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精品课件-精品课件--电机与拖动基础-11第十一章同步电机PPT
程系
19
同步发电机空载的概念
对于同步发电机，空载是指转子绕组通入直流励
磁 旋转，，用定I原f 子动绕机组拖（动电转枢子绕以组同）步开转路速的运行状态。在电
路n1方面，同步电机的三相定子绕组电流
，转子直
流励磁电流为 。这时同步电机只有励磁电流产生的空间
磁势 。
I 0
If
F0
上海理工大学电气工
2020/11/24
显然d轴与q轴都随着转子一同旋转。 这样励磁磁动势便设定为作用在纵轴方 向，产生的磁通如图11—5所示。
把由励磁磁动势产生的磁通叫励
磁磁通（空载磁通），用 表示。显然
经过的磁路是依纵轴对称的磁路，并且
随 并 势着 在 ，转 其 显子 中 然一 感 定起 应 子旋 电 绕转 势 组0 。 的定 空子载，绕电被组势称切为割空与载电0，
同步电动机也是由静止的定子和转动的转子两个基 本部分组成的。
1．定子 由于同步电机的定子结构部件和异步电动机一样，起 着接收、输出电能和产生旋转磁场的作用，它们的结构形式 并无多大区别，所以同步电动机的定子也是由导磁的定子铁 心和导电的三相交流绕组，以及固定铁心用的机座和端盖等 部件组成。
上海理工大学电气工
图11—23 2020/11/24
同步电动机转子结构
一般同步电动机做成凸极式， 转子磁极铁心由钢板冲成冲片后，叠压 而成，磁极上套有励磁绕组，励磁绕组 用绝缘的铜线绕成，它与极身之间有绝 缘。
各磁极上励磁绕组间的联接，必 须注意到通过励磁电流以后，相邻磁极 的极性呈现N与S交替排列，励磁绕组两 个出线端接到两个集电环上，通过与集 电环相接触的静止电刷向外引出，另外 在磁极表面上装有笼型绕组，这种笼型 绕组称为阻尼绕组，如图11—23所示。
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电磁直流电机
总结词
电磁直流电机是一种基于电磁感应原理的直流电机，其结构较为复杂，但具有较高的启 动转矩和调速性能。
详细描述
电磁直流电机主要由励磁绕组、电枢绕组、换向器和机壳等部分组成。励磁绕组产生磁 场，电枢绕组通电后产生感应电动势和电流，与励磁磁场相互作用产生转矩。换向器的 作用是实现电流的换向，保证电枢绕组中的电流方向不变。电磁直流电机的优点包括调
02
交流电机结构型式
异步电机
笼型异步电机
由定子、转子和机座组成，定子 上的三相绕组在旋转磁场作用下 产生感应电流，转子在感应电流 和磁场的相互作用下转动。
绕线型异步电机
与笼型异步电机相似，但转子采 用线绕型，可以通过在转子绕组 中接入电阻来调节电机性能。
同步电机
永磁同步电机
利用永久磁体产生磁场，转子在磁场 作用下旋转，具有较高的效率和扭矩 密度。
电励磁同步电机
转子上安装励磁绕组，通过外部电源 提供励磁电流，调节励磁电流可以改 变电机输出。
伺服电机
直流伺服电机
由定子和转子组成，通过改变输入电流的方向和大小来控制电机转动方向和速 度。
交流伺服电机
利用矢量控制技术实现高精度速度和位置控制，具有快速响应和低惯性的特点。
03
步进电机结构型式
反应式步进电机
医疗器械等领域。
超声波电机
要点一
总结词
超声波电机是一种利用超声波振动来驱动的电机。
要点二
详细描述
超声波电机通常由压电陶瓷或其它能够产生超声波振动的 材料制成。当施加电压时，这些材料会产生高频振动，从 而驱动电机旋转或产生直线运动。超声波电机具有低转速 、大扭矩、无电磁干扰等优点，广泛应用于需要高精度定 位的领域，如机器人、医疗器械、航空航天等。
同步电机原理及示意图PPT课件
的空
相序：由转子的转向决定。
第13页/共71页
发电机的物理过程可用 图示表示
U1
•
W2 •
N
n •
S
V1
U2
• V2
W1
第14页/共71页
旋转示意图1 旋转示意图2
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。
此种情况下
I Id Iq
Id I sin ---直轴分量 Iq I cos ---交轴分量
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
第23页/共71页
则电动势平衡方程
E0 U IRa jId Xd jIq Xq Xd --直轴同步电抗 Xq --交轴同步电抗
Ead jId X ad Eaq jIq X aq
分别表征在对称负载下，单位直轴或交轴三相电 流产生的总电枢磁场在电枢每一相绕组中感应的 电动势。
E jIX
第28页/共71页
当 00时,交轴电枢反应磁动势是与空载电动
势E 0同相的Iq产生的, Iq可以认为是I的有功分量.
交轴的电枢反应磁场与励磁电流共同作用， 在
转轴上产生制动性质的电磁转矩Tem .
输出的有功功率越大，有功分量电流就越大，交轴电枢
反矩应，越维强持，电机越的大转，速这不就变要。求原动Te机m输入更大的驱动转
三相交流同步电动机ppt课件
Exit 39
3 电磁 P m功率
P m3U X N tE0sin N353 00 si0 2n.7 946.7 54 2 46 .76 k1W
4 过载倍 m 数
msi1nNsi2 n1.77 92.14
[例] 凸极式同步电动机（自学）
22.04.2020
.
Exit 40
§6-3 同步电动机的励磁调节及V形曲线
由于气隙磁阻均匀，且线性，所以电枢磁势和磁密在 空间分布一致，都呈正弦分布，所以电枢反应电势
可用电枢反应电抗Xa的压降来反应。
• 凸极式同步电动机的电枢反应和电枢磁势
（1）同步电动机的凸极效应使得电枢反应磁场的磁感 应强度分布发生畸变。而且随着转子相对电枢磁势的 位置不同，电枢磁场的分布也不同。
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Exit 11
§6-1 同步电动机的工作原理 定子
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同步电动机工作原理 .
Exit 12
§6-1 同步电动机的工作原理 定子
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同步电动机工作原理 .
Exit 13
§6-1 同步电动机的工作原理 定子
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同步电动机工作原理 .
Exit 14
§6-1 同步电动机的工作原理
同步电动机是 一种定子边用 交流电流励磁 以建立旋转磁 场，转子边用 直流电流励磁 所构成旋转磁 极的双边励磁 的交流电动机。
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同步电动机工作原理 .
定子
Exit 15
同步电动机分为隐极式和凸极式。
6-1-1 隐极式同步电动机的分析
一、隐极式同步电动机的电磁关系
Uj Ij Fj Φ 0 E 0 Ua I Fa Φ a E ajI Xa
同步电机-结构
管对地的绝缘。内冷水系统的各汇流管采取了多种措施，使其从机内到机外都对地
绝缘，在汇流管与线圈绝缘引水管连接处还安装了许多测温元件，局部的绝缘缺陷
或测温元件外壳与汇流管相碰等都可能造成接地故障。
转子：转子铁心、励磁绕组、阻尼绕组、转轴、护环、中心 环、滑环、电刷、风扇和轴承。
汽轮机隐极式转子
隐极式转子：细长转子，由整块导磁性好的、高强度的合金钢锻造而成。 2/3的小齿，没开槽为大齿，大齿中心线是磁极轴线，p=1，n1=3000r/min，齿槽 内绕励磁绕组。
属自励式系统，ZB为整流变压器。起励元件：使主发电机的剩磁残压经 整流变压器和整流电压自励。用于中、小型同步发电机。
旋转整流器励磁
解决了换向器上可能出现的火花。用于大型或防燃，防爆的同步电机。 JL:转枢式主励磁机，FLQ：主发电机的转子励磁绕组，FL：交流副励磁机，FLLQ： 副励磁机励磁绕组
5.1.5 同步电机的额定值 一、额定值 1.额定电压UN(V,kV)：指额定运行时定子输出端的线电压。 2.额定电流IN(A)：指额定运行时定子的线电流。 3.额定功率因数cosN：额定运行时电机定子侧的功率因数。 4.额定效率N：电机额定运行时的效率。
（二）、凸极发电机结构
(1)立式水轮发电机 (2)卧式水轮发电机
2、转子：包括转子铁心、转轴、励磁绕组、阻尼绕组等。
1)、转子铁心：即磁极，采用T尾或鸠尾与磁轭连接， 磁轭与转轴间用转子支架支撑着，转子支架固定在转 轴上。 2)、转轴：用高强度钢锻成。因转速低，转子铁心与 转轴分开锻造。 3)、阻尼绕组：由插入磁极极靴槽中的铜条和两端的 端环焊成一个闭合绕组。在发电机不对称运行时， 起削弱负序旋转磁场，抑制转子机械振荡的作用。
直流(并励)励磁机励磁：属独立电源，与交流电网无关，运行可靠。
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大型同步电机
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超热高压蒸汽
3600 r/min
电能输出
燃
升压变
烧
压器
室
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锅炉的 炉膛
循环水
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火力发电（电能的产生）
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热电厂
1 煤传送带 2 加煤机 3 粉碎机 4 锅炉 5 煤渣 6 空气预热器 7 静电除尘 8 烟囱 9 汽轮机 10 冷凝器 11变压器 12 冷却塔 13 发电机 14 输电线
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壳 转子
同步发电机
永磁体 磁通
传感器
线圈
调节器
电流
磁环 转子
壳
调节磁通
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三相同步电机
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