【培训课件】电机学课件--同步电机结构共78页文档
第六章同步电机1PPT课件
Ead jIdXad Eaq jIqXaq E jIX
E 0 U IR a E a d E a q E
E 0 U I R a jI d X a d + jI q X a q + jI X
I=Id +Iq E 0U IR ajIdX d+ jIqX q
6.2 同步电机的运行原理
6.2.1 同步发电机的空载运行
空载运行时，电机内的 磁场仅由励磁电流建立， 分为主磁通和漏 磁通。
主磁通：与定、转子同时铰链的基波磁通 漏磁通：仅与励磁绕组铰链以及主磁通的谐波分量
E04.44fN kN 1 0
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同步发电机空载运行的时——空矢量图
时间矢量和空间矢量
6.2.4 凸极同步发电机的负载运行
1、凸极同步发电机电枢反应的特点
双反应理论：当电枢磁动势作用在交、直轴间的任 意位置时，可以将其分解为交轴分量和直轴分量， 分别求出交、直轴电枢反应，最后再把它们的效果 叠加起来。
Fad Fa sin Faq Fa cos
2、不考虑饱和凸极同步发电机负载运行
把时间矢量图和空间矢量图画在一起，如果各相时间矢量的时间 轴都取在各自的相轴线上，这样相电流矢量和三相合成磁动势基 波矢量就重合了。
6.2.2 同步发电机的电枢反应
当发电机带上负载运行，定子绕组中出现电流，该电流产生 旋转磁动势，影响励磁磁场，称之为电枢反应。
气隙磁场有励磁磁场和电枢磁场共同建立，并且两个 磁场均以同步速旋转，在空间上相对静止，在同步电 机中，无论是励磁磁场或电枢磁场都是指基波磁场
同步电机有旋转电枢式和旋转磁极式两种，主要以旋转 磁极式为主
培训电机学同步电机结构
同步电机具有恒定的转速，与 电源频率保持同步。
同步电机的分类
01
02
03
按照用途分类
可分为发电机和电动机。 发电机将机械能转换为电 能，电动机则将电能转换 为机械能。
按照冷却方式分类
可分为空气冷却、水冷却 和油冷却等类型。不同的 冷却方式会影响电机的效 率和温升。
按照励磁方式分类
可分为直流励磁、无励磁 和交流励磁等类型。励磁 方式对电机的性能和调节 特性有一定影响。
电动运行时，同步电机作为电动机使 用，将电能转换为机械能，驱动负载 转动。
发电机运行
当同步电机作为发电机运行时，转子在原动机（如汽轮机、水轮机等）的驱动下 旋转，产生电流。
发电机运行时，同步电机将机械能转换为电能，通过调节励磁电流的大小和方向 ，控制输出电压和电流的幅值和相位。
调相机运行
调相机运行是同步电机的特殊运行方式，主要用于调节电网 的电压和无功功率。
运行。
清洁保养
定期清理电机表面灰尘、油污 等，保持电机清洁。
润滑保养
定期对电机的轴承、齿轮等部 位进行润滑，确保电机正常运
行。
更换磨损件
对电机的磨损件进行定期更换 ，确保电机的正常运行和使用
寿命。
06
同步电机的发展趋势与未来展望
技术创新与改进
1 2 3
高效能电机设计
通过改进电机材料、优化结构设计、提高制造工 艺等手段，提高同步电机的效率，降低能耗。
同步电机的基本结构
定子
功能
定子是同步电机的主要组 成部分，负责产生磁场。
组成
定子通常由铁芯和绕组组 成，铁芯由硅钢片叠成， 绕组则由绝缘导线绕制而 成。
工作原理
当电流通过绕组时，会产 生磁场，该磁场与转子相 互作用，驱动转子旋转。
同步电机基本知识与结构 PPT
6.1 同步电机的基本知识与结构
一、同步电机的结构简介
1、整体结构 ①定子铁心： 由硅钢片叠成。
(1) 定子（电枢） ②定子绕组：对称三相绕组。
③机座和端盖等。
(2) 转子
①转子铁心： 由整块铸（锻）钢制成。
②励磁绕组： 工作时施加直流励磁。③阻尼绕组和转轴等。源自大家学习辛苦了，还是要坚持
(1) 直流励磁机励磁 励磁绕组由小型直流发电机供电。
(2) 静止整流器励磁
交流励磁机→整流→直流电 电刷
(3) 旋转整流器励磁
集电环
励磁绕组。
交流励磁机→整流→直流电→励磁绕组。
图6-9 带副励磁机的励磁系统
图6-10 静止整流器励磁系统
四、 部分额定值
继续保持安静
2、电路部分
3、磁路部分
重点强调的问题
二、同步电机的基本工作原理 1、同步发电机的基本工作原理
2、同步电动机的基本工作原理
3、同步调相机的基本工作原理
图6-8 同步电机的三种运行状态 a)发电机(δ>0)b)补偿机(δ=0)c)电动机(δ<0)
同步电机的特点
三、 励磁方式
01-同步电机课件ppt
同步电机目录1、同步电机基本原理与结构2、同步电机的电磁关系和分析方法3、同步发电机的运行特性4、同步发电机的并联运行5、同步电动机同步电机基本原理与结构•同步电机基本原理与结构•1、同步发电机的基本原理•2、同步电机的基本结构•3、同步发电机的励磁方式•4、同步电机的额定值同步电机基本原理•回顾异步电机的工作原理定子通入三相电流产生转速为n1的旋转磁场（异步）切割转子导体转子导体中产生感应电动势形成感应电流电流在磁场中受力产生力矩转子旋转•同步电机工作原理转子直流励磁外力使转子旋转得到旋转磁场且转子转速与旋转磁场转速同步旋转磁场切割定子绕组得感应电势同步电机运行状态发电机——把机械能转换为电能电动机——把电能转换为机械能补偿机——没有有功功率的转换，只发出或吸收无功功率同步电机运行状态，主要取决于定子合成磁场与转子主磁场之间的夹角δ，δ称为功率角同步电机的结构1、同步电机的基本结构形式同步电机旋转电枢式旋转磁极式隐极式（如汽轮发电机）凸极式（如水轮发电机）磁极放在定子上隐极式（汽轮机）N+S凸极式（水轮机）NS+SN2. 同步电机的结构特点同步电机由定子、转子、端盖和轴承等构成1.定子定子绕组：三相对称，一般采用三相双层短距叠绕组，也称电枢绕组定子铁芯：一般由厚0.35mm或0.5mm的硅钢片叠成定子机座：支撑定子铁芯2.转子汽轮发电机：隐极式，卧式结构，注重通风和冷却水轮发电机：凸极式，立式结构，分悬式和伞式，包括轴、转子支架、磁轭、磁极及励磁绕组、阻尼绕组等。
另：凸极同步发电机也有卧式（横式）结构。
如同步电动机、同步补偿机等3.气隙处于电枢内圆和转子磁极之间，气隙层的厚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。
同步电机的励磁方式同步电机励磁方式直流励磁机励磁——直流励磁机通常与同步发电机同轴，采用并励或他励接法。
整流器励磁——静止式旋转式（无电刷）励磁系统供给励磁电流→建立磁场，分以下两类:用整流装置将交流变成直流后供给励磁换向困难火花严重励磁容量增加引起集电环严重过热直流并励励磁系统整流器励磁(a) 静止整流器励磁交流励磁机→整流→直流电→励磁绕组(b) 旋转整流器励磁交流励磁机→整流→直流电→励磁绕组同步电机的额定值永磁同步电机的额定值额定电压U N ：电机额定运行时定子的线电压（V 或kV ）额定电流I N ：电机额定运行时定子的线电流（A ）额定功率因数：电机额定运行时的功率因数额定效率ηN ：电机额定运行时的效率cos N额定功率P N ：电机额定运行时的输出功率（kW 或MW ）对发电机为额定输出有功电功率对电动机是轴上输出的额定机械功率额定频率f (Hz) 额定励磁电流I fN (A) ；额定励磁电压U fN (V)NN N N I U P ϕcos 3=3cos N N N N NP U I ϕη=额定转速n N ：电机额定运行时的转速(r/min)谢谢同步电机空载磁场同步电机空载运行•空载运行：原动机带动发电机在同步转速下运行，励磁绕组通过适当的励磁电流，电枢＝0）绕组不带任何负载时（定子电流Ia•空载运行是同步发电机最简单的运行方式，其气隙磁场由转子磁势单独建立，分析较为简单•主磁通和漏磁通ΦσΦf 主磁通所经过的主磁路包括空气隙、电枢齿、电枢轭、磁极极身和转子轭等五部分主磁通通过气隙并与定子绕组相交链，漏磁通不通过气隙，仅与励磁绕组相交链。
《同步电机》PPT课件
精选ppt
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..
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）
培训电机学之同步电机课件
✓ 感应电势有效值: E04.44Nfkwf
✓ 感应电势频率: ✓ 交变性与对称性
f pn 60
三、什么是同步转速？
✓ 电网的频率不变，我国为50Hz ，故转子的转速为: n 60 f 3000 pp
四、同步电机有哪几种运行方式？
✓发电机、电动机、补偿机培训电机学之同步电机
第 一单元 同步电机原理和结构
课题一 同步发电机的基本工作原理
一、同步电机的模型结构是怎样的？
✓ 定子：圆筒形铁心＋三相对称交流绕组
✓ 转子：磁极＋直流励磁绕组 或 永久磁铁
✓ 定转子之间: 气隙对电机磁场分布和性能有重大影响。
✓ 除了转场式同步电机外, 还有转枢式同步电机。
培训电机学之同步电机
N
YA Z
4
课题二 同步电机型式和结构
一、同步电机的两种转子型式是什么？
✓ 定子结构与异步电机相似，转子结构有着自己的特点。 ✓ 根据原动机的特点，同步电机的转子也制成两种型式与之配套。
1 凸极式
✓ 凸出的成对磁极、集中的励磁绕组。 ✓ 多极电机做成凸极结构，工艺较为简单。 ✓ 凸极电机与转速较低的水轮机相配套。
培训电机学之同步电机
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二、如何理解国产同步电机型号?
✓ 汽轮发电机有QFQ、QFN、QFS等系列，前两个字母表示汽轮发电机；第三个字母 表示冷却方式，Q表示氢外冷，N表示氢内冷，S表示双水内冷。
✓ 大型水轮发电机为TS系列，T表示同步，S表示水轮。
✓举例： QFS-300-2 : 表示容量为300MW双水内冷2极汽轮发电机。 TSS1264/160-48 : 双水内冷水轮发电机，定子外径1264cm，铁心长160cm，极数为48。 ✓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
【培训课件】电机学课件--同步电机结构78页PPT
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37ห้องสมุดไป่ตู้纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
电机学同步电机 全套课件
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+ 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。
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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
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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
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式中： 0 为每极的主磁通量
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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
电机学课件第6章 同步电机
，整体或低碳钢片迭成。
直流励磁绕组
:
同心式绕组或集中绕组
。
电刷和集电环
同步电机又分为隐极式和凸极式两种。
N
+
S
N
SS
+
N
隐极式
转子圆柱形，气隙均匀，转子机 械强度高，励磁绕组固定容易。
适合于高速发电机
凸极式
有明显的凸出的磁极，气 隙不均匀，制作简单。
适合于低速发电机
汽轮发电机 由汽轮机驱动的同步发电机
• 极对数多
•采用凸极结构
• 转子粗而短
D2 5 ~ 7 L2
• 励磁绕组为集中绕组
• 立式结构
• 阻尼绕组
阻尼绕组的结构与笼型感应电机的转子的笼型绕组相似。
阻尼绕组的作用作用 同步发电机中：抑制转子机械振荡 同步电动机和同步补偿机中：起动绕组 与感应电机一样同步电机定转子极数应相同。
二、同步电机的运行状态 同步电机有发电机、电动机、补偿机三种运行状态。 运行状态取决于磁场的相对位置
• 额定电压UN 单位为kV • 额定电流IN 单位为A, kA
• 额定频率 f N 单位为Hz • 额定功率因数 cos N
• 额定转速n N 单位为r/min • 额定温升θN • 额定励磁电流和电压 IfN 、UfN
6.2 同步发电机的空载磁场和电枢反应
一、空载运行
ns If I=0
1.空载磁场——主磁场
第六章 同步电机
同步电机转子转速是常值且与同步速相等，与负载的大 小无关。
n ns
60 f p
(r/ min)
同步电机主要用作发电机，也可以用作电动机和补偿机。
同步发电机的稳态对称运行 主要内容 同步电动机和调相机