利用定子与转子之间形成的旋转磁场，使得转子能够同步运动。
通过控制电源频率或转子极对数，可以实现对同步电动机的转速控制。
同步电机原理和结构
6018.1同步电机原理和结构1 •同步发电机原理简述（1）结构模型：同步发电机和其它类型的旋转电机一样， 由固定的定子和可旋转的转子两大部分组成。
最常用的转场式同步电机的定子铁心的内圆均匀分布着定子槽，槽内嵌放着按一定规律排 列的三相对称交流绕组。
这种同步电机的定子又称为电枢，定子铁心和绕组又称为电枢铁 心和电枢绕组。
转子铁心上装有制成一定形状的成对磁极，磁极上绕有励磁绕组，通以直 流电流时，将会在电机的气隙中形成极性相间的分布磁场，称为励磁磁场（也称主磁场、转子磁场）。
除了转场式同步电机外， 还有转枢 式同步发电机，其磁极安装于定子上，而交流 绕组分布于转子表面的槽内，这种同步电机的 转子充当了电枢。
图 8-1-1给出了典型的转场 式同步发电机的结构模型。
图中用 AX 、BY ， CZ 共3个在空间错开120°电角度分布的线 圈代表三相对称交流绕组。
（2 ）工作原理同步电机电枢绕组是三相对称交流绕组，当 原动拖动转子旋转时，通入三相对称电流后，会产生高速旋转磁场，随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组（相当于绕组的导体反向切割励磁磁场），会在其中感应出大小和方向按周期性变化的交变电势，每相感应电势的有效值为， E o = 4.44fN ① f k w（ 8-1-1 ）式中f ――电源频率；①f ――每极平均磁通； N ——绕组总导体数；k w ---------------- 绕组系数；E 0是由励磁绕组产生的磁通 ①f 在电枢绕组中感应而得，称为 励磁电势（也称主电势、 空载电势、转子电势）。
由于三相电枢绕组在空间分布的对称性，决定了三相绕组中的感应 电势将在的时间上呈现出对称性，即在时间相位上相互错开 1/3周期。
通过绕组的出线端将三相感应电势引出后可以作为交流电源。
可见，同步发电机可以将原动机提供给转子的 旋转机械能转化为三相对称的交变电能。
感应电势的频率决定于同步电机的转速 n 和极对数p ,即同步电机图8-1-1 同步电机结构模型2供电品质考虑，由众多同步发电机并联构成的交流电网的频率应该是一个不变的值， 这就要求发电机的频率应该和电网的频率一致。
电机学-同步电机的最基本知识和结构
检查电机紧固情况
定期检查电机各部件的紧固情况， 包括地脚螺丝、端盖、轴承盖等， 确保没有松动或脱落现象。
润滑轴承
根据电机使用情况和要求，定 期对电机轴承进行润滑，保证 轴承运转灵活、无异常声响。
监测电机运行参数
定期监测电机的电压、电流、 温度等运行参数，确保电机在
允许范围内运行。
常见故障类型及原因分析
应用领域及重要性
应用领域
同步电机广泛应用于电力、冶金、石油、化工、纺织、造纸 等工业领域，以及交通运输、国防、航空航天等领域。
重要性
同步电机在国民经济和国防建设中占有重要地位。作为电动 机，它可驱动各种机械设备，实现生产过程自动化和电气化 ；作为发电机，它是电力系统中的重要组成部分，为工农业 生产和人民生活提供电能。
电机不能启动或启动困难
可能原因包括电源故障、电机内部故 障（如绕组短路或开路）、负载过重 等。括 轴承磨损、转子不平衡、气隙不均匀 等。
电机过热
可能原因包括过载、散热不良（如风 扇故障或散热片堵塞）、环境温度过 高等。
电机绝缘性能下降
可能原因包括绝缘老化、潮湿、污染 等，会导致电机漏电、匝间短路等故 障。
04
同步电机运行特性及性能 指标
空载运行特性
空载电压波形
同步电机在空载运行时，其端电 压波形应为正弦波，且波形畸变
率小。
空载电流
空载电流较小，通常为额定电流的 20%～30%，主要用于电机铁芯的 磁化。
空载损耗
主要包括铁损耗和机械损耗，用于 衡量电机在空载状态下的效率。
负载运行特性
负载电压波形
02
同步电机结构组成与部件 功能
定子部分
定子铁芯
构成电机磁路的一部分，并嵌放定子 绕组。一般采用0.5mm厚的硅钢片 冲制叠压而成，以减少涡流引起的热 量。
《电气工程概论》第一章第三节 同步电机 课堂笔记及练习题
《电气工程概论》第一章第三节同步电机课堂笔记及练习题主题：第一章第三节同步电机学习时间： 2015年11月9日--11月15日内容：我们这周主要学习交流电机的另一种——同步电机，通过学习我们要掌握同步电机的工作原理、结构，掌握同步电机并网所需要的条件，了解电动势平衡方程式及电枢反应，了解同步电机的各种特性和功率平衡。
第一章电机与电器基础第三节电机1.3.3 同步电机同步电机属于交流电机，其转子转速为一固定的同步转速。
同步电机有三种运行方式：发电机、电动机和调相机。
同步电机最重要的用途是作发电机用。
现代电网的电能几乎全部由三相同步发电机提供。
有时工作于同步补偿机状态，提供无功功率，改善电网的功率因数。
1.同步电机的原理和结构转子绕组直流电励磁产生固定的N、S磁极。
原动机带动转子转动，定子绕组切割磁力线，产生三相交流电。
定子产生旋转磁场与转子同步运行。
此时同步电机处于发电机运行状态。
定子三相绕组通入三相交流电，产生旋转磁场。
转子绕组通入直流励磁产生固定N、S极。
这样旋转磁场就吸引转子同步旋转。
此时发电机处于电动机运行状态。
同步电机的转子有两种构造型式，即凸极式和阴极式。
凸极式转子上有明显凸出的成对磁极和励磁绕组。
当励磁绕组中通过直流励磁电流后，每个磁极就出现一定的极性。
隐极式转子的转子铁芯为圆柱形，沿着转子圆周表面开有许多槽，用来嵌入励磁绕组。
同步电机无论作为发电机或电动机，它的转子速度总等于由电机极对数和电枢电流频率所决定的同步转速，同步由此得名。
2.同步发电机的空载运行当外加原动机带动发电机转子在同步转速下运行，并且转子的励磁绕组通以励磁电流时，电枢绕组开路即为同步发电机的空载运行。
空载运行时，电枢电流等于零，其气隙磁场由转子磁动势单独建立。
电枢绕组切割旋转磁场产生感应电动势，电枢绕组开路时的端电压等于空载电动势。
3.同步发电机的负载运行（1）电枢反应及电动势方程当负载运行时，三相对称电流流过定子三相绕组，形成电枢旋转磁动势，它与转子旋转磁动势同步，且转向相同。
第十二章 同步电机的基本理论和运行特性
义？
• 空间矢量和时间相量的物理意义有何区别？同步电机中哪 些量是空间矢量，哪些量是时间相量？ • 何谓时空矢量图？同步发电机空载时的时空矢量图？ • 电压波形正弦畸变率的定义是什么？
§12.4 对称负载时的电枢反应
电枢反应的概念 电机带负载后，电枢电流产生的磁场将使空载气隙磁 场的分布发生变化，从而使绕组中的感应电动势发生 变化，这种现象称为电枢反应。 三个特殊角
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电机学多媒体课件系列20068第十二章同步电机的基本理论和运行特性第十二章同步电机的基本理论和运行特性121同步电机的结构122同步电机的励磁系统123同步电机的空载运行124对称负载时的电枢反应125隐极同步发电机的分析方法126凸极同步发电机的分析方法127电枢绕组的漏抗128同步发电机的空载短路和负载特性129同步发电机的参数及测定1210同步发电机的稳态运行特性121同步电机的结构1基本特点根据电磁感应原理工作的交流旋转电机转子转速固定为同步转速2主要用途主要作发电机电动机无需调速低速大功率机械改善功率因数补偿机空转的同步电动机向电网输送无功功率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
0
E0
思考：相量 图和矢量图 的区别？
时空矢量图的定义：将具有相同角速度的空间矢量和 时间相量画在同一坐标即为时空矢量图。
同步电机空载时的时空矢量图
时间相量和空间矢量都以相绕组轴线作为参考轴。
A相轴/时轴/交轴
Z
B
ω1=2πf
E0
A
N
S
直轴
X
Ff
φ0
同步电机的的工作原理
同步电机的的工作原理
同步电机的工作原理是基于电磁感应原理。
当通过电流流过定子绕组时，产生的磁场会与转子上的永磁体磁场相互作用，从而使得转子开始旋转。
根据电磁感应定律，当磁场改变时，会产生感应电动势，这个感应电动势会引起电流在定子绕组中的流动，进而产生磁场。
这个磁场与转子上的永磁体磁场相互作用，使得转子继续旋转。
因此，通过交流电源向定子绕组提供电流，同步电机能够保持转速与电源频率的同步。
同步电机的旋转速度由电源频率决定，因此也称为频率控制同步电机。
同步电机的转速与电网（交流电源）频率之间存在一定的比例关系，通常以极数来表示。
同步电机还可以通过调整励磁电流来实现转速调节。
当调整励磁电流时，可以改变转子上的磁场强度，从而改变同步电机的转速。
需要注意的是，同步电机在启动时无法自行启动，其转子必须与电源的频率和相序同步。
而在运行过程中，若失去同步，转子将会停止旋转。
因此，同步电机通常需要通过其他装置（例如变频器）来控制电源频率和相序，以确保正常启动和稳定运行。
总结来说，同步电机的工作原理是通过电流在定子绕组中产生磁场与转子上的永磁体磁场相互作用，使得转子旋转，并通过电源频率和相序来保持转速与电源同步。
同步电动机
第十二章 同步电机的基本类型和基本结构（一）本章重点1. 同步电机的定义。
2. 同步电机的额定值。
（二）自学指导1. 同步电机的分类和基本结构（1）电动势的频率1f 与转子转速n 之比为恒定值的电机称为同步电机，定义表述了同步电机的主要特点。
即p f n 160。
（2）同步电机按转子结构不同，可分为隐极式和凸极式两类。
①汽轮发电机：由高速原动机汽轮机拖动，转速较高，离心力较大，一般采用隐极式同步电机，是卧式的。
②水轮发电机：由低速原动机水轮机拖动，转速较低，离心力较小，一般采用结构和制造上比较简单的凸极式同步电机，小容量水轮发电机多采用卧式。
大容量的则广泛采用立式。
③同步电动机和调相机一般都做成凸极式。
（3）不同类型、不同容量、不同冷却方式的同步电机结构各不相同，但工作原理所必需的结构部件都是定子和转子两大部分。
定子—是同步电机产生感应电动势和产生旋转磁场的部件，由定子铁芯、电枢绕组和起支撑和固定作用的机座。
转子——转子的作用是产生一个强磁场，并且可以由励磁绕组进行调节。
对转子的要求是导磁性能好、机械强度高。
主要有转子铁心、励磁绕组、滑环等。
另外，在凸极式转子磁极上还装有鼠笼形绕组(在发电机里称阻尼绕组，在电动机里称起动绕组)。
2. 同步电机的额定值（1）额定容量N S 或额定功率N P ：对同步发电机来说，额定容量N S 是指出线端的额定视在功率，—般以干伏安（kV A ）、兆伏安(MV A)为单位；额定功率N P 是指发电机输出的额定有功功率，一般以干瓦（kW ）或兆瓦（MW ）为单位。
对同步电动机来说，N P 是指轴上输出的有效机械功率。
对同步调相机，用线端的额定无功功率来表示其容量。
（2）额定电压、额定电流、额定功率因数、额定效率的定义与异步电动机的相同。
第十三章 同步发电机（一）本章重点1. 同步发电机的电枢反应。
2. 同步发电机的的电势平衡方程式和相量图。
3. 同步发电机的并联运行的条件。
同步电机工作原理
同步电机工作原理
同步电机是一种实现电能转换的电机类型。
其工作原理基于磁场的相互作用，并利用交变电流产生的磁场与电机中的转子磁场进行同步运转。
同步电机主要由定子和转子两部分组成。
定子上绕制有三相绕组，通过外部供电的三相交流电流，产生旋转磁场。
转子上有若干极对的永磁体或励磁绕组，其磁场可以根据定子磁场的变化而调整相位和大小。
当定子绕组上通入三相交流电流时，产生的旋转磁场将与转子磁场进行交互作用。
根据同步电机的工作原理，如果转子磁场与定子磁场的磁通量方向相同，转子将受到磁场的作用力而旋转，实现同步运动。
由于交流电流不断变化，磁场方向也随之变化，因此转子跟随磁场旋转，完成输出功率。
为了保持同步运转，同步电机还需要施加一定的励磁，并保持励磁和定子磁场的相位差大约在90度。
这样能够保持电机的稳定运行，并提供所需的输出功率。
总结而言，同步电机通过交变电流产生旋转磁场，利用定子和转子磁场之间的相互作用来实现同步运转。
这种工作原理使得同步电机能够高效、可靠地进行转换和输出电能，并在许多应用领域中得到广泛应用。
同步电机知识点
同步电机知识点
同步电机是一种常用的交流电机，其动态性能对全电力系统的动态性能有极大影响。
以下是关于同步电机的知识点：
1. 同步电机是电力系统的心脏，它是一种集旋转与静止、电磁变化与机械运动于一体，实现电能与机械能变换的元件。
2. 同步电机的特点包括：稳态运行时，转子的转速和电网频率之间有不变的关系；若电网的频率不变，则稳态时同步电机的转速恒为常数而与负载的大小无关。
3. 同步电机分为同步发电机和同步电动机。
4. 同步发电机的转矩方程为T1=To+Te，其中T1为原动机的驱动转矩。
5. 同步发电机的运行特性以外特性为主U=f(I)。
6. 投入并联运行的条件包括：发电机的相序应与电网一致；发电机的频率应与电网相同；发电机的激磁电动势与电网电压大小相同、相位相同。
7. 投入并联的方法包括：准确整步法、自整步法。
8. 同步电机的特点包括：转速不随负载变化而变化；改变励磁电流可以改变功率因数；增大励磁电流，可以提高电磁功率，从而提高电动机的过载能力。
9. 有功功率的调节方法：增加发电机的输入功率，即增加原动机的驱动转矩，可以增加发电机向电网输入的有功功率。
10. 无功功率的调节方法：通过改变励磁电流的大小可以改变发电机对电网无功功率的需求。
11. 同步补偿机是同步电机的一种（同步电机不带载时），作用是改善电网功率因数。
变频器与同步电机的匹配分析
变频器与同步电机的匹配分析一、引言在工业生产中，同步电机和变频器是常见的电气设备。
同步电机作为一种精密、高效的驱动装置，能够满足各类工业应用的需求。
而变频器则能够通过调整电机的转速来实现对电机的控制。
在实际应用中，变频器与同步电机的匹配问题成为了一个关键的技术难题。
本文将对变频器与同步电机的匹配进行分析，以帮助读者更好地理解和应用这两种设备。
二、同步电机的特点同步电机是一种具有恒定转速特性的电动机。
它与普通的感应电机相比，具有以下特点：1. 转速恒定：同步电机在额定负载下，其转速是恒定的，不受负载变化的影响。
2. 高效率：同步电机的效率较高，能够在低负载、高负载下保持高效率运转。
3. 精密控制：同步电机具有良好的转速和位置控制性能，适用于对转速和位置要求较高的场合。
三、变频器的作用变频器是一种能够通过改变电源频率来控制电机转速的装置。
其主要作用包括以下几个方面：1. 节能降耗：变频器能够根据实际负载情况调整电机转速，实现节能降耗的效果。
2. 转速控制：通过变频器，可以实现对电机的精确转速控制，满足不同工况下的运行要求。
3. 起动平稳：变频器能够控制电机的起动过程，使其平稳启动，减少起动冲击。
四、变频器与同步电机的匹配问题在实际应用中，变频器与同步电机的匹配问题需要仔细考虑，以确保两者能够相互协调工作，实现最佳的效果。
以下是变频器与同步电机匹配时需要注意的几个关键问题：1. 额定频率和额定转速的匹配：变频器需要根据同步电机的额定频率和额定转速进行配置。
如果配置不准确，可能会导致电机无法正常工作或者损坏。
2. 额定功率和额定电流的匹配：变频器的额定功率和额定电流需要和同步电机匹配，以确保电机能够正常供电，并可以承受额定运行条件下的工作负载。
3. 控制算法和电机性能的匹配：不同变频器的控制算法可能会对同步电机的性能产生影响。
在选择变频器时，需要考虑电机的转速、位置控制要求，以及变频器的控制方式，以找到最佳匹配。
同步电机的分类
同步电机的分类：
同步电机是电力系统的心脏，其分类如下：
1.按照结构和工作原理，同步电机可分为直流电动机、异步电动机、同步电动机。
同步电机又可划
分：永磁同步电动机、磁阻同步电动机和磁滞同步电动机。
其中，有刷励磁的同步电动机是最常用的一种同步电机，具有较大的容量。
无刷可调励磁的同步电动机容量也比较大，无需集电环和电刷，维护简单，
可用于防爆等特殊场合。
此外，近年来，电力电子技术和稀土永磁材料的快速发展，以及运算快速的DSP
的发展，为电机的研究开发提供了新的契机，因此，永磁同步电动机也受到了广泛的关注和应用。
2.按起动与运行方式，同步电机可分为电容起动式单相异步电动机、电容运转式单相异步电动机、
电容起动运转式单相异步电动机和分相式单相异步电动机。
同步电动机及励磁
IA 正向 导通
IH
IG2
IG1 IG=0
O
U DRM U bo + U A
U DSM
雪崩 击穿
- IA
图1-8 晶闸管的伏安特性 IG2>IG1>IG
可控硅导通和关断条件
状态
条件
说明
从关断到导通 维持导通 从导通到关断
1、阳极电位高于是阴极 电位 2、控制极有足够的正向 电压和电流
1、阳极电位高于阴极电 位 2、阳极电流大于维持电 流
➢２功率因数可调。同步电动机可以通过 调节其励磁电流，在超前的功率因数下 运行，因而，有利于改善电网的功率因 数。
➢３效率高。异步电动机功率因数较低， 因此，效率也低。而相应同步电动机的 效率则较高。尤其在低速同步电动机这 一点更明显。
同步电机的特点
➢４运行稳定性高。 • 在超前功率因数下运行的同步电动机
➢ 在正向阻断恢复时间内如果重新对晶闸管施加正 向电压，晶闸管会重新正向导通
➢ 实际应用中，应对晶闸管施加足够长时间的反向 电压，使晶闸管充分恢复其对正向电压的阻断能 力，电路才能可靠工作
关断时间tq：trr与tgr之和，即 tq=trr+tgr （1-7)）
普通晶闸管的关断时间约几百微秒。
电力电子器件器件的保护
1、阳极电位低于阴极电 位 2、阳极电流小于维持电 流
两者缺一不可 两者缺一不可 任一条件即可
晶闸管的基本特性
➢ IG=0时，器件两端施加正向电压，正向阻断状态，只
有很小的正向漏电流流过，正向电压超过临界极限即
正向转折电压Ubo，则漏电流急剧增大，器件开通
➢ 随着门极电流幅值的增大，正向转折电压降低 ➢ 导通后的晶闸管特性和二极管的正向特性相仿
同步电机工作原理
同步电机工作原理
同步电机是一种将旋转电磁场和转子旋转同步的电机。
其工作原理可以简要描述为：
1. 外部电源通过定子线圈流过交流电，产生一个旋转的电磁场。
2. 电磁场的旋转速度由外部电源的频率决定，通常为50Hz或60Hz。
3. 转子上的永磁体或电磁体在电磁场作用下被吸引和排斥，从而旋转起来。
4. 转子的旋转速度始终与电磁场的旋转速度保持同步，不会出现转差现象。
5. 由于转子与电磁场的同步性，同步电机具有高效率和较低的功率损耗。
6. 为了保持同步，同步电机通常需要外部的启动装置，如定子励磁或转子励磁。
同步电机的工作原理基于电磁感应和磁力作用的相互作用，通过这种方式实现转子的旋转运动并将机械功转换为电力输出。
同步电机广泛应用于发电机、电力系统调节、工业驱动、电动车辆等领域。
同步电机励磁绕组
同步电机励磁绕组
同步电机是一种重要的电力工业设备，它们通常被用于材料输送，制
造业生产线以及其他大型机械设备。
同步电机是工業用电机的一种，
其原理是利用电磁感应来产生动力。
为了使同步电机正常运转，在系
统中必须实现励磁。
同步电机励磁绕组是同步电机励磁系统中的一个重要组成部分。
其作
用是为同步电机提供所需的电流以产生转矩和旋转。
这些绕组通常由
大量绝缘线圈组成，并根据使用要求进行电气设计。
励磁绕组的数量、形状和材料取决于设备的总功率、大小和应用类型。
同步电机励磁绕组采用几种不同的电源，其中包括直流电源、交流电
源和变频电源。
这些电源针对的不同应用有不同的优缺点。
例如，直
流电源的优点在于它可以产生稳定的电流，但缺点在于它需要定期维护，并且在不正确维护的情况下可能会出现意外损坏。
交流电源的优
点在于其相对高效，但它不一定能为所有应用提供相同的性能。
变频
电源是一种非常新的技术，它既可输出直流电也可输出交流电，可以
使同步电机获得更强的能力，并实现更低的功率消耗。
综上，同步电机励磁绕组是同步电机励磁系统的重要组成部分，其具
有大量绝缘线圈，以实现所需的电气设计。
它可以采用不同的电源来
进行供电，包括直流电源、交流电源和变频电源。
不同的电源具有不同的优缺点，需要选择适合的电源进行使用。
在应用中，可以通过减少电流以降低能耗，同时增加维护，以提高同步电机的性能并延长其使用寿命。
同步电机转矩、功率、与转速之间的关系
同步电机转矩、功率、与转速之间的关系下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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电气基础知识100题
1、同步发电机（同步电机的“同步”是指什么? 答:“同步”是指定子磁场和转子磁场以相同的方向、相同的速度旋转。
）按照结构形式，同步电机可以分为旋转电枢式和旋转磁极式两类。
（特有，与直流电机、感应电机不同）前者的电枢装设在转子上，主磁极装设在定子上，这种结构在小型同步电机中得到一定的应用。
对于高压、大型的同步电机，通常采用旋转磁极式结构。
由于励磁部分的容量和电压常比电枢小得多，把主磁极装设在转子上，电刷和集电环的负载可大为减轻，工作条件得以改善，运行稳定、可靠。
目前，旋转磁极式结构已成为中、大型同步电机的基本结构形式。
1）同步电机的基本结构（旋转磁极式、隐极）转子是汽轮发电机很关键的部分，从机械应力和发热看是汽轮发电机最吃紧的部件。
它既是电机磁路的主要组成部分，又高速旋转而承受很大的机械应力，所以材料既要求有好的导磁性能，又需要有很高的机械强度。
所以转子一般用整块的具有良好导磁性的高强度合金钢锻成，转子表面约2/3部分铣有凹槽。
用以嵌放励磁绕组，不开槽部分形成一个大齿，嵌线部分和大齿一起构成主磁极。
槽内插有非磁性金属槽楔，端口套有高强度非磁性钢锻成的护环。
护环的作用是保证绕组端口不会因离心力甩动而损坏。
2）同步电机的运行状态若转子磁场超前于定子合成磁场δ>0，则此时转子将受到一个与其旋转方向相反的制动性质的电磁转矩。
为使转子能以同步速旋转，必须从轴上输入机械功率，电机作为发电机运行。
当δ=0时，此时电机内没有有功功率的转换电机处于补偿机状态，或空载状态。
当转子磁场滞后定子磁场，δ<0，则此时转子上受到一个与转向相同的拖动性质的转矩。
此时定子从电网吸收电功率，转子可拖动负载而输出机械功率，电机作为电动机运行。
3）同步电机的励磁供给同步电机励磁的装臵，称为励磁系统。
获得励磁电流的方式称为励磁方式。
为保证同步电机的正常运行，励磁系统应满足以下要求：（1）能稳定地提供同步电机从空载到满载到过载所需的励磁电流；（2）当电力系统发生故障使电网电压降低时，励磁系统能快速强行励磁以提高系统稳定性；（3）当同步机内发生短路故障时，应能快速灭磁。
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1.按功率转换关系，同步电机可分为（）类。
A.1
B.2
C.3
D.4
2.在水轮发电机中，如果n=100r/min，则发电机应为（）对极。
A.10
B.30
C.50
D.100
3.在变电站中，专门用来调节电网的无功功率，补偿电网功率因数的设备是（）。
A.同步发电机
B.同步补偿机
C.同步电动机
D.异步发电机
4.汽轮发电机的转子一般做成隐极式，采用（）。
A.良好导磁性能的硅钢片叠加而成
B.良好导磁性能的合金钢锻成
C.1——1.5mm厚的钢片冲制后叠成
D.整
块铸钢或锻钢制成
5.同步发电机的定子上装有一套在空间上彼此相差（）电度角的三相对称绕组。
A.30°
B.60°
C.90°
D.120°
6.同步电机的转子磁极上装有励磁绕组，由（）励磁。
A.正弦交流电
B.三项对称交流电
C.直流电
D.脉冲电流
7.同步电动机转子的励磁绕组的作用是通电后产生一个（）磁场。
A.脉动
B.交变
C.极性不变但大小变化的
D.大小和极性都不变化的恒定
8.同步电动机出现“失步”现象的原因是（）。
A.电源电压过高
B.电源电压过低
C.电动机轴上负载转矩太大
D.电动机轴上负载转矩太小
9.异步启动时，同步电动机的励磁绕组不能直接短路，否则（）。
A.引起电流太大，电动机发热
B.将产生高电势，影响人身安全
C.将发生漏电，影响人身安全
D.转速无法上
升到接近同步转速，不能正常启动
10.同步补偿机实际上就是一台（）。
A.空载运行的同步电动机
B.负载运行的同步电动机
C.空载运行的同步发电机
D.负载运行的同步发电机
11.同步补偿机在使用时，一般应将其接在（）。
A.用户区
B.同步发电机附近
C.电源附近
D.供电线路中间
二、判断
1.同步电机主要分同步发电机和同步电动机两类。
（）
2.当在同步电动机的定子三相绕组中通入三相对称交流电时，将会产生电枢旋转磁场，改磁场的旋转方向取决于三相交流电流的初相角大小。
（）
3.同步电机与异步电机一样，主要是由定子和转子两部分组成。
（）
4.同步发电机运行时，必须在励磁绕组中通入直流电来励磁。
（）
5.同步补偿机实际上就是一台满载运行的同步电动机。
（）
6.同步发电机半导体励磁系统中担任整流的装置，可以是硅整流装置，也可以使用晶闸管整流装置。
（）
1.同步电机的含义是指（）与（）相等。
同步电机的主要运行方式有三种，即作为（）、（）和（）运行。
2、同步发电机磁极对数p以及电力系统频率f一定时，发电机的转速n为恒值，n=（）。
3.同步发电机定子绕组感应电动势的频率取决于它的（）和（）。
4.转子磁场超前定子磁场θ角时，同步电动机处于（）状态；转子磁场滞后定子磁场θ角时，同步电动机处于
（）状态。
5.同步电动机发生失步现象时，（）很大，应尽快（），避免损坏同步电动机。
6.同步电动机异步没有启动转矩，这是由于转子的（）造成的；同步电动机的启动方法有（）、（）和（）。
7.采用异步启动法的同步电动机，启动时切忌励磁绕组（），也不能将励磁绕组直接短路，在向定子绕组通电之
前，应在励磁回路中（）。
8.同步电动机的励磁方式有（）、（）和（）。
9.同步补偿机实际上是工作在（）状态的（）运行的同步电动机。
10.同步补偿机的作用是（）。
四、简答
1.为什么同步发电机的转速只有3000r/min、1500r/min、1000r/min等若干固定的转速等级，而不能有任意转速？
2.简述同步发电机并联运行的条件。
3.简述同步发电机的工作原理。
4.什么是同步电动机的失步现象？
5.为什么同步电动机不能自行启动？
6.异步启动法启动同步电动机时，为什么其励磁绕组要通过电阻短路？
7.为什么过励磁状态下的同步电动机能够提高电路的功率因数？
1.C
2.B
3.B
4.B
5.D
6.C
7.D
8.C
9.D 10.A 11.A
二、判断
1.×
2.×
3.√
4.√
5.×
6.√
三、填空
1. 异步转速同步转速同步发电机同步电动机同步补偿机
2. 60f/p
3.极数同步转速
4. 发电机电动机
5. 定子电流切断电源
6. 惯性辅助电动机调频异步
7. 开路串电阻
8. 正常励磁过励磁欠励磁
9. 过励磁空载10. 提高电网的功率因数
四、简答
1.因为同步发电机的磁极对数为1、2、3等，根据同步转速公式n=60f/p可知，同步发电机的转速只有若干固定的转速等级，而不能有任意转速。
2.⑴待并发电机与电网电压应有一致的相序。
⑵待并发电机与电网电压的大小应相等。
⑶待并发电机与电网电压应有相同的频率。
⑷待并发电机与电网电压应有相同的相位。
3.通入三相对称电流时，定子将产生一个同步速度旋转的正弦分布磁场，而这时转子上也有一个直流励磁正弦分布的磁场。
当三相同步电动机正常工作时，转子也是以同步转速旋转，所以这两个磁场在空间上的位置是相互固定的，因此它们之间的作用也是固定的。
4.运行时，一旦转子转速与同步转速两者的速度不相等，则同步力矩就不存在，电动机就会慢慢停下来，这种转子速度与定子磁场不同，造成同步力矩消失，转子闷闷停下来的现象，叫失步。
定子与转子磁场不同步，两者的相对位置变化，即θ角变化，转子失去力矩，因此停止。
5.电机启动时，定子上立即建立以同步转速n旋转的磁场，转子因惯性无法立即以同步转速旋转，因此定、转磁场就不能保持同步状态，产生失步。
6.异步启动时，励磁绕组中感应出很高的电动势，若将励磁绕组直接短接，会使同步电动机的转速无法上升到同步转速，所以不能正常启动。
7.增加励磁时，电流超前电压一个φ角，这时电机容性负载，可以中和电网中的感性负载，使电网中的功率因数提高。