同步电机的运行方式
同步发电机基本工作原理及运行特性
同步发电机基本工作原理及运行特性一、基本工作原理及结构同步发电机是利用电磁感应原理，将机械能转变为电能的装置。
所谓电磁感应就是导体切割磁力线的能产生感应电势，将导体连接成闭合回路，就有电流通过的现象。
导体镶嵌在铁芯的槽里，铁芯是固定不动的称为定于（静子）。
磁极是转动的，称为转子。
它是由励磁绕组和铁芯组成的。
励磁绕组通过滑环与外部励磁回路相连，定子和转子是发电机的基本组成部分。
那么，三相交流电是如何产生的呢？直流电通入转子绕组后，就产生了稳恒的磁场，沿定于铁芯内圆，每相隔120度，分别安放三相绕组A－X、B－Y、C－Z。
当转子被汽轮机拖动以3000r/min旋转时，定子绕组便切割磁力线，产生感应电势，感应电势的方向可由右手定则来确定。
由于转子产生的磁场是旋转磁场，所以定子绕组切割磁力线的方向不断变化，在其中感应的电势方向就不断变化，因而形成交变电势即交流电势。
交流电势的额定频率为f，它决定于发电机的极对数P和转速n，其计算公式为:f=np/60HZ，我国规定交流电的频率为50HZ。
即：p=1，n=3000r/min交流电势的相位关系：转子以3000r/min的转速不停地旋转A、B、C三相绕组先后切割转子磁场的磁力线，所以三相绕组中电势的相位是不同的，因为定子绕组在安放时，空间角度相差120°相序为A－B－C。
何为同步呢？当发电机并列带负荷后，三相绕组中的定子电流（电枢电流）将合成一个旋转磁场，交流磁场与转子同速度，同方向旋转，这就是同步。
二、同步发电机的运行特性同步发电机的运行特性，一般是指发电机的空载特性、短路特性、负载特性、外特性和调整特性等五种。
其中，外特性和调整特性是主要的运行特性，根据这些特性，运行人员可以判断发电机的运行状态是否正常，以便及时调整，保证高质量安全发电。
而空载特性、短路特性、负载特性则是检验发电机基本性能的特性，用于测量，计算发电机的各项基本参数。
1、外特性所谓外特性，就是励磁电流、转速、功率因数为常数的条件下，负荷变化时发电机端电压U的变化曲线。
电机学第六章同步电机
交流主励磁机（100Hz）
～
自励 恒压器
可控 整流器
～
不可控 整流器
主发电机 ～
电流互感器
电压互感器
静止整流器励磁
电压 调整器
优点：运行、维护方便，没有直流励磁机，使励磁容量得以提高，因而在大 容量汽轮发电机 中得到了广泛的应用。
缺点：存在电刷、集电环的滑动接触（薄弱环节）。
• 自励式 主发电机发出的功率经静止整流器整流为直流，然后通过电刷和集电环通入到主发电机的励磁 绕组中。
当ψ角为不同值的电枢反应
Ψ=00 Ψ=900 Ψ=-900 00<Ψ<900 -900<Ψ<00
位置 q轴 d轴 d轴 d、q轴 d、q轴
电枢反应性质 交轴
直、去 直、增 交、直去 交、直增
负载性质 R L C
R、L R、C
励磁磁动势和电枢磁动势的区别
基波波形
幅值大小
位置
转速
励磁 磁动势
正弦波
恒定，由励磁电流决 由转子位置决定 由原动机的转速
Z
N
ns S
B
X
Fa
Y n s A相轴线 C Faq
电流超前电动势的向量图
FaqFacoψs 交磁
Fad Fa sin ψ 与Ff同 向，对 d轴磁场有加 强作用称之为助磁。
直轴电枢反应的影响 • 电机单机运行时，直轴电枢反应将直接影响端电压的大小。去磁时，端电压降低；助磁时 端电压升高。
• 并网运行时，直轴电枢反应影响电机输出的无功功率。
D2 5 ~ 7 L2
• 励磁绕组为集中绕组
• 立式结构
• 阻尼绕组
水轮发电机的转子结构
同步电机的对称运行原理
实验验证的结果与结论
结果分析
根据实验数据，分析同步电机在各种 条件下的运行情况，评估对称运行原 理的适用性和效果。
结论总结
总结实验验证的结果，得出对称运行 原理的正确性和适用范围，为实际应 用提供依据和指导。
THANKS
谢谢
同步电机的对称运行原理
目录
行原理 • 对称运行的稳定性分析 • 同步电机对称运行的实验验证
01
CHAPTER
同步电机概述
同步电机的定义与特点
总结词
同步电机是一种能将直流电能转换为交流电能的旋转电机，具有稳定转速和输出 电压的特点。
对称运行的稳定性影响因素
电机参数
电机的电阻、电感等参数对对称运行的稳定性有 重要影响。
电源特性
电源的电压、频率等特性对同步电机的对称运行 稳定性有直接影响。
负载情况
负载的大小和性质对同步电机的对称运行稳定性 也有影响。
提高对称运行稳定性的措施
01
02
03
优化电机设计
通过优化电机的设计参数， 提高对称运行的稳定性。
详细描述
同步电机是一种旋转电机，其工作原理基于电磁感应定律和安培环路定律。它通 过转子在磁场中旋转，产生感应电动势，从而将直流电能转换为交流电能。同步 电机具有稳定的转速和输出电压，能够满足各种应用场景的需求。
同步电机的工作原理
总结词
同步电机的工作原理基于电磁感应定律和安培环路定律，通过转子的旋转产生感应电动势，从而将直流电能转换 为交流电能。
02
CHAPTER
对称运行原理
对称运行的定义与特点
总结词
对称运行是指电机在正常运行时，其定子电流、转子电流、气隙磁场等物理量 均呈现对称状态的运行方式。
同步发电机的运行原理
Xa（隐）>Xad（凸）>Xaq（凸）
二、凸极同步发电机
3、相量图 以发电机端电压为参考相量，作带阻感负载
的相量图如下：
E0 U cos( ) Id xd U cos Ixd sin
tan Ixq U sin U cos
二、凸极同步发电机
一、隐极同步发电机
由于电枢绕组的电阻ra很小，可以忽略不计， 则隐极同步发电机的电动势平衡方程式可写 成：
一、隐极同步发电机
3、等效电路和相量图
根据隐极同步发电机的电动势平衡方程式 （忽略电枢电阻）可做出如下隐极同步发电 机的等效电路图： Xt
•
I
•
U
一、隐极同步发电机
以发电机端电压为参考相量，作带阻感负载 的相量图如下：
三、电枢反应
3、ψ=-90° 时的电枢反应
F
d轴 B0 ( 0 )
1
Ff
Fa ( Fad )
I
时空矢量图 E0
三、电枢反应
3、ψ=-90° 时的电枢反应
• 直轴增磁电枢反应。 • 电磁力f1在转子上不产生的电磁转矩。 • 合成磁动势Fδ增大，使发电机的端电压上升。 • 要想保持发电机的端电压不变，需减小发电
负载运行时，同步电机内的主磁场由 励磁磁动势和电枢磁动势共同建立。
三、电枢反应
空载：气隙磁动势 F Ff 负载：气隙磁动势 F Ff Fa 同步发电机对称负载时，电枢磁动势Fa
对励磁磁动势Ff的影响，称为电枢反应。
三、电枢反应
两种磁动势性质比较：
励磁磁 动势
基波 波形
大小
正弦波
恒定，由励 磁电流决定
电机学 第四篇 同步电机
S U2 Fa
直轴去磁电枢反应 V轴
W2 V1
W轴
三、 时90的0 电枢反应
空载电动势 枢电流 I
E 0滞后电
900
Ff 与Fa之 间 夹
角 为 900
q轴 U轴
V2 W1
记Fa为Fad
d轴
Fa N
电枢反应性质：
Ff
U1
直轴助磁电枢反应 V轴
W2
S U2
V1
W轴
四、一般情况下的电枢反应
空 枢载电电流动势I角 E,超0 前电
六、 同步电机的额定值
同步电机的额定值有： 1）额定电压：是指在正常运行时，按照制造厂的规定，
定子三相绕组上的线电压。电压的单位用V或kV表示。 2）额定电流：流过定子绕组的线电流 。 3）额定功率：是指在正常运行时，电机的输出功率 。
A：对于发电机而言：输出的是电功率。
PN 3UN IN cosN
（二）静止的交流整流励磁系统
同一轴上有三台交流发电机，即主发电机、交流主励磁机和交流副励磁机。副 励磁机的励磁电流开始时由外部直流电源提供，待电压建立起来后再转为自励(有 时采用永磁发电机)。副励磁机的输出电流经过静止晶闸管整流器整流后供给主励 磁机，而主励磁机的交流输出电流经过静止的三相桥式硅整流器整流后供给主发 电机的励磁绕组。
1
c c'
当E0=UN 时：
F
Ff0
Ks
Ff0 F
ac ab
dn dc
(K
s
1.1
~
1.25)
0
gd
电机运行于曲线刚好弯曲处： 1、充分利用材料； 2、不会过分饱ห้องสมุดไป่ตู้;
E00 n
同步电机的三种运行状态及特点
同步电机的三种运行状态及特点
同步电机是一种常见的电动机，它可以按照不同的运行状态分为三种类型，分别是定转子同步电机、永磁同步电机和感应同步电机。
1. 定转子同步电机
定转子同步电机的转子和定子之间存在一定的空气隙，转子是通过电磁场的作用来实现同步旋转的。
这种电机的特点是转速稳定、转矩平稳、功率因数高，可以用于需要精确控制转速和转矩的场合，如纺织、印刷、制药等行业。
2. 永磁同步电机
永磁同步电机是一种使用永磁体作为转子的电机，它的定子和定转子同样存在一定的空气隙。
这种电机的特点是转速高、效率高、体积小、重量轻，可以用于需要高速、高效率的场合，如电动汽车、电动工具等领域。
3. 感应同步电机
感应同步电机是一种使用异步电动机的定子和同步电机的转子结合起来的电机，通过转子和定子之间的电磁感应来实现同步旋转。
这种电机的特点是成本低、维护方便、可以适应不同的负载，可以用于一些需要适应负载变化的场合，如风力发电、冶金等领域。
以上是同步电机的三种运行状态及特点的介绍。
不同类型的同步电机适用于不同的场合，选择合适的电机可以提高设备的效率和
稳定性。
同步电机的运行方法有哪些呢？
同步电机的运行方法有哪些呢？同步电机是一种具有固定转速的电机，它能够与电网同步运行。
同步电机常用于机械驱动装置以及发电机组等设备。
那么，同步电机的运行方法有哪些呢？本篇文章将为你详细介绍。
直接启动法直接启动法是将同步电机直接连接在电源上，以实现电机的启动。
在启动过程中，同步电机需要有足够的起动转矩来排除转子桥，使电机转速达到同步转速。
此方法适用于小功率同步电机，不过如果电机转子惯量大，需要增加启动转矩，否则容易出现电机失去同步现象。
自扇变压器启动法自扇变压器启动法是在启动时通过一台变压器来将同步电机接入电网。
该方法的优点是具有流度性能较好，启动压力较低，而且具备电网侧的自动适应能力。
不过该方法的缺点是变压器成本高，转速的启动时间较长，启动转矩较小，容易损坏转子。
带转子阻抗启动法带转子阻抗启动法是为了解决启动过程中的转矩问题而设立的一种启动法。
在启动过程中，通过转子电路中加入阻性元件，以减小神经元接入电网所需要的起动电压，缩短同步电机的启动时间。
该方法适用于中小功率的同步电机，不过需要注意的是转子阻性元件应该与电网频率相匹配才能有效实现转子压降。
频率变换法频率变换法是在电机启动之前，通过变频控制器将电源的频率变换至同步电机同步频率，从而实现同步电机的启动。
该方法具备流度性能和起动转矩较好的特点，不过相对于其他启动方法而言，成本较高。
柔性起动法柔性启动法主要通过在启动过程中对电机转矩进行控制来达到起动电机的目的。
与传统的直接启动法相比，柔性启动法的启动转矩更为平稳，能够保证电网的稳定性。
此方法适用于中大功率同步电机，尤其适用于需要启动重载和惯性负载的设备。
结论同步电机是一种固定转速电机，它具有流度性能好、效率高、负载能力强等优点。
不同的启动方法适用于不同规格的同步电机，具体应根据工作环境和电机工作性质选择合适的启动方法。
第12章 同步电机的
第三节 同步电机的基本原理
一、同步电机的基本原理：
当同步发电机的转子在原动机的拖动下达到同步转速n1 时，由于转子绕组是由直流电流If 励磁， 所以转子绕组在气 隙中所建立的磁场相对于定子来说是一个与转子旋转方向相 同，转速大小相等的旋转磁场。该磁场切割定子上开路的三 相对称绕组， 在三相对称绕组中产生三相对称空载感应电 动势E0 。若改变励磁电流的大小则可相应地改变感应电动 势的大小，此时同步发电机处于空载运行。 当同步发电机带负载后，定子绕组构成闭合回路，产 生定子电流，该电流是三相对称电流，因而要在气隙中产生 与与转子旋转方向相同，转速大小相等的旋转磁场。此时定、 转子间旋转磁场相对静止，气隙中的磁场是定、转子旋转磁 场的合成。由于气隙中磁场的改变，定子绕组中感应电动势 的大小也将发生变化。
2、交流励磁机旋转整流系统
2、交流励磁机旋转整流系统
静止整流器的直流输出必须经过电刷和集电环才能 输送到旋转的励磁绕组，对于大容量的同步发电机，其 励磁电流达到数千安培，使得集电环严重过热。 旋转电枢式 在大容量的同步发电机中常采用不需要电刷和集电 环的旋转整流器励磁系统。 主励磁机是旋转电枢式三相同步发电机，旋转电 枢的交流电流经与主轴一起旋转的硅整流器整流后，直 接送到主发电机的转子励磁绕组。交流主励磁机的励磁 电流由同轴的交流副励磁机经静止的晶闸管整流器整流 后供给。由于这种励磁系统取消了集电环和电刷装置— —无刷励磁系统。
二、隐极同步电机的空载磁势
励磁绕组（分布绕组）埋于转子槽内，沿转子圆周气隙 近似均匀。
波形系数 kf Ff 1 Ff
阶梯形波幅值： Ff=IfNf
励磁磁势在空间的分布为一个阶梯形，受齿槽的影响,气 隙磁密呈现出波动变化。 用傅里叶极数可求出其基波分量 合理地选择大齿的宽度可以使气隙磁密的分布接近正弦 波。如无特殊说明，以后仅考虑磁通密度的基波分量
同步电机的对称运行原理
对称运行是同步电机的一种理想 运行状态，可以使得电机运行更 加稳定、效率更高，同时减小对 电网的谐波干扰。
对称运行的数学模型
同步电机的对称运行可以用数学模型 进行描述，包括电机的电压方程、磁 链方程、转矩方程等。
在对称运行状态下，同步电机的定子 电流、转子电流、气隙磁场等物理量 可以用正弦函数表示，其波形呈现出 对称分布。
对称运行的物理意义
对称运行的物理意义在于，在理想情况下，同步电机在正常 运行时，其内部各物理量分布均匀、相互协调，使得电机运 行更加高效、稳定。
对称运行可以减小同步电机的振动和噪声，提高电机的使用 寿命和可靠性。同时，对称运行还可以减小对电网的谐波干 扰，有利于电网的稳定运行。
PART 03
对称运行的特点
可靠性提高
由于电机运行平稳，各部分温升均匀，可以降低因局部过热而导致的故障率， 从而提高电机的可靠性。
PART 04
对称运行的实现方法
REPORTING
WENKU DESIGN
设计和制造过程中的对称性考虑
01
02
03
转子与定子的设计
确保转子与定子的几何形 状和尺寸完全相同，以确 保在电机运行时产生相同 的磁场和电流分布。
减排作用
对称运行有助于减少污染物排放，降低对环境的 影响。
可持续发展
对称运行与节能减排相结合，有助于实现可持续 发展目标。
THANKS
感谢观看
REPORTING
https://
绕组配置
采用对称的绕组配置，确 保在电机运行时产生的磁 通路径和电流路径对称。
质量平衡
确保电机转子的质量分布 平衡，以减少运行时的振 动和偏心。
运行过程中的对称性监测和控制
同步电机运行的原理是什么
同步电机运行的原理是什么同步电机是一种通过电网供电，并以定速运行的电动机。
其运行原理是基于磁场相互作用的电机。
同步电机的原理可以通过电磁感应定律和旋转磁场的概念来解释。
当一个三相对称的交流电源接通到同步电机的定子线圈上时，电源产生的交流电会在定子线圈内产生一个旋转磁场。
这个旋转磁场的速度与电源频率和线圈的极对数有关。
然后，定子的旋转磁场会与转子上的永磁体产生相互作用，从而导致电动机转子也开始旋转。
具体来说，同步电机运行的原理可以分为定子端和转子端两个方面。
首先是定子端。
在同步电机的定子上，有三个互相位移120的绕组，每个绕组都和一个相对应。
当电源施加的三相交流电通过绕组时，会在绕组内产生一个旋转的磁场，这个磁场的旋转速度由电源的频率和绕组的极对数决定。
这个旋转磁场的产生是基于电磁感应定律的原理，即当绕组中的导电线受到交流电流的作用时，会产生一个磁场。
由于交流电源的三相交流电是依次相位差120的，因此绕组中的三个磁场也是在空间上均匀地分布，并且呈120的相位差。
然后是转子端。
同步电机的转子上有一个或多个用永磁材料制成的磁极。
当定子产生的旋转磁场与转子上的永磁体相互作用时，转子上的磁极会被感应磁场所吸引，从而导致转子开始旋转。
转子的磁极数量、极性和定子的磁场速度都是影响同步电机转速的重要因素。
总结起来，同步电机的运行原理是基于电磁感应和磁场相互作用的。
电源产生的交流电在定子上产生一个旋转的磁场，而转子上的磁极与定子的旋转磁场相互作用，从而导致转子开始旋转。
同步电机的运行速度由电源频率和定子的极对数决定。
通常情况下，同步电机的运行速度是固定的，称为同步速度。
当负载变化时，同步电机的转速也会发生变化，但总体上保持与电源频率和极对数之间的比例关系。
同步电机的这种定速特性使其在需要稳定转速的应用中得到广泛应用，比如电力系统中的发电机。
同步电机的三种运行状态及特点
同步电机的三种运行状态及特点
同步电机是一种电动机，具有与交流电源同步运行的特性。
同步电机的运行状态可以分为三种：同步运行状态、失步运行状态和过励磁运行状态。
同步运行状态是指电机的转速与交流电源的频率相等，这时电机的转速和电源频率之间的比值就是同步速度。
同步电机运行时转矩稳定，性能稳定可靠，但是启动时需要外部助力。
失步运行状态是指电机的转速低于同步速度，这时电机的转矩会减小，性能不稳定。
失步运行常常发生在电机负载过重或者启动阻力较大的情况下。
过励磁运行状态是指电机的励磁电流超过额定值，会导致电机过热甚至烧毁。
过励磁运行常常发生在电机负载突然减小或者电源电压波动较大的情况下。
综上所述，同步电机的三种运行状态各具特点，需要根据不同的使用情况进行选择和控制，以保证电机的正常工作和安全运行。
- 1 -。
同步电机
㈡ 转速特性与启动步骤 当在定子绕组中通入三相交流电以后， 当在定子绕组中通入三相交流电以后，在气隙中则产生旋转磁 转子绕组加入直流励磁以后，在气隙中生成静止的转子磁场。 场。转子绕组加入直流励磁以后，在气隙中生成静止的转子磁场。 定、转子磁场之间存在较大的相对运动，转子上的平均转矩为零， 转子磁场之间存在较大的相对运动，转子上的平均转矩为零， 所以同步电动机不产生起动转矩。因此，在同步电动机起动时， 所以同步电动机不产生起动转矩。因此，在同步电动机起动时，我 们经常采用的是异步起动方法。 们经常采用的是异步起动方法。 异步启动法： 异步启动法：在磁极表面上装设有类似异步电机笼型导条的短路绕 称为起动绕组。在起动时， 组，称为起动绕组。在起动时，气隙旋转磁场将在转子上的起动绕 组中感应电流，电流和磁场相互作用产生电磁矩转， 组中感应电流，电流和磁场相互作用产生电磁矩转，使同步电机转 动起来（如同感应电机）。待速度上升到接近同步转速时， ）。待速度上升到接近同步转速时 动起来（如同感应电机）。待速度上升到接近同步转速时，再给转 子绕组通入直流电流，产生转子磁场， 子绕组通入直流电流，产生转子磁场，此时它和定子磁场间得到转 速已非常接近，依靠这两个磁场间相互吸引力， 速已非常接近，依靠这两个磁场间相互吸引力，使转子与定子磁场 同步旋转。所以同步电动机的起动过程可以分为两个阶段： 同步旋转。所以同步电动机的起动过程可以分为两个阶段： 首先按异步电机方式起动，使转子转速接近同步转速。 （1）首先按异步电机方式起动，使转子转速接近同步转速。 转子绕组通入直流电流，产生转子磁场，使转子牵入同步。 （2）转子绕组通入直流电流，产生转子磁场，使转子牵入同步。
大小及位置均发生变化, 这种影响称为电枢反应. 大小及位置均发生变化, 这种影响称为电枢反应.
同步发电机的运行
四、发电机组的运行维护
3、发电机水系统的运行维护。 （1）水内冷发电机运行期间，应定期检查冷却水的质量，要求符合 标准。运行人员应根据水质情况进行必要的排污和补充质量合格的冷却 水，直到水质良好为止。在大型发电机上装有水的净化装置，以保证水 质。 （2）运行人员应对水内冷发电机的水温进行监视。发电机入口水温 最高为40℃，最低为5℃。水冷却器循环水进水温度最高为33℃，最低为 5℃。发电机进水温度不应超过50℃，定、转子出水温度不应超过75℃。 当定子导线间的测温元件测得导线温度过高或局部发热时，运行人员必 须对冷却水系统的压力、流量进行调整，调节进水阀门，改变进水流量， 降低进水温度；必要时调节负荷电流，使定、转子水温不超过允许值。 在大型发电机上装有水温自动调节装置。 （3）发电机运行时，氢气压力应高于定子绕组冷却水压力。当氢、 水压差达到报警值时，应调节氢、水压力。
②任意一相的定子电流不得超过额定值。
一、同步发电机的允许运行方式
（二）发电机运行中各参数允许变化范围
7、发电机组绝缘电阻允许范围
发电机启动前或停机备用期间，应对其绝缘电阻进行监测，保证 发电机安全运行。 （1）定子绝缘电阻的规定：300MW及以上机组单元接线测量定子回路的绝 缘电阻（包括发电机出口封闭母线、主变低压侧绕组、高厂变高压侧 绕组），一般用水内冷发电机绝缘测试仪（也可用1000~2500V绝缘电 阻表）测量。测量值不得低于前一次的1/3~1/5，最低不能低于20MΩ ， 吸收比不得低于1.3。 （2）转子绕组及励磁回路绝缘电阻的规定：用500V绝缘电阻表测转子绕组 绝缘电阻，不得低于5M Ω ；包括转子绕组在内的励磁回路绝缘电阻值 不得低于0.5MΩ 。
一、同步发电机的允许运行方式
（二）发电机运行中各参数允许变化范围
7 第七章-同步电机的基本知识和结构
同步电机的基本结构
18
2. 工作原理
(4) “同步”的概念 同步电机无论作为发电机还是电动机运行，当极数一 定时，它的转速 转速 n 和频率 f 之间保持严格不变的关系，用 之间保持严格不变的关系 电机专业术语说，叫做“同步”，所以这种电机叫同步电 机 。
2. 隐极式转子
隐极式转子上没有凸出的磁极 沿着转子本体圆周表面上，开有 许多槽，这些槽中嵌放着励磁绕 组。在转子表面约1/3部分没有开 槽，构成大齿，是磁极的中心区。 励磁绕组通入励磁电流后，沿转 子圆周也会出现 N 极和 S 极。 在大容量高转速汽轮发电机中， 转子圆周线速度极高，最大可达 170米/秒。为了减小转子本体及 转子上的各部件所承受的巨大离 心力，大型汽轮发电机都做成细 长的隐极式圆柱体转子。 18
度和形状对电机内部磁场的分布和同步电机的性 能有重大影响。
汽轮发电机结构
8
Electrical Machinery
11
Electrical Machinery
§7-2
同步电机的基本工作原理
pn ( Hz ) 60
9
§7-2
同步电机的基本工作原理
pn ( Hz ) 60
12
2. 工作原理
（1） P、n、f 三者关系 f
2. 同步电机的运行方式
(3)．作为同步调相机（同步补偿机）运行——向电网发送无功功率
同步调相机 (synchronous condenser) 基本上不进行有功功率的转换，它 专门用来调节电网的无功功率，以改善电网的功率因数。
发电机 电动机 同步调相机
同一台同步电机的三种不同的运 行方式，理论上是可以运行于不同的 运行方式下，但三种运行方式各有自 己的特点，没有特殊情况，不互换使 用。
同步电动机的三种运行状态及特点
同步电动机的三种运行状态及特点
同步电动机，是指在发电机运行中与电源同步转速，并且转子的转速恒定的电动机。
它具有运行效率高、恒功率输出、不会出现失速现象等特点，因此在实际使用中非常广泛。
同步电动机一般分为三种运行状态，分别是空载运行、额定负载运行和过载运行。
一、空载运行状态
空载运行状态是指在未加上负载时，同步电动机的状态。
在这种状态下，电动机输出
的功率为零，只有电枢电流和电磁场的磁通量在转换。
此时，同步电动机的转速等于同步
速度，也就是说输出的频率是恒定的。
空载运行状态的特点是转速恒定，电流小，功率为零。
因为在该状态下没有负载，因
此这种状态的使用比较少。
额定负载运行状态的特点是输出功率和复杂度较高，电流和电压都处于额定值，有一
定的稳定性和可靠性，因此在实际使用中比较常见。
过载运行状态的特点是输出功率较大，电流和电压会超过额定值，可能会产生过热问题，并且稳定性不太好，通常需要额外的保护装置来保证电机正常工作。
在实际使用中，
过载运行状态比较危险，应尽量避免。
总之，同步电动机的三种运行状态各有特点，在实际使用中需要根据具体情况制定相
应的控制策略，以确保电动机的正常运行和使用寿命。
同步电机(第六章)
列出电压方程：
E 0 E ad E aq U I Ra j I X
Fad Fa sin 0 Faq Fa cos 0
I f Ff 0 E 0
I
Id
Fad ad E ad Faq aq E aq
U E I ( Ra jX )
Ea a Fa I
所以：
Ea j I Xa
Xa是电枢反应磁通相应的电抗，称为电枢反应电抗。 （电枢电流产生电枢反应磁场，在定子每相绕组中感应 电势可以表示为电枢绕组相电流与电枢反应电抗的乘积） 所以：
E 0 U E a I ( Ra jX ) U I Ra jI ( X X a ) U I Ra j I X s
(3) 灯泡贯流式水轮发电机
(4)转子结构
10000kw水轮机转子
凸极极通常有卧式和立式两种结构，通常同步电动机、 同步补偿机、内燃机和冲击式水轮机拖动同步发电机采用 卧式结构，而大型水轮发电机采用立式结构，立式水轮发 电机的推力轴承是关键部件。
除了转子励磁绕组，通常在转子上还装有阻尼绕组。 起抑制转子转速的作用。在同步电动机和补偿机中，主要
汽轮发电机一般采用细长结构
（国产200MW汽轮发电机）
（国产600MW汽轮发电机）
Stator of Turbo-dynamo with 330MW Made in China （国产330MW汽轮发电机）
Stator Core of Turbo-dynamo with 330MW Made in China （国产330MW汽轮发电机定子铁心）
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。
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东莞市骏能电机有限公司
同步电机的运行方式
同步电机的主要运行方式有三种，即作为发电机、电动机和补偿机运行。
作为发电机运行是同步电机最主要的运行方式。
作为电动机运行是同步电机的另一种重要的运行方式。
同步电动机的功率因数可以调节，在不要求调速的场合，应用大型同步电动机可以提高运行效率。
小型同步电动机在变频调速系统中开始得到较多地应用。
同步电机还可以接于电网作为同步补偿机。
这时电机不带任何机械负载，靠调节转子中的励磁电流向电网发出所需的感性或者容性无功功率，以达到改善电网功率因数或者调节电网电压的目的。
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。
一般分为转场式同步电机和转枢式同步电机。
最常用的是转场式同步发电机,其定子铁心的内圆均匀散布着定子槽，槽内嵌放着按规律排列的三相对称绕组。
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必定形状的成对磁极，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散布磁场，称为励磁磁场(也称主磁场、转子磁场)。
原动机拖动转子旋转(给电机输入机械能)，极性相间的励磁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)。