《同步电动机简介》PPT课件
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《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。
第六章同步电机1PPT课件
E E 0 E a d E a q E E E U I R a
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
返回
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
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
返回
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
同步电动机与同步补偿机ppt课件
发电机惯例： 0
P emE X 0U d sinm U 22X 1qX 1dsi2n 0吸收电功率 T e P e s m E s 0 X U dsi n m 2 U 2 s X 1 qX 1 d si2n 0制动
电动机惯例：M
P emE X 0U dsin Mm U 22 X 1qX 1d si2n M0吸收电功
从电网吸收滞后 的无功功率(欠励) 向电网发出超前 的无功功率(欠励) 从电网吸收超前 的无功功率(过励) 向电网发出滞后 的无功功率(过励)
超前与滞后的无功功率
过励
Q>0(滞后) Q<0(超前)
无穷大 电网
欠励
Q<0(超前) Q>0(滞后)
同步电动机的起动问题
同步电动机没有自起动
转距。定子通入三相对称
•
I 'M
•
j I"M Xs
"M
I"M
过励磁：φM<0，cosφM超前，Q<0(容性)
•
欠励磁：φM>0，cosφM滞后，Q>0(感性)
E "0
同步电动机的V形曲线
结论：
IM
调节励磁电流，就 可以调节同步电动
机的无功电流和功 率因数；
当同步电动机工作 在过励状态时，向
电网吸收超前无功， 可改善电网的功率 O 因数。
，
定子合成磁场
0
δ
S
N •S
N•
S
N
电动机 ：E 0 滞后于 U ， 0
N0 ns T1
S0 Te
主磁极补偿机：
•
•
E
n0TsN1与0 主U磁• 同极相ST0e=位0 ，T2
P emE X 0U d sinm U 22X 1qX 1dsi2n 0吸收电功率 T e P e s m E s 0 X U dsi n m 2 U 2 s X 1 qX 1 d si2n 0制动
电动机惯例：M
P emE X 0U dsin Mm U 22 X 1qX 1d si2n M0吸收电功
从电网吸收滞后 的无功功率(欠励) 向电网发出超前 的无功功率(欠励) 从电网吸收超前 的无功功率(过励) 向电网发出滞后 的无功功率(过励)
超前与滞后的无功功率
过励
Q>0(滞后) Q<0(超前)
无穷大 电网
欠励
Q<0(超前) Q>0(滞后)
同步电动机的起动问题
同步电动机没有自起动
转距。定子通入三相对称
•
I 'M
•
j I"M Xs
"M
I"M
过励磁：φM<0，cosφM超前，Q<0(容性)
•
欠励磁：φM>0，cosφM滞后，Q>0(感性)
E "0
同步电动机的V形曲线
结论：
IM
调节励磁电流，就 可以调节同步电动
机的无功电流和功 率因数；
当同步电动机工作 在过励状态时，向
电网吸收超前无功， 可改善电网的功率 O 因数。
，
定子合成磁场
0
δ
S
N •S
N•
S
N
电动机 ：E 0 滞后于 U ， 0
N0 ns T1
S0 Te
主磁极补偿机：
•
•
E
n0TsN1与0 主U磁• 同极相ST0e=位0 ，T2
《同步发电机》课件
备正常运行。
清洁保养
保持同步发电机的清洁 ，定期进行保养，如更 换润滑油、清洗空气过
滤器等。
故障处理
及时发现并处理同步发 电机运行中的故障，防
止设备损坏。
记录管理
建立并维护同步发电机 的运行记录，以便对设
备进行跟踪和管理。
04
同步发电机的故障诊断 与处理
同步发电机常见故障类型
机械故障
包括转子、定子、轴承等部件的故障 ，如转子不平衡、轴承磨损等。
03
对于热故障，可能需要 加强冷却系统或调整负 载以降低温度。
04
对于控制和保护系统故 障，可能需要修复或更 换失灵的调节器或保护 装置。
05
同步发电机的未来发展 与展望
同步发电机技术发展趋势
01
02
03
高效能化
随着技术的不断进步，同 步发电机在材料、设计和 制造方面将更加高效，提 高发电效率和降低能耗。
电气故障
包括定子绕组、转子绕组、励磁系统 等部分的故障，如匝间短路、励磁绕 组开路等。
热故障
由于发电机过热引起的故障，如定子 绕组过热、轴承过热等。
控制和保护系统故障
包括励磁调节器、控制系统等部分的 故障，如调节器失灵、保护装置误动 作等。
度监测
通过监测发电机的振动和声音，可以发现 机械和电气故障。
同步发电机的应用场景
水力发电
核能发电
利用水轮机带动同步发电机转动，将 水能转换为电能，广泛应用于水电站 。
利用核反应堆产生的热能驱动汽轮机 ，进而带动同步发电机转动，将核能 转换为电能，广泛应用于核电站。
火力发电
利用汽轮机带动同步发电机转动，将 热能转换为电能，广泛应用于火电站 。
清洁保养
保持同步发电机的清洁 ，定期进行保养，如更 换润滑油、清洗空气过
滤器等。
故障处理
及时发现并处理同步发 电机运行中的故障，防
止设备损坏。
记录管理
建立并维护同步发电机 的运行记录，以便对设
备进行跟踪和管理。
04
同步发电机的故障诊断 与处理
同步发电机常见故障类型
机械故障
包括转子、定子、轴承等部件的故障 ，如转子不平衡、轴承磨损等。
03
对于热故障，可能需要 加强冷却系统或调整负 载以降低温度。
04
对于控制和保护系统故 障，可能需要修复或更 换失灵的调节器或保护 装置。
05
同步发电机的未来发展 与展望
同步发电机技术发展趋势
01
02
03
高效能化
随着技术的不断进步，同 步发电机在材料、设计和 制造方面将更加高效，提 高发电效率和降低能耗。
电气故障
包括定子绕组、转子绕组、励磁系统 等部分的故障，如匝间短路、励磁绕 组开路等。
热故障
由于发电机过热引起的故障，如定子 绕组过热、轴承过热等。
控制和保护系统故障
包括励磁调节器、控制系统等部分的 故障，如调节器失灵、保护装置误动 作等。
度监测
通过监测发电机的振动和声音，可以发现 机械和电气故障。
同步发电机的应用场景
水力发电
核能发电
利用水轮机带动同步发电机转动，将 水能转换为电能，广泛应用于水电站 。
利用核反应堆产生的热能驱动汽轮机 ，进而带动同步发电机转动，将核能 转换为电能，广泛应用于核电站。
火力发电
利用汽轮机带动同步发电机转动，将 热能转换为电能，广泛应用于火电站 。
《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
《同步电机～》课件 (2)
同步电机的原理
1
电磁特性
同步电机的电磁特性与电源中的交流电频率相同，因此具有定速运转的特点。
2
磁通产生
同步电机通过永磁体或电磁激励产生一个旋转磁场，再根据磁场作用力的原理产 生转矩来驱动负载。
3
电磁转矩及倾角
同步电机的转矩与其转速和倾角有关，需要通过控制电压和电流来实现。
同步电机的结构与分类
永磁同步电机
同步电机～
在这个PPT课件中，我们将了解同步电机的基本概念和分类以及其原理和结 构。还将探索同步电机的应用，总结其优缺点和未来发展趋势。
电机概述
分类
根据不同的工作原理和结构特点，电机可以分为直流电机、交流电机、步进电机等多种类型。
工作原理
电机利用电磁感应作用，将电能和机械能相互转换，输出功率来驱动负载。
1
工业制造
同步电机广泛应用于各类工业制造设备中，如风机、泵、压缩机等，具有功率密 度大、效率高的特点。
2
交通运输
在轨道交通、电动汽车、无人机等领域，同步电机通常作为动力驱动源，具有快 速响应、定速运转的优势。
3
动力转换
同步电机广泛应用于发电机组、电站装置中，将一种能量形式转换为另一种能量 形式。
同步电机的优缺点
• 《电力电子技术及其应用》 • 《电机原理及应用》 • 《同步电机技术》
利用永久磁体产生的磁场来驱动转子旋转，节 约了机械传动装置的空间。适用于空间小、磁感应产生一个转子电流，利用交流电 磁场产生的转子磁场来驱动。适用于低速大扭 矩场合。
其他类型
还有一些针对特定应用领域的同步电机，如磁 悬浮同步电机、高速同步电机等。
同步电机的应用
优点
定速运转、效率高、功率密度大、响应快、电机结构简单等。
永磁同步电机简介PPT课件
பைடு நூலகம்
谢谢
永磁同步电机简介PPT课件
永磁同步电动机由定子、转子和端盖等部件构成。定子与 普通感应电动机基本相同，采用叠片结构以减小电动机运 行时的铁耗。转子可做成实心，也可用叠片叠压。电枢绕 组可采用集中整距绕组的，也可采用分布短距绕组和非常 规绕组。 有关特性：
电压的调节
自动调节励磁系统可以看成为一个以电压为被调量的负反馈控制系统。无功负荷电 流是造成发电机端电压下降的主要原因，当励磁电流不变时，发电机的端电压将随 无功电流的增大而降低。但是为了满足用户对电能质量的要求，发电机的端电压应 基本保持不变，实现这一要求的办法是随无功电流的变化调节发电机的励磁电流。 2、无功功率的调节： 发电机与系统并联运行时，可以认为是与无限大容量电源的母线运行，要改变发电 机励磁电流，感应电势和定子电流也跟着变化，此时发电机的无功电流也跟着变化。 当发电机与无限大容量系统并联运行时，为了改变发电机的无功功率，必须调节发 电机的励磁电流。此时改变的发电机励磁电流并不是通常所说的“调压”，而是只 是改变了送入系统的无功功率。
永磁同步电机简介PPT 课件
演讲人
目录
01
永磁同步电机简介PPT课件
02
电压的调节
永磁同步电机简介PPT课件
同步发电机为了实现能量的转换，需要有一个直流磁场。而产生这个磁场的直流电 流，称为发电机的励磁电流。由三相交流电产生的旋转电枢磁动势及建立的电枢磁 场，一方面切割定子绕组，并在定子绕组中产生感应电动势；另一方面以电磁力拖 动转子以同步转速旋转。永磁同步电动机的动态数学模型为非线性、多变量，它含 有ω与id或iq的乘积项，因此要得到精确的动态控制性能，必须对ω和id，iq解耦。 该控制方案摒弃了矢量控制中解耦的控制思想及电流反馈环节，采取定子磁链定向 的方法，利用离散的两点式控制直接对电动机的定子磁链和转矩进行调节，具有结 构简单，转矩响应快等优点。 永磁同步电动机以永磁体提供励磁，使电动机结构较为简单，降低了加工和装配费 用，且省去了容易出问题的集电环和电刷，提高了电动机运行的可靠性；又因无需 励磁电流，没有励磁损耗，提高了电动机的效率和功率密度。
谢谢
永磁同步电机简介PPT课件
永磁同步电动机由定子、转子和端盖等部件构成。定子与 普通感应电动机基本相同，采用叠片结构以减小电动机运 行时的铁耗。转子可做成实心，也可用叠片叠压。电枢绕 组可采用集中整距绕组的，也可采用分布短距绕组和非常 规绕组。 有关特性：
电压的调节
自动调节励磁系统可以看成为一个以电压为被调量的负反馈控制系统。无功负荷电 流是造成发电机端电压下降的主要原因，当励磁电流不变时，发电机的端电压将随 无功电流的增大而降低。但是为了满足用户对电能质量的要求，发电机的端电压应 基本保持不变，实现这一要求的办法是随无功电流的变化调节发电机的励磁电流。 2、无功功率的调节： 发电机与系统并联运行时，可以认为是与无限大容量电源的母线运行，要改变发电 机励磁电流，感应电势和定子电流也跟着变化，此时发电机的无功电流也跟着变化。 当发电机与无限大容量系统并联运行时，为了改变发电机的无功功率，必须调节发 电机的励磁电流。此时改变的发电机励磁电流并不是通常所说的“调压”，而是只 是改变了送入系统的无功功率。
永磁同步电机简介PPT 课件
演讲人
目录
01
永磁同步电机简介PPT课件
02
电压的调节
永磁同步电机简介PPT课件
同步发电机为了实现能量的转换，需要有一个直流磁场。而产生这个磁场的直流电 流，称为发电机的励磁电流。由三相交流电产生的旋转电枢磁动势及建立的电枢磁 场，一方面切割定子绕组，并在定子绕组中产生感应电动势；另一方面以电磁力拖 动转子以同步转速旋转。永磁同步电动机的动态数学模型为非线性、多变量，它含 有ω与id或iq的乘积项，因此要得到精确的动态控制性能，必须对ω和id，iq解耦。 该控制方案摒弃了矢量控制中解耦的控制思想及电流反馈环节，采取定子磁链定向 的方法，利用离散的两点式控制直接对电动机的定子磁链和转矩进行调节，具有结 构简单，转矩响应快等优点。 永磁同步电动机以永磁体提供励磁，使电动机结构较为简单，降低了加工和装配费 用，且省去了容易出问题的集电环和电刷，提高了电动机运行的可靠性；又因无需 励磁电流，没有励磁损耗，提高了电动机的效率和功率密度。
《永磁同步电动机》课件
面临的挑战与解决方案
成本问题
随着高性能永磁材料价格的上涨，永磁同步电动机的成本 也随之增加。解决方案包括采用替代性材料、优化设计等 降低成本。
控制精度问题
在某些高精度应用场景中，永磁同步电动机的控制精度仍 需提高。解决方案包括采用先进的控制算法和传感器技术 提高控制精度。
可靠性问题
在高温、高湿等恶劣环境下，永磁同步电动机的可靠性可 能会受到影响。解决方案包括加强散热设计、提高材料耐 久性等提高可靠性。
总结词
风力发电系统中应用永磁同步电动机，具有 高效、可靠、低噪音等优点。
详细描述
风力发电系统需要能够在风能不稳定的情况 下高效、可靠运行的电机，永磁同步电动机 能够满足这些要求。其高效、可靠、低噪音 的特性使得风力发电系统在能源利用效率和
可靠性方面具有显著优势。
THANKS
感谢观看
工作原理
永磁同步电动机通过控制器调节电机电流，使电机转子与定子磁场保持同步， 从而实现电机的运转。其工作原理基于磁场定向控制和矢量控制技术。
种类与特点
种类
永磁同步电动机根据结构可分为 表面贴装式、内置式和无铁心式 等类型。
特点
永磁同步电动机具有效率高、节 能效果好、运行稳定、维护方便 等优点，广泛应用于工业自动化 、新能源、电动汽车等领域。
05
CATALOGUE
永磁同步电动机的发展趋势与挑战
技术发展趋势
高效能化
随着技术的不断进步，永磁同步电动机的效率和性能不断提升， 能够满足更多高效率、高负载的应用需求。
智能化
随着物联网、传感器等技术的发展，永磁同步电动机的智能化水平 不断提高，可以实现远程监控、故障诊断等功能。
紧凑化
为了适应空间受限的应用场景，永磁同步电动机的尺寸和重量不断 减小，同时保持高性能。
《同步发电机简介》课件
机组运行和维护经验
总结词
介绍该大型电厂同步发电机组在运行和维护过程中的经验，包括运行方式、维护周期、常见故障及处 理方法等。
详细描述
该大型电厂的同步发电机组在运行过程中，采用并网运行方式，通过调节励磁电流来控制输出电压和 无功功率。机组需要定期进行维护，包括清洗、检查和更换磨损部件等。在运行过程中，常见的故障 包括转子匝间短路、定子绕组接地等，处理方法包括更换损坏的绕组、加强绝缘等。
环保化
随着环保意识的提高，未来 同步发电机将更加注重环保 设计和制造，减少对环境的 负面影响。
定制化
为了满足不同用户的需求， 未来同步发电机将更加注重 定制化设计和制造，提供更 加多样化的产品选择。
同步发电机的未来展望
广泛应用
随着能源结构的调整和可再生能源的发展，同步发电机将 在更多领域得到应用，如风力发电、水力发电和太阳能发 电等。
无刷同步发电机
采用电子换向器代替机械换向器， 结构简单，维护方便，但成本较高 。
同步发电机的应用场景
01
02
03
04
电力系统
作为大型电站的主要发电设备 ，为电网提供电能。
工业领域
用于驱动各种电动机、压缩机 等设备。
船舶和航空领域
用于船舶和航空器的电源系统 。
科研和军事领域
用于实验室、雷达、通信等设 备和军事用途。
THANKS
感谢观看
环保节能
采用环保材料和节能技术，降低同步 发电机的能耗和排放。
05
同步发电机的发展趋势和未来展 望
同步发电机的发展趋势
高效能
随着技术的进步，同步发电 机在效率和性能方面不断提 高，未来将更加注重高效能 的设计和制造。
《同步电动机简介》PPT课件
电枢反应
• ▲电枢磁势的存在，将使气隙磁场的大小和位置发生变化，我们把这一现象 称为电枢反应。电枢反应会对电机性能产生重大影响。 ▲电枢反应的情况决定于空间相量 和 之间的夹角，而这一夹角又和时 间相量E0 和Ia 之间的相位差y相关连。y称为内功率因数角，其大小由负载 的性质决定。
水轮发电机
• 水轮发电机的特点是：极数多，直径大，轴向长 度短，整个转子在外形上与汽轮发电机大不相同。 大多数水轮发电机为立式。水轮发电机的直径很 大，定子铁心由扇形电工钢片拼装叠成。为了散 热的需要，定子铁心中留有径向通风沟。转子磁 极由厚度为1～2mm的钢片叠成；磁极两端有磁极 压板，用来压紧磁极冲片和固定磁极绕组。有些 发电机磁极的极靴上开有一些槽，槽内放上铜条， 并用端环将所有铜条连在一起构成阻尼绕组，其 作用是用来拟制短路电流和减弱电机振荡，在电 动机中作为起动绕组用。磁极与磁极轭部采用 T 形或鸽尾形连接，如图15.4所示。
极对数p ，即
f=pn/60
(15.2)
◆ 交变性与对称性：由于旋转磁场极性相间，使得感应电势的极
性交变；由于电枢绕组的对称性，保证了感应电势的三相对称性。
同步转速
◆同步转速 从供电品质考虑，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。 我国电网的频率为50Hz ，故有： n=3000/p (15.3)
• 3 旋转整流器励磁 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。因此，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，如图15.7所示。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，故又称为无刷励磁系统。
《同步电机》课件 (2)
调频发电机的应用场景
调频发电机适用于对电压和频率要求较高的电力系统，如航空航天领域。
定子拖动同步机的应用场景
定子拖动同步机适用于对转矩响应时间要求较高的工业生产线，如钢铁和纺织行业。
五、同步电机的控制方法
等效电路理论介绍
等效电路理论用于描述同步电 机的动态特性和稳态运行，指 导控制方法的选择。
磁场方向控制方法
同步电机在未来的市场前景分析
随着清洁能源技术的发展和对高效能源的需求增加，同步电机在未来的市场前景相当广阔。
《同步电机》PPT课件 (2)
同步电机是一种特殊的电动机，本课件将介绍同步电机的结构、工作原理、 分类、特性、应用、控制方法、故障检测和维护，以及其在未来的发展与前 景。
一、引言
1 什么是同步电机？
2 同步电机的特点
同步电机是一种运行在同步速度下的电动机， 其转子与旋转的磁场同步。
同步电机具有稳定的速度、高效率、大功率 等特点，广泛应用于工业和能源领域。
通过控制定子电流的相位和幅 值，实现同步电机转子与磁场 之间的同步运动。
相序控制方法
通过改变定子电流的相序，实 现同步电机的正反转和调速控 制。
六、同步电机的故障检测和维护
1
常见故障种类分析
同步电机常见故障包括定子绕组故障、转子断条、轴承故障等，需要进行定法介绍
故障检测方法包括震动分析、红外热成像和电流检测等，维护方法包括润滑和清洁等。
同步电机可根据转子类型分为 永磁同步电机和感应同步电机。
基于励磁方式的分类
同步电机可根据励磁方式分为 永磁激励同步电机和复合励磁 同步电机。
基于机械结构的分类
同步电机可根据机械结构分为 圆柱型同步电机和表面型同步 电机。
调频发电机适用于对电压和频率要求较高的电力系统，如航空航天领域。
定子拖动同步机的应用场景
定子拖动同步机适用于对转矩响应时间要求较高的工业生产线，如钢铁和纺织行业。
五、同步电机的控制方法
等效电路理论介绍
等效电路理论用于描述同步电 机的动态特性和稳态运行，指 导控制方法的选择。
磁场方向控制方法
同步电机在未来的市场前景分析
随着清洁能源技术的发展和对高效能源的需求增加，同步电机在未来的市场前景相当广阔。
《同步电机》PPT课件 (2)
同步电机是一种特殊的电动机，本课件将介绍同步电机的结构、工作原理、 分类、特性、应用、控制方法、故障检测和维护，以及其在未来的发展与前 景。
一、引言
1 什么是同步电机？
2 同步电机的特点
同步电机是一种运行在同步速度下的电动机， 其转子与旋转的磁场同步。
同步电机具有稳定的速度、高效率、大功率 等特点，广泛应用于工业和能源领域。
通过控制定子电流的相位和幅 值，实现同步电机转子与磁场 之间的同步运动。
相序控制方法
通过改变定子电流的相序，实 现同步电机的正反转和调速控 制。
六、同步电机的故障检测和维护
1
常见故障种类分析
同步电机常见故障包括定子绕组故障、转子断条、轴承故障等，需要进行定法介绍
故障检测方法包括震动分析、红外热成像和电流检测等，维护方法包括润滑和清洁等。
同步电机可根据转子类型分为 永磁同步电机和感应同步电机。
基于励磁方式的分类
同步电机可根据励磁方式分为 永磁激励同步电机和复合励磁 同步电机。
基于机械结构的分类
同步电机可根据机械结构分为 圆柱型同步电机和表面型同步 电机。
《永磁同步电机》课件
《永磁同步电机》 PPT课件
contents
目录
• 永磁同步电机概述 • 永磁同步电机的设计与优化 • 永磁同步电机的控制技术 • 永磁同步电机的应用实例 • 永磁同步电机的挑战与展望
01
永磁同步电机概述
定义与工作原理
定义
永磁同步电机是一种利用永久磁体产 生磁场，通过控制器对电机电流的精 确控制实现电机转子和定子磁场同步 运行的电动机。
电动汽车驱动系统
01
电动汽车驱动系统是永磁同步电机的重要应用领域之
一。
02
永磁同步电机具有高效、可靠、低噪音等优点，能够
提高电动汽车的续航里程和性能。
03
在电动汽车驱动系统中，永磁同步电机可以作为主驱
电机，提供动力输出，实现车辆的加速和减速控制。
工业自动化设备
工业自动化设备是永磁同步电 机的另一个重要应用领域。
内运行。
噪声与振动分析
03
对电机运行过程中的噪声和振动进行测试和分析，以评估其运
行平稳性。
03
永磁同步电机的控制技 术
控制策略
PID控制
传统的控制方法，通过 比例、积分、微分三个
参数调整电机性能。
模糊控制
基于模糊逻辑的方法， 处理不确定性和非线性
问题。
神经网络控制
模仿人脑神经元网络， 处理复杂的模式和预测
02
永磁同步电机的设计与 优化
电机设计
磁路设计
根据电机性能要求，选择合适的磁路结构，如径 向、轴向或横向磁路。
绕组设计
根据电机尺寸和功率要求，设计绕组的匝数、线 径和绕组方式。
冷却系统设计
为确保电机长时间稳定运行，需设计有效的冷却 系统，如风冷或水冷。
contents
目录
• 永磁同步电机概述 • 永磁同步电机的设计与优化 • 永磁同步电机的控制技术 • 永磁同步电机的应用实例 • 永磁同步电机的挑战与展望
01
永磁同步电机概述
定义与工作原理
定义
永磁同步电机是一种利用永久磁体产 生磁场，通过控制器对电机电流的精 确控制实现电机转子和定子磁场同步 运行的电动机。
电动汽车驱动系统
01
电动汽车驱动系统是永磁同步电机的重要应用领域之
一。
02
永磁同步电机具有高效、可靠、低噪音等优点，能够
提高电动汽车的续航里程和性能。
03
在电动汽车驱动系统中，永磁同步电机可以作为主驱
电机，提供动力输出，实现车辆的加速和减速控制。
工业自动化设备
工业自动化设备是永磁同步电 机的另一个重要应用领域。
内运行。
噪声与振动分析
03
对电机运行过程中的噪声和振动进行测试和分析，以评估其运
行平稳性。
03
永磁同步电机的控制技 术
控制策略
PID控制
传统的控制方法，通过 比例、积分、微分三个
参数调整电机性能。
模糊控制
基于模糊逻辑的方法， 处理不确定性和非线性
问题。
神经网络控制
模仿人脑神经元网络， 处理复杂的模式和预测
02
永磁同步电机的设计与 优化
电机设计
磁路设计
根据电机性能要求，选择合适的磁路结构，如径 向、轴向或横向磁路。
绕组设计
根据电机尺寸和功率要求，设计绕组的匝数、线 径和绕组方式。
冷却系统设计
为确保电机长时间稳定运行，需设计有效的冷却 系统，如风冷或水冷。
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
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）
第19章同步电动机.ppt
第19章 同步电动机
19-5 同步电动机的异步启动
• 电磁转矩T倾向于使转子逆 时钟转动；
• 定子磁场已转过180度，电 磁转矩T倾向于使转子顺时 钟转动。
• 定子磁场以同步速旋转，转
子上的力矩随时间以f =
50Hz作交变，平均转矩为 0。 • 同步电动机是不能自行起动 的。（1）定、转子磁场之 间相对运动速度很快；（2） 转子本身转动惯量的存在。
电动状态，功角δ <0
第19章 同步电动机
19.2、同步电动机的基本方程
按照发电机惯例，同步电动机可以看成是一台输出负的有功
功率的发电机，其电动势方程与发电机的方程相同，以隐极机为
例：
E0 U IRa jIX t
按照电动机惯例，把输出负电流看成是输入正电流即可，其 电动势方程：
隐极机：
U E0 IM Ra jIM X t
第19章 同步电动机
• 依次给C-C‘→A-A’→B-B‘相通电， 转子逆着励磁顺序以顺时钟方向 连续旋转；依次给B-B’ →AA‘→C-C’相通电，沿逆时钟方向 旋转。
• SR电动机的转向取决于相绕组通 电的顺序。
• 开关器件S1/S2导通时，A-A'相 绕组从直流电源Us吸收电能，而 当S1/S2关断时，绕组电流经续 流二极管D1/D2继续流通，并回 馈给电源Us。SR电动机具有再 生作用，系统效率高。
• 对凸极转子，转子上不装设励磁绕组，也会存 在电磁功率和对应的电磁转矩，其大小为
第19章 同步电动机
• 电磁转矩与功角δ的关系 是按(sin2δ)规律变化的。 空力载线情不况 发， 生扭TM弯≈。0，磁
• 负载，转子直轴落后于 定子旋转磁场轴线δ角， 这个磁场被扭歪了。磁 通具有使其所经路径的 磁阻为最小的性质，使 转子直轴方向与定子磁 场轴线取得一致, 同转向 TM ，和负载转矩平衡。
永磁同步电机简介PPT课件
•12
4. 永磁同步电机的热点问题研究
（1）无传感器控制技术及各种先进智能控制 位置传感器的存在，增加了系统复杂度和成本，降低系统的鲁 棒性。难点是初始转子位置的准确性。 应于中高速运行的无传感器控制技术主要有： ●定子磁链估计法 ●模型参考自适应法 ●状态观测器法 ●滑模变结构法 ●神经网络辨识法 ●扩展卡尔曼滤波法 ●检测电机相电感变化的位置估计法
•6
永磁同步电机的特点
（1）永磁同步电机有高功率密度，与相同功率的感应电机相 比体积小，重量轻；
（2）具有小转动惯量，易于应用对电机驱动系统要求较高的 动态响应领域；
（3）与绕线式感应电机相比无滑环和电刷，可靠性提高，更 易应用于高速场合；
（4）与感应电机相比，永磁电机的转子激励不是靠感应线圈， 而是由固定的永磁铁实现的，且无直接电能消耗，电机效率 提高。
•15
5. 永磁同步电机的发展趋势
（1）大功率，高转速，高转矩，高效率，质量轻 （2）轻型化，微型化，高功能化，专业化 （3）动力传动一体化的电机驱动系统 （4）高性能，高档永磁同步电机伺服系统
•16
•11
（3）自适应控制 优点：无需精确的控制对象，无需进行参数估计； 缺点：在线辨识和校正的时间比较长，对一些变化较快的 伺服系统，达不到理想控制效果。 （4）模糊控制 优点：无需精确数学模型，鲁棒性强，适用于解决非线性， 时变系统的问题； 缺点：难以达到较高的控制精度，其本身很难消除稳态误 差。 （5）神经网络控制 优点：可以很好改善控制系统的稳定性和鲁棒性； 缺点：算法很复杂，多用于仿真实验。
•3
永磁同步电机的分类
转子磁铁
定子Байду номын сангаас组
•4
• PMSM按转子永磁体的结构可分为两种 （1）表面贴装式（SM-PMSM）
4. 永磁同步电机的热点问题研究
（1）无传感器控制技术及各种先进智能控制 位置传感器的存在，增加了系统复杂度和成本，降低系统的鲁 棒性。难点是初始转子位置的准确性。 应于中高速运行的无传感器控制技术主要有： ●定子磁链估计法 ●模型参考自适应法 ●状态观测器法 ●滑模变结构法 ●神经网络辨识法 ●扩展卡尔曼滤波法 ●检测电机相电感变化的位置估计法
•6
永磁同步电机的特点
（1）永磁同步电机有高功率密度，与相同功率的感应电机相 比体积小，重量轻；
（2）具有小转动惯量，易于应用对电机驱动系统要求较高的 动态响应领域；
（3）与绕线式感应电机相比无滑环和电刷，可靠性提高，更 易应用于高速场合；
（4）与感应电机相比，永磁电机的转子激励不是靠感应线圈， 而是由固定的永磁铁实现的，且无直接电能消耗，电机效率 提高。
•15
5. 永磁同步电机的发展趋势
（1）大功率，高转速，高转矩，高效率，质量轻 （2）轻型化，微型化，高功能化，专业化 （3）动力传动一体化的电机驱动系统 （4）高性能，高档永磁同步电机伺服系统
•16
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（3）自适应控制 优点：无需精确的控制对象，无需进行参数估计； 缺点：在线辨识和校正的时间比较长，对一些变化较快的 伺服系统，达不到理想控制效果。 （4）模糊控制 优点：无需精确数学模型，鲁棒性强，适用于解决非线性， 时变系统的问题； 缺点：难以达到较高的控制精度，其本身很难消除稳态误 差。 （5）神经网络控制 优点：可以很好改善控制系统的稳定性和鲁棒性； 缺点：算法很复杂，多用于仿真实验。
•3
永磁同步电机的分类
转子磁铁
定子Байду номын сангаас组
•4
• PMSM按转子永磁体的结构可分为两种 （1）表面贴装式（SM-PMSM）
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
同步电动机.ppt
•
•
•
•
•
E0 j Id xd j Iq xq I ra U
xd xad xa 直 轴 同 步 电 抗
xq xaq xa 交 轴 同 步 电 抗
同步电动机当容量较大时，ra可以忽略。电势平衡方程：
•
•
•
•
E0 j Id xd j Iq xq U
•
•
假设电流I 超前电压U，相量图：
可得到等效电路。其各量是等效电流I1建立的磁势作用的结
果，并不是电机实际运行是的量。
4、能耗制动的机械特性
r1 jx1
r2' v jx'2
由不计铁耗电流的电流相
•
量图得：
I1
I
2 1
I'22
I
2 0
2 I0 I'2
sin 2
•
Ir0m
jxm
•
I
' 2
•
•
E1
E
' 2
I0
E'2 xm
sin2
I
' 2
3UIq cos 3UId sin
3U U sin cos 3U E0 U cos sin
xq
xd
PM
3E0U xd
sin
3U 2 ( xd 2 xd xq
xq ) sin
2
励磁电磁功率
凸极电磁功率
PM f ( )称 为 功 角 特 性
隐 极 时 ，xd xq xc
PM
3E0U xc
90 2
x'2
180
( r2 / s )2 x'22
P1 3U1 I1 cos1 0
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凸极式转子
• 凸极式转子上有明显凸出的成对磁极和励磁线圈，如图15.3 所示。当励磁线 圈中通过直流励磁电流后，每个磁极就出现一定的极性，相邻磁极交替为 N 极和 S 极。对水轮发电机来说，由于水轮机的转速较低，要发出工频电能， 发电机的极数就比较多，做成凸极式结构工艺上较为简单。另外，中小型同 步电机多半也做成凸极式。
水轮发电机
• 水轮发电机的特点是：极数多，直径大，轴向长 度短，整个转子在外形上与汽轮发电机大不相同。 大多数水轮发电机为立式。水轮发电机的直径很 大，定子铁心由扇形电工钢片拼装叠成。为了散 热的需要，定子铁心中留有径向通风沟。转子磁 极由厚度为1～2mm的钢片叠成；磁极两端有磁极 压板，用来压紧磁极冲片和固定磁极绕组。有些 发电机磁极的极靴上开有一些槽，槽内放上铜条， 并用端环将所有铜条连在一起构成阻尼绕组，其 作用是用来拟制短路电流和减弱电机振荡，在电 动机中作为起动绕组用。磁极与磁极轭部采用 T 形或鸽尾形连接，如图15.4所示。
◆要使得发电机供给电网50Hz的工频电能，发电机 的转速必须为某些固定值，这些固定值称为同步 转速。例如2极电机的同步转速为3000r/min，4极 电机的同步转速为1500r/min，依次类推。只有运 行于同步转速，同步电机才能正常运行，这也是 同步电机名称的由来。
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。近年来，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。
隐极式转子
• 隐极式转子上没有凸出的磁极，如图15.2b所示。 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，构成所谓大齿，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。考 虑到转子冷却和强度方面的要求，隐极式转子的 结构和加工工艺较为复杂。
同步电机原理介绍
——联众公司热轧仪电处 讲师：彭君权
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。一般分为转场式同步电机和转枢式同步电机。 ◆图15.1给出了最常用的转场式同步发电机的结构模型，其定子 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)。 ◆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。 ◆ 除了转场式同步电机外,还有转枢式同步电机，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。图中用AX、BY、CZ三个在空间错开120电角度分布的线圈 代表三相对称交流绕组。
• 2 静止整流器励磁 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
励磁方式简介
• 获得励磁电流的方法称为励磁方式。目前采用的 励磁方式分为两大类：一类是用直流发电机作为 励磁电源的直流励磁机励磁系统；另一类是用硅 整流装置将交流转化成直流后供给励磁的整流器 励磁系统。现说明如下： 1 直流励磁机励磁 直流励磁机通常与同步发 电机同轴，采用并励或者他励接法。采用他励接 法时，励磁机的励磁电流由另一台被称为副励磁 机的同轴的直流发电机供给。如图15.5所示。
极对数p ，即
f=pn/60
(15.2)
◆ 交变性与对称性：由于旋转磁场极性相间，使得感应电势的极
性交变；由于电枢绕组的对称性，保证了感应电势的三相对称性。
同步转速
◆同步转速 从供电品质考虑，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。 我国电网的频率为50Hz ，故有： n=3000/p (15.3)
工作原理
•
◆主磁场的建立：励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性相间的
励磁磁场，即建立起主磁场。
◆ 载流导体：三相对称的电枢绕组充当功率绕组，成为感应电势
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或者感应电流的载体。
◆ 切割运动：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）。
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汽轮发电机
• 定子大体上与异步电机相同，定子铁心由0.35mm,0.5mm或 其它厚度的电工钢片叠成。定子外径较小时，采用圆形冲 片，当定子外径大于1m 时，采用扇形冲片。定子铁心固 定在机座上，机座常由钢板焊接而成，它必须有足够的强 度和刚度，同时还必须满足通风和散热的需要。汽轮发电 机的电压较高，要求定子绕组有足够的绝缘强度，一般采 用 B 级或 F 级绝缘。 为了减少高速旋转引起的离心力， 一般采用隐极式转子，其外形常做成一个细长的圆柱体。 转子铁心表面圆周上铣有许多槽，励磁绕组嵌放在这些槽 内。 励磁绕组为同心式绕组，以铜线绕制，并用不导磁 的槽楔将绕组紧固在槽内。
◆ 交变电势的产生：由于电枢绕组与主磁场之间的相对切割运动，
电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。
通过引出线，即可提供交流电源。
◆ 感应电势 有效值：由第11章可知，每相感应电势的有效值为
E=4.44fN
kw
(15.1)
◆ 感应电势 频率： 感应电势的频率决定于同步电机的转速n 和