大型同步电机结构-文档资料
同步电机的基本知识及结构
同步电机的基本知识及结构同步电机是一种采用交流电源供电、定子感应电动势与转子磁场同步工作的电动机。
它具有结构简单、功率因数高、转速恒定等优点，广泛应用于工业生产线、空调、电力系统等领域。
一、基本原理：同步电机的工作原理是通过感应电动势与转子磁场的同步运动来实现转子运转。
当同步电机的定子绕组通电时，在定子绕组内产生一个旋转磁场。
而当转子上的匝数大于定子，转子上也会感应出一个电动势，使转子上的磁场也具有旋转特性。
由于两者是同步发展的，所以称之为同步电机。
二、基本结构：1.定子：2.转子：3.端环和碳刷：同步电机转子上的绕组通过端环连接，以便于外部电源的接驳。
转子上还设有碳刷，用于保持转子绕组的绝缘。
4.外壳：三、工作方式：同步电机的工作方式可以分为饱和同步、欠饱和同步和过磁同步三种。
其中，饱和同步是指定子绕组的磁场与转子磁场完全同步，欠饱和同步是指定子绕组的磁场与转子磁场不完全同步，过磁同步则是指定子绕组的磁场与转子磁场超前一定角度。
四、应用领域：同步电机具有功率因数高、转速恒定等优点，广泛应用于工业生产线、空调、电力系统等领域。
在工业生产线中，同步电机常用于驱动各种机械设备，如风机、泵等。
在空调中，同步电机作为风机的驱动装置，能够提供稳定的风流，并降低噪音。
在电力系统中，同步电机作为发电机使用，可以将机械能转换为电能，并通过同步工作产生的电动势向电网输送能量。
总结起来，同步电机是一种采用交流电源供电、定子感应电动势与转子磁场同步工作的电动机。
它的主要结构包括定子、转子、端环、碳刷和外壳等。
同步电机具有结构简单、功率因数高、转速恒定等优点，被广泛应用于工业生产线、空调、电力系统等领域。
同步电机的基本工作原理与结构讲课文档
二、同步电机的分类 按运行方式，同步电机分发电机、电动机和调相机。
按结构型式，同步电机分旋转电枢式和旋转磁极式。
旋转磁极式同步电机按磁极形状，又分隐极式和凸极式两种。
按原动机类别,同步电机分为汽轮发电机、水轮发电机和柴油发电机等。
汽轮发电机一般作成隐极式，现代汽轮发电机均为2极，转速为3000转/分 钟，水轮发电机采用凸极式，极数多，转速低。 同步电动机、柴油发电机和调相机一般作成凸极式。
等效电路
相量图
根据相量图可求出
E 0U c o s R a I2 U sin X tI2
arctanXtIUsin RaIUcos
现在三十三页，总共七十二页。
当忽略电枢回路电阻时得到的等效电路称为简化等效电 路,对应的相量图称为简化相量图
思
考
分别作出汽轮同步发电机带阻性、
题
纯感性、纯容性、电感性、电容性负载
角为 900 d轴
900
Fa
N
S
电枢反应性质：
Ff
U1
既有交轴,还有直轴
去磁电枢反应
V轴
U2
W2 V1
W轴
现在二十四页，总共七十二页。
此种情况下
I Id Iq I d I sin Iq I cos
---直轴分量 Id与E0成900 ---交轴分量 Iq与E0同相位
F a F ad F aq F a d F a s i n ---直轴分量电流产生的合成磁动势 F a q F a c o s ---交轴分量电流产生的合成磁动势
现在十七页，总共七十二页。
额定容SN量 额定功PN率
指电机额定运行时，输出功率的保证值。同步发电机是指输出的 额定视在功率或有功功率，单位是KVA或KW。电动机额定容量是 指额定条件下转轴上输出的机械功率，单位是KW。调相机用KVA 或Kvar表示。
同步电机的基本结构
同步电机的基本结构概述同步电机是一种配备有永磁体的感应电机，它的工作原理是不断地将电能直接转换成机械能。
相较于其他类型的电机，同步电机能够提供高效的转速控制与快速动态响应，因此被广泛应用于驱动需要高速、高精度的机械设备中。
下文将着重介绍同步电机的基本结构。
基本元件同步电机有三个基本元件：定子、转子和磁场。
其中，定子是电机的静止部分，通常由外壳和线圈组成。
转子则是运动部分，通常由物理和永磁体组成。
磁场是形成在定子和转子之间的磁场相互作用，可以是由传统线圈激励、永磁体力场或两者的组合产生。
载流体除了三个基本元件之外，同步电机还涉及到一种被称作载流体的力学概念。
载流体是指电机旋转过程中所承载的力，通常通过气体填充来减小物理受力点之间的摩擦。
用于缓冲载流体的空气通常通过一个所谓的气密区进行处理，这个区域充满了高压的气体，缓冲载流体的压力也可以在此处调整。
制动器同步电机通常采用制动器来上下调节装置旋转。
制动器可以对旋转轴施加阻力，使其按顺序缓慢的移动。
制动器一般分为块式和液式，通常需要适当的润滑和保养才能保证其正常工作。
电子控制器同步电机需要一定的电子控制器支持，因此一个成熟的同步电机系统通常包括一个集成电路板、运算器和一个开发单板。
集成电路板上包含了众多的控制器、感应器和测量器，在控制器接收到输入信号后，控制器可以产生测量值和必要的控制操作。
开发单板是一种内置控制器和相关运算器的特殊单板，可以对电机进行任意方式的配置和智能化控制。
小结本文简要介绍了同步电机的基本结构，包括三个基本元件、载流体、制动器和电子控制器。
对于同步电机的结构深入了解，有助于对其性能和工作原理的认识。
中大型三相同步电动机内页
该系列同步电机在设计方面，是运用计算机进行优化设计，采用新材料、新工艺，可满足用户各种要求， 具有性能可靠、温升低、损耗小、效率高、振动小、超动力矩大、结构简单，便于维修等特点。
电机学同步电机1-11页文档资料
20.1 同步电机的基本结构
旋转电枢式
同步电机
旋转磁极式
隐极式：细长 凸极式：短粗
(a) 凸极式
(b) 隐极式
1-定子； 2-凸极转子；3-隐极转子；4-滑环
20.2 同步电机的运行状态和励磁方式
20.3 同步电机的冷却方式
1. 空气冷却 空气冷却主要采用内扇式轴向和径向混合通风系统，适用于容量为50MW以下的汽轮 发电机。 2. 氢气冷却 氢气冷却的效果明显优于空气冷却，在汽轮发电机中被广泛应用，并从外冷式发展为 内冷式，应用中注意防漏和防爆问题。 3.水冷却 水的冷却效果优于氢气。主要方式为内冷式，并且以定子绕组内冷的应用为多，但面 临泄露和积垢堵塞问题。
1. 运行状态 同步电机运行状态，取决于定子合成磁场与转子主极磁场之间的夹角，即功率
角δ 发电机——转子主极磁场超前于定子合成磁场，δ>0, 把机械能转换为电能 电动机——转子主极磁场滞后于定子合成磁场，δ<0, 把电能转换为机械能 补偿机——转子主极磁场轴线与定子合成磁场轴线重合，δ=0, 没有有功功率的转换，只发出或吸收无功功率。
21.1 同步发电机的空载运行
同步发电机的空载运行: 即电枢电流为零时的运行情况。 空载时电机磁场由励磁电流产生。 左下图为4极直流电机磁路的一部分。整个主磁路分气隙、电枢齿、电枢磁轭、主磁 极及定子磁轭五个组成部分；漏磁路不进入电枢铁心，直接经过气隙、相邻磁极或定 子铁轭形成闭合回路。
空载时直流电机内的磁场
同步电机的 基本结构
第六篇 同步电机
同步发电 机的运行 原理
同步电机基本类型与结构
3、 氢气冷却广泛用于大、中型汽轮同步发 电机中，容量超过10万KW时采用氢内 冷方式，将氢气通入定子和转子槽内直 接冷却导线。
4、 氢气冷却要注意防爆防漏。使钢板能承受 发生意外爆炸时的压力。
第四十五页，共97页。
三、水内冷 （ 60 万KW~ 130 万KW采用）
1、水内冷采用的不是一般的水。 火电站中发电机中采用凝结水，导
第七十页，共97页。
这种励磁系统便于维护，电 压稳定度高，动态性能好，采用 多。
第七十一页，共97页。
2、他励式静止半导体励磁系统
第七十二页，共97页。
汽轮发电机用 （3000r/min，125MW）
所谓静止是指整流装置不旋转
副励磁机
主发电机
f = 400HZ
自励 恒压
~
交流励磁机
f = 100HZ
第九页，共97页。
本篇学习目的和要求
•
了解同步发电机的结构、工作原理，为分析
同步发电机的运行性能作必要的准备。
• 了解同步发电机电枢电动势产生的原理
第十页，共97页。
本章要点:
12-1 同步电机的分类 12-2 同步电机的基本结构 12-3 同步电机的冷却方式
12-4 同步电机的励磁方式
12-5 同步电机的额定值
（一）直流发电机励磁系统（50MW以下）
第六十一页，共97页。
I f1 Rt
发电机 励磁绕 组 If
+
L EL CeLn
-
A
负
F ~
载
E04.44 f1N1kd1 p0
励磁机
第六十二页，共97页。
I f1 Rt
If
+
L EL CeLn
同步电机-结构
❖ 大型水轮发电机为TS系列，T表示同步，S表示水轮。
❖ 同步电动机系列有TD、TDL等，TD表示同步电动机，后面的 字母指出其主要用途。如TDG表示高速同步电动机；TDL表 示立式同步电动机。同步补偿机为TT系列。
汽轮发电机：转速高，采用 隐极式。
水论发电机：转速低，采用 凸极式。
汽轮发电机定子包括机座、铁心和绕组。
国产200MW汽轮发电机定子铁心
同步电机定子绕组
国产200MW汽轮发电机定子机座
从图1发电机定子绕组内冷水系统示意图可以看出发电机定子绕组绝缘中，不仅
包括绕组的槽部、端部和引出线部分，还包括了绝缘引水管内冷水的绝缘和各汇流
2)、励磁绕组：用扁铜线绕成同心式线圈，嵌放在大齿两侧 的转子槽中，并用非磁性硬铝槽楔压紧。
3)、护环：为使励磁绕组可靠地固定在转子上，绕组端部还要 套上用高强度非磁性钢锻成的护环。
汽轮发 电机结 构
(二)、凸极同步电机（卧式或立式）
卧式：同步电动机、同步补偿机和用内燃机或冲击式水轮 机拖动的同步发电机。
按结构形式分
同步电机旋ຫໍສະໝຸດ 电枢式旋转磁极式旋转磁极式：磁极旋转，电枢固定，电枢功率
由静止部分送出，可传送较大功率，实用广，
是同步发电机的基本结构型式。
4
5.1.1同步电机的分类
转枢式：用于小容量同步电机 按结构形式分 转极式：用于高压、大容量同步电机
隐极式：转子圆柱形，气隙均匀 按磁极形状分 凸极式：转子有明显凸出的磁极，气隙不均匀
膜组成）。
（此图为立式机组）
同步电机的基本结构
电机上的主要传感器
PT100 pt100热电阻表示当温度为零度时 其电阻为100度。安装在电机前后两个轴承 座内，用来测油温。 用来测量定子绕组温度的检温计 用来测量空水冷却器中进风、出风温度的 温度传感器 空水冷却器中的漏水检测器 检测外部冷却水流量的流量计
同步电机基本组成及附属结构
就针对我们现场的主电机而言，其组成部 分包括： 定子、转子、轴承座、励磁部分、空水冷 却器、冷却风气、励磁风机、速度编码器、 轴端接地碳刷、油站等。 其中，轴承座部分又包括上下两个轴瓦和 一个导油环。 速度编码器用来测量主电机的速度，对电 机气保护作用。 油站为主电机提供高、低压油，高压作用 是为了把轴承顶起，在转轴与轴瓦之间建立
起一层油膜，其既可以减少电机启动时的摩 擦，又可以避免启动时的轴电流的产生。低 压主要对轴瓦和轴承起冷却和润滑作用。其 中可以用百分表来测量转轴被顶起来多少。 轴端接地碳刷主要作用也是消除轴电流。 电机底座内部安装有加热器，目的是为了 当温差较大时，启动加热器防止电机受潮。 冷却风机主要是用来当点击启动时降低电 机绕组温度的。 励磁风机是用来降低励磁装置的温度。