同步电机PPT课件
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同步电机控制ppt课件
❖ 转子没有铜损和铁损，又没有滑环和电刷 的摩擦损耗，运行效率高；
❖ 转动惯量小，允许脉冲转矩大，可获得较 高的加速度，动态性能好；
❖ 结构紧凑，运行可靠。
32
8.3.1 梯形波永磁同步电动机的 自控变频调速系统
1. 概 述 无刷直流电动机实质上是一种特定 类型的同步电动机，调速时只在表 面上控制了输入电压，实际上也自 动地控制了频率，仍属于同步电动 机的变压变频调速。
25
系统组成
图8-3 由交-交变压变频器供电的大型低速同步电动机调速系统
26
8.3 自控变频同步电动机调速系统
本节摘要
❖ 基本结构与原理 ❖ 梯形波永磁同步电动机（无刷直流电
动机）的自控变频调速系统 ❖ 正弦波永磁同步电动机的自控变频调
速系统
27
8.3.0 基本结构与原理
图8-7 自控变频同步电动机调速系统结构原理图
23
解决方案
这时，须采用“直流侧电流断续”的特 殊方法，使中间直流环节电抗器的旁路晶闸 管导通，让电抗器放电，同时切断直流电流， 允许逆变器换相，换相后再关断旁路晶闸管， 使电流恢复正常。
用这种换流方式可使电动机转速升到额定 值的 3%~5%，然后再切换到负载电动势换 流。
24
8.2.3 由交-交变压变频器供电的大型低 速同步电动机调速系统
第8章
同步电动机变压变频 调速系统
1
❖ 学习要点： 1、同步电动机变压变频调速的特点及其 基本类型。 2、转速开环恒压频比控制的同步电动机 群调速系统; 3. 由交-直-交变频器供电的大型低速同步 电动机调速系统
➢难点：
他控、自控变频调速系统。
2
8.1 同步电动机变压变频调速的特点 及其基本类型
❖ 转动惯量小，允许脉冲转矩大，可获得较 高的加速度，动态性能好；
❖ 结构紧凑，运行可靠。
32
8.3.1 梯形波永磁同步电动机的 自控变频调速系统
1. 概 述 无刷直流电动机实质上是一种特定 类型的同步电动机，调速时只在表 面上控制了输入电压，实际上也自 动地控制了频率，仍属于同步电动 机的变压变频调速。
25
系统组成
图8-3 由交-交变压变频器供电的大型低速同步电动机调速系统
26
8.3 自控变频同步电动机调速系统
本节摘要
❖ 基本结构与原理 ❖ 梯形波永磁同步电动机（无刷直流电
动机）的自控变频调速系统 ❖ 正弦波永磁同步电动机的自控变频调
速系统
27
8.3.0 基本结构与原理
图8-7 自控变频同步电动机调速系统结构原理图
23
解决方案
这时，须采用“直流侧电流断续”的特 殊方法，使中间直流环节电抗器的旁路晶闸 管导通，让电抗器放电，同时切断直流电流， 允许逆变器换相，换相后再关断旁路晶闸管， 使电流恢复正常。
用这种换流方式可使电动机转速升到额定 值的 3%~5%，然后再切换到负载电动势换 流。
24
8.2.3 由交-交变压变频器供电的大型低 速同步电动机调速系统
第8章
同步电动机变压变频 调速系统
1
❖ 学习要点： 1、同步电动机变压变频调速的特点及其 基本类型。 2、转速开环恒压频比控制的同步电动机 群调速系统; 3. 由交-直-交变频器供电的大型低速同步 电动机调速系统
➢难点：
他控、自控变频调速系统。
2
8.1 同步电动机变压变频调速的特点 及其基本类型
同步电机PPT课件
隐极机：气隙均匀、结构牢固， 主要应用于汽轮发电机； 凸极机：气隙不均匀、结构简 单，主要应用于水轮发电机；
300MW水氢冷发电机结构
二、隐极同步发电机的结构
隐极同步发电机主要用于汽轮发电机，由转子与定子组 成。由于汽轮机的转速很高，故汽轮发电机的转子只有一对 磁极，在额定转速每分钟3000转时输出50赫兹的三相交流电。
由于大型汽轮发电机转速高，转子磁极表面线速度达 150m/s以上，离心力很大，故转子直径不能过大，大型发电 机转子都为细长型。一般转子的L/D=2.5~6.5,容量愈大，比 值愈大。
1、定子部分 铁心：采用0.5mm厚 的硅钢片叠压而成。 作用是构成电机主 磁路。
绕组：采用多股导 线整体成型。作用 是产生电枢磁场并 感应电枢电动势。
国产200MW汽轮发电机定子
2、转子部分
转子铁芯与轴用高强 度高磁导率的合金钢 材整体制作，在转子 铁芯部分有一些轴向 与径向的孔隙，用来 通风冷却。作用构成 主磁路。
转子励磁绕组由多 个线圈组成，嵌放 在转子铁芯的槽中， 多个线圈串联起来 组成转子绕组，作 用通入直流电形成 主极磁场。
集电环
பைடு நூலகம்
1、定子部分
发电机定子铁芯由导磁良好的 硅钢片叠成，在铁芯内圆均匀 分布着许多槽，用来嵌放定子 线圈 ，每相绕组由多个整体成 型的线圈组成 ，按一定规律排 列。
大型水轮发电机通常都是立式 结构，整个机组传动部分的重 量以及作用在水轮机转轮上的 水推力均有推力轴承支撑，并 通过机架和机座传递到地基上
3、补偿机状态： δ=0
S
N
ns
No
Te 0
So
补偿机状态时电磁转矩为零，电机内无有功功率的转换。
《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。
同步电机励磁原理PPT课件
序
同步电机的损坏主要表现 言
1.定子绕组端部绑线蹦断，线圈外表绝缘蹭坏， 连接处开焊；导线在槽口处断裂，进而引 起短路；运行中噪音增大；定子铁芯松动 等故障 。〔见下一页图〕
2.转子励磁起动绕组笼条断裂；绕组接头处产 生裂纹，开焊，局部过热烤焦绝缘；转子 磁级的燕尾锲松动，退出；转子线圈绝缘 损伤；电刷滑环松动；风叶断裂等故障。
序
同步电机补偿意义
言
这样既提高同步电动机运行的稳
定性，又给企业带来可观的经济效益。
序
目前同步电机的使用现状 言
随着现代化大生产的开展，机电设备越来越趋 向大型化、自动化、复杂化、生产过程连续化， 由机电设备群体组成的系统一旦失效，就会对 企业的平安生产及产品质量造成极大的威胁。 同步电机由于其具有一系列优点，特别是转速 稳定、单机容量大、能向电网发送无功功率， 支持电网电压，在我国各行业已得到广泛应用， 特别是在特大型企业，大型同步电动机担负着 生产的重任，其一旦停机或故障，将严重影响 连续生产，特别严重的电机设备事故将导致停 产时间的延长，造成企业经济效益的严重损失， 而长期以来发生同步电动机及其励磁装置损坏 事故却屡见不鲜。
序
同步、异步电动机比较表
言
同步电动机
异步电动机
转速 功率因数 效率 稳定性
不随负载的大小而 随着负载的改变
改变
而改变
可调，可工作在超 不可调，滞后 前、平激、滞后
高
低
稳定性高，转矩与 稳定性差，转矩 端电压成正比： 与端电压平方成
正比：
T emE s iU M n S d Te m m sU2R'r s s d
主
〔1〕采用全控桥式电路，停机时或失步时，其励磁控制系统的灭
第3章三相同步电机ppt课件
大，铁心逐渐饱和，空 载 曲线弯 曲。
• 气隙线：不计铁心磁阻的空载 特性曲线。
• 空载特性是同步电机的一条基本 特性。
O
Ifo
If,
Ff
同步电机的空载特性
二、负载运行
空载时，同步电机的气隙磁场是由励磁磁动势所产生的主磁场B0。
E 0 A
接三相对称负载 E0B
E 0C
IA I - 0 IB I - 0 -120 0 IC I - 0 120 0
2、相量图
E0 U IRa jIX σ jIX a U IRa jIX s
a
0
900
0
I
E 0
E a
jIX a
E
E E0 Ea
0 a
U
IRa
jIX 0 — 内功率因数角 , I滞后E0 的角度 ； — 功率因数角 , I滞后U 的角度；
— 功率角 , U 滞后E0的角度 。
路径：气隙电枢齿
主磁通
电枢轭 磁极 极身 转子轭
作用：在三相绕组中感应
对称电动势
I f f 漏磁通
若主磁场B0 在气隙中正弦分布，且以同步速ns旋转，则在定
子绕组中产生对称三相电动势：
E 0 A E0 00 E 0B E0 -120 0 E 0C E0 120 0
空载电动势，激磁电动势
I
k (kw1N1 )2 a
二、考虑磁路饱和时
非线性，迭加原理不适用
Ff
F
B
E
Fa
• 已知磁动势F，由电机的空载
特曲线求得电动势E。
• 励磁磁动势在空间是梯形波，Ff 是其幅值，而电枢电动势在空间
是正弦波，Fa是基波磁动势的幅 值。为了利用空载特性，应把Fa 换算到励磁磁动势。
• 气隙线：不计铁心磁阻的空载 特性曲线。
• 空载特性是同步电机的一条基本 特性。
O
Ifo
If,
Ff
同步电机的空载特性
二、负载运行
空载时，同步电机的气隙磁场是由励磁磁动势所产生的主磁场B0。
E 0 A
接三相对称负载 E0B
E 0C
IA I - 0 IB I - 0 -120 0 IC I - 0 120 0
2、相量图
E0 U IRa jIX σ jIX a U IRa jIX s
a
0
900
0
I
E 0
E a
jIX a
E
E E0 Ea
0 a
U
IRa
jIX 0 — 内功率因数角 , I滞后E0 的角度 ； — 功率因数角 , I滞后U 的角度；
— 功率角 , U 滞后E0的角度 。
路径：气隙电枢齿
主磁通
电枢轭 磁极 极身 转子轭
作用：在三相绕组中感应
对称电动势
I f f 漏磁通
若主磁场B0 在气隙中正弦分布，且以同步速ns旋转，则在定
子绕组中产生对称三相电动势：
E 0 A E0 00 E 0B E0 -120 0 E 0C E0 120 0
空载电动势，激磁电动势
I
k (kw1N1 )2 a
二、考虑磁路饱和时
非线性，迭加原理不适用
Ff
F
B
E
Fa
• 已知磁动势F，由电机的空载
特曲线求得电动势E。
• 励磁磁动势在空间是梯形波，Ff 是其幅值，而电枢电动势在空间
是正弦波，Fa是基波磁动势的幅 值。为了利用空载特性，应把Fa 换算到励磁磁动势。
电机与拖动第5章同步电机课件
◆结论（对于同步发电机）：
① 交轴电枢反应使气隙磁场发生畸变，F0 始终 超前于 F，即主极磁场超前于气隙合成磁场， 使主磁极始终受到一个制动性质的 Te 的作用， 原动机克服该制动转矩而做功，从而实现了 机械能到电能的转换。
② 直轴电枢反应产生去磁或增磁作用，对同步 电机的运行性能影响很大。
四、三相同步电机的运行状态
Fa = Fad＋Faq I1 Id Iq
Id I1 sin
Iq
I1
cos
2. 基本方程式 电磁关系(不计磁路饱和) ：
Uf If
F0 0 E0
Id Fad ad Ead
E1
U1 I1
Iq Faq aq Eaq
s Es
R1I1
E1 E0 Ead Eaq
因为 Ead ∝ad ∝Fad ∝Id
• 关于相序：
转向及绕组相序已标明；或用相序指示器判断。
• 关于空载端电压： 调节 If → 调节 E0 ；调节瞬时速度→改变相位。
• 关于频率：调节 n →调节 f 。
二、并联运行的方法
1. 准确整步法
方法：把 G 调整到完全符合并网条件时，才投入电网。 缺点：手续繁琐，费时较多。
2. 自整步法
If = f ( I1)
三、效率特性
1
P P2 P
100 %
※ N = 94% ~ 98.5%； 氢冷时，N 增加约 1%。
5.6 同步发电机与电网的并联运行
一、并联运行的条件
1. 发电机的相序与电网相序一致 2. 发电机的频率与电网频率相同 3. 发电机的端电压与电网电压相等
1. 发电机的相序与电网相序一致
5.1 同步电机的基本结构和额定值
《同步电机》课件
总结词：关键角色
详细描述：同步电机在电力系统中扮演着至关重要的角色。作为发电机，它可以将机械能转化为电能 ，为电力系统提供电源。作为电动机，它可以将电能转化为机械能，驱动各种设备和机械。此外，同 步电机还用于调节电力系统中的无功功率、稳定系统电压和改善电能质量。
CHAPTER 02
同步电机的结构与工作原理
同步电机的故障诊断与维护
同步电机的常见故障及原因分析
故障一
振动过大：可能原因是转子不 平衡、轴承损坏、气隙不均等
。
故障三
声音异常：可能原因是转子松 动、轴承损坏、气隙不均等。
故障二
温度过高：可能原因是负载过 大、通风不良、绕组短路等。
故障四
输出功率不足：可能原因是绕 组短路、转子断路等。
同步电机的故障诊断方法
同步电机的结构组成
01
02
03
转子
同步电机的主要旋转部分 ，通常由励磁绕组和铁芯 组成。
定子
固定部分，包括三相绕组 和机座。
气隙
转子和定子之间的间隙， 对电机性能有重要影响。
同步电机的工作原理
励磁绕组通电产生磁场
励磁绕组通电后产生磁场，该磁场与转子相互作用产生转矩。
旋转磁场与转子的相互作用
旋转的磁场与转子上的导体相互作用，产生转矩，使转子旋转。
智能化
未来同步电机技术将更加注重智能化，实现电机 的远程监控和智能控制。
绿色化
未来同步电机技术将更加注重绿色化，推动电机 的环保和可持续发展。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
直接控制
通过控制电机的输入电 压或电流，实现对电机 转矩和转速的直接控制
。
间接控制
通过控制电机的输入频 率或极数，实现对电机 转矩和转速的间接控制
详细描述：同步电机在电力系统中扮演着至关重要的角色。作为发电机，它可以将机械能转化为电能 ，为电力系统提供电源。作为电动机，它可以将电能转化为机械能，驱动各种设备和机械。此外，同 步电机还用于调节电力系统中的无功功率、稳定系统电压和改善电能质量。
CHAPTER 02
同步电机的结构与工作原理
同步电机的故障诊断与维护
同步电机的常见故障及原因分析
故障一
振动过大：可能原因是转子不 平衡、轴承损坏、气隙不均等
。
故障三
声音异常：可能原因是转子松 动、轴承损坏、气隙不均等。
故障二
温度过高：可能原因是负载过 大、通风不良、绕组短路等。
故障四
输出功率不足：可能原因是绕 组短路、转子断路等。
同步电机的故障诊断方法
同步电机的结构组成
01
02
03
转子
同步电机的主要旋转部分 ，通常由励磁绕组和铁芯 组成。
定子
固定部分，包括三相绕组 和机座。
气隙
转子和定子之间的间隙， 对电机性能有重要影响。
同步电机的工作原理
励磁绕组通电产生磁场
励磁绕组通电后产生磁场，该磁场与转子相互作用产生转矩。
旋转磁场与转子的相互作用
旋转的磁场与转子上的导体相互作用，产生转矩，使转子旋转。
智能化
未来同步电机技术将更加注重智能化，实现电机 的远程监控和智能控制。
绿色化
未来同步电机技术将更加注重绿色化，推动电机 的环保和可持续发展。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
直接控制
通过控制电机的输入电 压或电流，实现对电机 转矩和转速的直接控制
。
间接控制
通过控制电机的输入频 率或极数，实现对电机 转矩和转速的间接控制
电机学课件同步电机结构ppt课件
曲线相似(成比例)
为磁路的磁化特性
1 c
一般将发电机的空载额定电压
设计于弯曲部分C点
0
10/2006 C.B.Zeng
d
If(Ff)
30
3.电机磁路的饱和系数
Ks
Ff0 F
ac ab
dn dc
(
Ks
1.1 ~ 1.25) E0 ( 0)
2 n
气隙线:将空载特性
ab
的直线部分延长得线
c
段2，称为气隙线。
设oa代表额定电压， 则 ac为产生额定电压所需
F
Ff0
0
gd
磁势:
Ff0 ac ab bc F FFe
10/2006 C.B.Zeng
1
31
Ff0 ac ab bc F FFe
ab=F：不计饱和时产生oa电压所需磁势，称为气隙磁势。
bc=FFe：由于饱和，使得产生 oa电压的磁势增大的部分，
电枢反应 概念：内功率因数角ψ 不同情况电枢反应分析
10/2006 C.B.Zeng
36
1、电枢反应的定义：
I f
F f
随转子旋转（n1) 基波F f 1(n1 ) E0
f1
Pn 60
接三相对称负载
或加三相对称电源 i三相对称，f1 电枢磁势Fa
大 转 转
小
速 向
Fa
1.35 WKW 1 P
亦如图示方向。此时A相
Fa 出现在A相轴线上。
F
1
d轴 Ff
B轴
q轴
A轴
Fa
Y
C
A
X
NS
Z n1 B
C轴
10/2006 C.B.Zeng
为磁路的磁化特性
1 c
一般将发电机的空载额定电压
设计于弯曲部分C点
0
10/2006 C.B.Zeng
d
If(Ff)
30
3.电机磁路的饱和系数
Ks
Ff0 F
ac ab
dn dc
(
Ks
1.1 ~ 1.25) E0 ( 0)
2 n
气隙线:将空载特性
ab
的直线部分延长得线
c
段2，称为气隙线。
设oa代表额定电压， 则 ac为产生额定电压所需
F
Ff0
0
gd
磁势:
Ff0 ac ab bc F FFe
10/2006 C.B.Zeng
1
31
Ff0 ac ab bc F FFe
ab=F：不计饱和时产生oa电压所需磁势，称为气隙磁势。
bc=FFe：由于饱和，使得产生 oa电压的磁势增大的部分，
电枢反应 概念：内功率因数角ψ 不同情况电枢反应分析
10/2006 C.B.Zeng
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1、电枢反应的定义：
I f
F f
随转子旋转（n1) 基波F f 1(n1 ) E0
f1
Pn 60
接三相对称负载
或加三相对称电源 i三相对称，f1 电枢磁势Fa
大 转 转
小
速 向
Fa
1.35 WKW 1 P
亦如图示方向。此时A相
Fa 出现在A相轴线上。
F
1
d轴 Ff
B轴
q轴
A轴
Fa
Y
C
A
X
NS
Z n1 B
C轴
10/2006 C.B.Zeng
《同步电机》PPT课件
精选ppt
15
..
Ia
E0
★y=(0~900 ) (参图6-9） 滞后 一个锐角
Id=Iasiny Iq=Iacosy
A、直轴分量Id直轴去磁作用
Ff1
B、交轴分量 Iq交磁作用， F，
其轴线位置从空载时直轴处逆转
子转向后移一个锐角
Iq F Faq
. E0 .
Ia Fa
(Id)Fad
图6-9
精选ppt
图6-4 凸极式转子
精选ppt
6
同步电机的运行原理
一、同步发电机工作原理
参考同步电机结构模型图6-5
1、定子上：三相绕组，空间互 差1200电角度，匝数相等
转子上：If,由转子N极出 来气隙定子铁心气隙转 子S极
原动机n逆时针恒速旋转定子 上导体切割磁力线产生e
图6-5
精选ppt
7
6.2 同步发电机的空载运行
.
E . .
EE
.. . E =E0+Ea
=U.+I.Ra+jI.X
a0
.
E 基波
.
U
精选ppt
17
图6-10
. . .. . .
..
. . . E0=-Ea+U+IRa +jIX =U+IRa +jIX+jIXa
=U+IRa+jIXt
Xt =X+ Xa
大小：E0=4.44f1NKN10
Xt--隐极机同步电抗，表征对称稳态运行时电枢反应基波磁场和漏磁场 .
2、时空矢量图（取定子绕组的时间参考轴即时轴与相轴重合）
Ff中的基波分量Ff1 (空间矢量）与由它产生的Bf1 (空间矢量）
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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波形：由 e B( 可x )知lv，波形取决于 的空间分布B。( x )
相序：由转子的转向决定。
发电机的物理过程可用 图示表示
U1
W2
N
n
S
V1
U2
V2
W1
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。
900 00
Fa F f Fa
位置 夹角
q轴
d轴 d轴 900
d、q轴
d、q轴
Fa
记作
F aq
F ad
F ad F ad F aq
F ad F aq
电枢反应 性质
交轴
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。
3 同步电机的额定值
额定容量 S N 额定功率 PN
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。
流
角, I
00 900
q轴 U轴
V2
W1
F f 与Fa之 间 夹
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
此种情况下
I Id Iq
Id I sin ---直轴分量 Iq I cos ---交轴分量
转子
C A
定子绕组
机械端口
B
电端口
定子铁心
汽轮发电机结构 （1）定子铁心
汽轮发电 机结构
水轮发电机结构
(1)立式水轮发电机
(2)卧式水轮发电机
水轮发电机结构转子结构
10000kW水轮机转子
发电环节——各种电机 引进600MW汽轮发电机
国产300MW汽轮发电机
国产200MW汽轮发电机定子
4.8.2 同步发电机的空载运行
同步发电机被原动机拖动到同步转速，励磁绕组中通入直流电流
路的运行I 称f 为空载运行。
电磁关系：
If
Ff
Φ f
Φ0
E0
空载电动势 大E小0：
E0 4.44 fN1kw1 0
空载特性：
n nN , I 0, E0 f ( I f )
，定子绕组开
4.8.3 同步电机的电枢反应
恒定，由励磁 电流决定
位置
转速
由转子位置决定 由原动机的转速决定
转向 由原动机决定
电枢反应磁 动势
正弦波
恒定，由电枢 由电流瞬时值决 由磁极对数和电流频 由电流相序决
电流决定
定
率决定
定
1
时0的 电枢反应
空载电动势 和E电0 枢
电流 同相位.I
F
q轴 U轴
Fa
V2
W1
F f 与Fa之 间 夹
Ff
U1
V轴
W2
S U2
Fa
V1
W轴
3 时90的0 电枢反应
空载电动势 滞E后0 电枢电
流
I 900
q轴 U轴
F f 与Fa之 间 夹
V2
角 为 900
记 Fa 为Fad
d轴
Fa
N
电枢反应性质：
直轴助磁电枢反应
Ff
U1
V轴
W2
W1
S U2
V1
W轴
4 一般情况下的电枢反应
空载电动势 超E前0 电枢电
额定电压 U N (kV )
额定电流 I N ( A)
额定运行时加在三相 定子绕组上的线电压 。
在额定运行状态下 三相定子绕组的线 电流.
对同步发电机额定值之间关系为：
额 额 额 额 额
定 定 定 定 定
功率因
励 转 效 频磁 速 率 率nf电 NNN
数c 流I
os
fN
N
额定励磁电压U fN
PN SN cosN 3UN IN cosN
4.8.1同步电机的基本工作原理与结构
1 同步电机的基本结构
以汽轮发电机为例:
定子(电枢)
定子铁心：硅钢片叠成。
电枢绕组：三相对称绕组——铜线制成 机座：钢板焊接面成，有足够的强度和钢度。
转子
转子铁心：采用整块的含铬、镍和钼的合金钢锻成 励磁绕组：铜线制成 护环：保护励磁绕组受离心力时不甩出 中心环：支持护环，阻止励磁绕组轴向移动 滑环：引励磁电流经电刷、滑环进入励磁绕组
国产200MW汽轮发电机定子铁心
现场运行的水轮发电机
4.8.1同步电机的基本工作原理与结构
2 同步电机的基本工作原理与分类
一、同步发电机的基本工作原理
励磁绕组通入直流电流后建立恒定磁场，原动机拖
动转子以转速 旋转时，其磁场切割n定子绕组而感应
交流电动势 .
E0
频率： 大小：
f pn 60
E0 4.44 fN1kw1 0
Id 与E 0成90 0 Iq与E0同相位
Fa Fad Faq
Fad Fa sin ---直轴分量电流产生的合成磁动势 Faq Fa cos ---交轴分量电流产生的合成磁动势
4 一般情况下的电枢反应（总结）
00 900 900
00 900
同步电机是交流旋转电机的一种,因其转速恒等于同步速机时得名。同步电机 主要用作发电机，也可用作电动机和调相机。本节主要分析同步发电机的稳态运行 原理和运行特性，简要分析同步电动机和调相机的运行状态。
4.8.1 同步电机的基本工作原理与结构 4.8.2 同步发电机的空载运行 4.8.3 同步发电机的电枢反应 4.8.4 同步发电机的负载运行 4.8.5 同步发电机的并联运行 4.8.6 同步电动机和同步调相机
角 为 900
记Fa为Faq 电枢反应性质：
d轴
Ff
900
N U1
S U2
V轴
交轴电枢反应
W2
V1
W轴
2 时90的0 电枢反应
空载电动势 电流
超E前0 电枢 I 900
q轴 U轴
F f 与Fa之 间 夹
角 为 900
V2
W1
记 Fa 为Fad
d轴
N
电枢反应性质：
直轴去磁电枢反应
电枢反应:电机带上负载后，电枢磁动势的基波在气隙中使气隙 磁通的大小及位置均发生变化, 这种影响称为电枢反应.
电枢反应的性质，取决于电枢磁动势基波 和励磁磁动F势a 基波 之间的相对位置，Ff
即与空载电动势 和电枢电流 之间的夹角 E有0关.
I
励磁磁势和电枢磁势的区别
基波波 形
大小
励磁磁动势
正弦波