第12章 同步电机的
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（2） 定子 绕组
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2、转子
隐极式转子，其外形常做成一个细长的圆柱 体为了减少高速旋转引起的离心力。
➢ 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。
➢ 转轴——经联轴器与汽轮机相联的一端为汽机端，称 与励磁机相接的一端为励磁机端。
第12章 同步电机的基本理论 与运行特性
第一节 同步电机的结构
什么是同步电机？ 一.同步电机和异步电机的区别
①转子绕组结构 ❖ 异步电机:三相双层叠绕组或其他交流绕组
笼式绕组,构成闭合回路 ❖ 同步电机:多为同心式绕组，外接直电源 ②转子转速和同步转速的关系 ③绕组中的电流 ④气隙大小的差别
二、同步电机的运行原理
❖ 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。
隐极式转子
❖ 凸极式转子上有明显凸出 的成对磁极和励磁线圈
❖ 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。中 小型同步电机多半也做成 凸极式。
凸极式转子
汽轮发电机组
汽轮发电机图
二、 汽轮发电机结构
❖ 定义：以汽轮机或燃气轮机为原动机。 ❖ 特点：
汽轮机的运行性能在高速时较为经济，应有尽可 能高的转速。
❖ 额定频率 ：额定运行时电机电枢输出端电能的频率，我国 标准工业频率规定为50Hz。
火电站中汽轮发电机一般为两极隐极式。 核电站的大型汽轮发电机一般采用4极隐极式。
1、定子 ❖ 定子铁心：由0.35mm或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 ❖ 定子绕组：铜线
❖ 机座
❖ 端盖
隐极同步发电机的基本结构
1、汽 轮发 电机 结构
发 电 机 定 子 铁 芯
发电机定子总装配
• 定子铁芯由硅钢片、齿压 板、压指、压紧螺栓等组 成。硅钢片厚度为0.5mm， 两面均涂有F级绝缘漆，铁 芯拉紧螺栓位于铁芯叠片 中部，用绝缘套管与铁 芯 叠片绝缘，与传统的位于 铁芯叠片尾部相比拉紧效 果好，有利于防止叠片翘
曲变形和运行过程中松动 。
发电机定子总装配
发 电 机 定 子 绕 组
发电机定子总装配发电机定子总装配
•定子绕组 一般设计 为三相双 层波形绕 组
2、转子 ❖ 转子磁极——由厚度为1～2mm的钢片叠成 ❖ 励磁绕组
❖ 阻尼绕组
❖ 磁轭
发电机转子
发 电 机 转 子
左江24MW发电机转子在吊装
现场运行的水轮发电机
四、同步电机铭牌
我国生产的汽轮发电机有QFQ、QFN、QFS等系列。
❖ 大多数水轮发电机为立式。
(1)立式水轮发电机 (2)卧式水轮发电机
1、定子
❖ 定子铁心——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。
❖ 定子绕组——每槽内只有一线棒，称单层绕组。为 改善电压波形，常采用分数槽绕组。
❖ 机座
发电机定子总装配
❖ ②按结构分: 旋转磁极式 旋转电枢式(小容量)
❖ ③按磁极的形状分： 隐极机 凸极机
❖ ④按原动机的类别分：汽轮发电机 水轮发电机 柴油发电机 燃汽轮发电机 风力发电机
❖ 汽轮发电机——转速高、离心力大 (p=1,p=2)——隐极式
❖ 水轮发电机——转速低、极数多——凸极式
四、同步电机的基本结构型式
外同步电动机系列有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系列。
电机型号
❖ 额定容量 SN (VA,kVA,MVA等) 或额定功率PN (W,kW,MW 等) ：指电机输出功率的保证值。
❖ 额定电压 (V,kV等) ：额定时定子输出端线电压。 ❖ 额定电流 (A) ：指额定运行时定子的线电流。 ❖ 额定功率因数 ：额定运行时输出电功率的功率因数。
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。
系列：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表示双水内冷水轮发电机，定子外径为1264厘米， 铁心长为160厘米，极数为48。
❖ 组成：固定的定子和可旋转的转子 ❖ 1、按旋转结构分： 磁极旋转式
电枢旋转式
❖ 磁极旋转式——以电枢为定子，磁极为转子。使磁 极旋Βιβλιοθήκη Baidu，厉磁电流通过集电环送入励磁绕组。
❖ 旋转电枢式------把磁极放在定子上，而电枢绕组放
在转子上。
应用于小容量同步电机
转子
C A
定子绕组
B
机械端口 电端口 定子铁心
返回
磁极旋转式同步电机
❖
❖ 2、按转子结构分：隐极式转子同步电机 凸极式转子同步电机
❖ 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。
➢ 集电环：激磁绕组的两个出线端，通过装在励磁机 侧的集电环经电刷与直流激磁电源接通。
1、汽 轮发电 机结构
返回
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
国产200MW汽轮发电机定子铁心
三、水轮发电机
❖ 特点——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，具扁短形。
❖ 当励磁绕组通以直流电之后，建立恒定的磁场，转
子转速为n时，定子的导体感应交流电动势，其频
率是
f pns
60
eOA Em sin t eOB Em sin(t 120) eOB Em sin(t 240)
三.同步电机的分类
❖ ①按运行方式和功转换方向： 同步发电机 同步电动机 同步调相机
返回
2、转子
隐极式转子，其外形常做成一个细长的圆柱 体为了减少高速旋转引起的离心力。
➢ 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。
➢ 转轴——经联轴器与汽轮机相联的一端为汽机端，称 与励磁机相接的一端为励磁机端。
第12章 同步电机的基本理论 与运行特性
第一节 同步电机的结构
什么是同步电机？ 一.同步电机和异步电机的区别
①转子绕组结构 ❖ 异步电机:三相双层叠绕组或其他交流绕组
笼式绕组,构成闭合回路 ❖ 同步电机:多为同心式绕组，外接直电源 ②转子转速和同步转速的关系 ③绕组中的电流 ④气隙大小的差别
二、同步电机的运行原理
❖ 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。
隐极式转子
❖ 凸极式转子上有明显凸出 的成对磁极和励磁线圈
❖ 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。中 小型同步电机多半也做成 凸极式。
凸极式转子
汽轮发电机组
汽轮发电机图
二、 汽轮发电机结构
❖ 定义：以汽轮机或燃气轮机为原动机。 ❖ 特点：
汽轮机的运行性能在高速时较为经济，应有尽可 能高的转速。
❖ 额定频率 ：额定运行时电机电枢输出端电能的频率，我国 标准工业频率规定为50Hz。
火电站中汽轮发电机一般为两极隐极式。 核电站的大型汽轮发电机一般采用4极隐极式。
1、定子 ❖ 定子铁心：由0.35mm或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 ❖ 定子绕组：铜线
❖ 机座
❖ 端盖
隐极同步发电机的基本结构
1、汽 轮发 电机 结构
发 电 机 定 子 铁 芯
发电机定子总装配
• 定子铁芯由硅钢片、齿压 板、压指、压紧螺栓等组 成。硅钢片厚度为0.5mm， 两面均涂有F级绝缘漆，铁 芯拉紧螺栓位于铁芯叠片 中部，用绝缘套管与铁 芯 叠片绝缘，与传统的位于 铁芯叠片尾部相比拉紧效 果好，有利于防止叠片翘
曲变形和运行过程中松动 。
发电机定子总装配
发 电 机 定 子 绕 组
发电机定子总装配发电机定子总装配
•定子绕组 一般设计 为三相双 层波形绕 组
2、转子 ❖ 转子磁极——由厚度为1～2mm的钢片叠成 ❖ 励磁绕组
❖ 阻尼绕组
❖ 磁轭
发电机转子
发 电 机 转 子
左江24MW发电机转子在吊装
现场运行的水轮发电机
四、同步电机铭牌
我国生产的汽轮发电机有QFQ、QFN、QFS等系列。
❖ 大多数水轮发电机为立式。
(1)立式水轮发电机 (2)卧式水轮发电机
1、定子
❖ 定子铁心——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。
❖ 定子绕组——每槽内只有一线棒，称单层绕组。为 改善电压波形，常采用分数槽绕组。
❖ 机座
发电机定子总装配
❖ ②按结构分: 旋转磁极式 旋转电枢式(小容量)
❖ ③按磁极的形状分： 隐极机 凸极机
❖ ④按原动机的类别分：汽轮发电机 水轮发电机 柴油发电机 燃汽轮发电机 风力发电机
❖ 汽轮发电机——转速高、离心力大 (p=1,p=2)——隐极式
❖ 水轮发电机——转速低、极数多——凸极式
四、同步电机的基本结构型式
外同步电动机系列有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系列。
电机型号
❖ 额定容量 SN (VA,kVA,MVA等) 或额定功率PN (W,kW,MW 等) ：指电机输出功率的保证值。
❖ 额定电压 (V,kV等) ：额定时定子输出端线电压。 ❖ 额定电流 (A) ：指额定运行时定子的线电流。 ❖ 额定功率因数 ：额定运行时输出电功率的功率因数。
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。
系列：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表示双水内冷水轮发电机，定子外径为1264厘米， 铁心长为160厘米，极数为48。
❖ 组成：固定的定子和可旋转的转子 ❖ 1、按旋转结构分： 磁极旋转式
电枢旋转式
❖ 磁极旋转式——以电枢为定子，磁极为转子。使磁 极旋Βιβλιοθήκη Baidu，厉磁电流通过集电环送入励磁绕组。
❖ 旋转电枢式------把磁极放在定子上，而电枢绕组放
在转子上。
应用于小容量同步电机
转子
C A
定子绕组
B
机械端口 电端口 定子铁心
返回
磁极旋转式同步电机
❖
❖ 2、按转子结构分：隐极式转子同步电机 凸极式转子同步电机
❖ 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。
➢ 集电环：激磁绕组的两个出线端，通过装在励磁机 侧的集电环经电刷与直流激磁电源接通。
1、汽 轮发电 机结构
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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
国产200MW汽轮发电机定子铁心
三、水轮发电机
❖ 特点——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，具扁短形。
❖ 当励磁绕组通以直流电之后，建立恒定的磁场，转
子转速为n时，定子的导体感应交流电动势，其频
率是
f pns
60
eOA Em sin t eOB Em sin(t 120) eOB Em sin(t 240)
三.同步电机的分类
❖ ①按运行方式和功转换方向： 同步发电机 同步电动机 同步调相机