本科电机学之同步电机(1)
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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。
电机学第六章同步电机
交流副励磁机（中频）
交流主励磁机（100Hz）
～
自励 恒压器
可控 整流器
～
不可控 整流器
主发电机 ～
电流互感器
电压互感器
静止整流器励磁
电压 调整器
优点：运行、维护方便，没有直流励磁机，使励磁容量得以提高，因而在大 容量汽轮发电机 中得到了广泛的应用。
缺点：存在电刷、集电环的滑动接触（薄弱环节）。
• 自励式 主发电机发出的功率经静止整流器整流为直流，然后通过电刷和集电环通入到主发电机的励磁 绕组中。
当ψ角为不同值的电枢反应
Ψ=00 Ψ=900 Ψ=-900 00<Ψ<900 -900<Ψ<00
位置 q轴 d轴 d轴 d、q轴 d、q轴
电枢反应性质 交轴
直、去 直、增 交、直去 交、直增
负载性质 R L C
R、L R、C
励磁磁动势和电枢磁动势的区别
基波波形
幅值大小
位置
转速
励磁 磁动势
正弦波
恒定，由励磁电流决 由转子位置决定 由原动机的转速
Z
N
ns S
B
X
Fa
Y n s A相轴线 C Faq
电流超前电动势的向量图
FaqFacoψs 交磁
Fad Fa sin ψ 与Ff同 向，对 d轴磁场有加 强作用称之为助磁。
直轴电枢反应的影响 • 电机单机运行时，直轴电枢反应将直接影响端电压的大小。去磁时，端电压降低；助磁时 端电压升高。
• 并网运行时，直轴电枢反应影响电机输出的无功功率。
D2 5 ~ 7 L2
• 励磁绕组为集中绕组
• 立式结构
• 阻尼绕组
水轮发电机的转子结构
交流主励磁机（100Hz）
～
自励 恒压器
可控 整流器
～
不可控 整流器
主发电机 ～
电流互感器
电压互感器
静止整流器励磁
电压 调整器
优点：运行、维护方便，没有直流励磁机，使励磁容量得以提高，因而在大 容量汽轮发电机 中得到了广泛的应用。
缺点：存在电刷、集电环的滑动接触（薄弱环节）。
• 自励式 主发电机发出的功率经静止整流器整流为直流，然后通过电刷和集电环通入到主发电机的励磁 绕组中。
当ψ角为不同值的电枢反应
Ψ=00 Ψ=900 Ψ=-900 00<Ψ<900 -900<Ψ<00
位置 q轴 d轴 d轴 d、q轴 d、q轴
电枢反应性质 交轴
直、去 直、增 交、直去 交、直增
负载性质 R L C
R、L R、C
励磁磁动势和电枢磁动势的区别
基波波形
幅值大小
位置
转速
励磁 磁动势
正弦波
恒定，由励磁电流决 由转子位置决定 由原动机的转速
Z
N
ns S
B
X
Fa
Y n s A相轴线 C Faq
电流超前电动势的向量图
FaqFacoψs 交磁
Fad Fa sin ψ 与Ff同 向，对 d轴磁场有加 强作用称之为助磁。
直轴电枢反应的影响 • 电机单机运行时，直轴电枢反应将直接影响端电压的大小。去磁时，端电压降低；助磁时 端电压升高。
• 并网运行时，直轴电枢反应影响电机输出的无功功率。
D2 5 ~ 7 L2
• 励磁绕组为集中绕组
• 立式结构
• 阻尼绕组
水轮发电机的转子结构
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
电机学-同步电机
生的切向力及电磁转矩和电磁功率就越大。
表征气隙合成磁场的等效磁极
ns
S
N
δ
ns
N0
Te
S0
主极
发电机旋转时，原动机必须输入驱动转矩来克服制动电磁转
矩，从而将机械能转变成电能，所以交轴电枢反应与电磁转 矩的产生和机电能量转换直接相关。
29
(2)、电枢电流 I 滞后激磁电动势 E 0 90 (0 = 90) 时
同步电机
同步电机和感应电机同属于交流电机，与感应电机
的区别是同步电机的转子转速 n 与电网频率 f 之间
具有固定不变的关系 子转速 n≠ns。
n
ns
60 f p
，而感应电机的转
本章主要讲述同步发电机的工作原理、电磁关系，
导出基本方程、等效电路和相量图；
同时分析同步发电机的运行特性，以及与电网的并 联运行和功率调节问题。
相量重合；
(2)、忽略磁滞和涡流损耗时，旋转磁场的磁密矢量
与产生它的磁动势矢量重合；
(3)、该相绕组交链的磁通相量与产生它的磁密矢量
重合。
a
s
Ba
FIa
同步发电机的时空矢量图
25
2、对称负载时的电枢反应
s
E 0 Fa
0 I
Ff1
B0
0
N
一般情况下同步发电机的时空矢量图
电枢反应的性质（增磁、去磁或交磁）取决于电枢磁动势 基波 Fa与励磁磁动势基波 Ff1 的空间相对位置。
f
pns 60
。
同步电机转速与电网频率有着严格不变的关系，
即电网频率一定时，同步电机转速不变。
22
2、空载特性
在同步转速下，激磁电动势E0与励磁电流 If 之间的 关系曲线E0= f ( If )，称为同步电机的空载特性。
表征气隙合成磁场的等效磁极
ns
S
N
δ
ns
N0
Te
S0
主极
发电机旋转时，原动机必须输入驱动转矩来克服制动电磁转
矩，从而将机械能转变成电能，所以交轴电枢反应与电磁转 矩的产生和机电能量转换直接相关。
29
(2)、电枢电流 I 滞后激磁电动势 E 0 90 (0 = 90) 时
同步电机
同步电机和感应电机同属于交流电机，与感应电机
的区别是同步电机的转子转速 n 与电网频率 f 之间
具有固定不变的关系 子转速 n≠ns。
n
ns
60 f p
，而感应电机的转
本章主要讲述同步发电机的工作原理、电磁关系，
导出基本方程、等效电路和相量图；
同时分析同步发电机的运行特性，以及与电网的并 联运行和功率调节问题。
相量重合；
(2)、忽略磁滞和涡流损耗时，旋转磁场的磁密矢量
与产生它的磁动势矢量重合；
(3)、该相绕组交链的磁通相量与产生它的磁密矢量
重合。
a
s
Ba
FIa
同步发电机的时空矢量图
25
2、对称负载时的电枢反应
s
E 0 Fa
0 I
Ff1
B0
0
N
一般情况下同步发电机的时空矢量图
电枢反应的性质（增磁、去磁或交磁）取决于电枢磁动势 基波 Fa与励磁磁动势基波 Ff1 的空间相对位置。
f
pns 60
。
同步电机转速与电网频率有着严格不变的关系，
即电网频率一定时，同步电机转速不变。
22
2、空载特性
在同步转速下，激磁电动势E0与励磁电流 If 之间的 关系曲线E0= f ( If )，称为同步电机的空载特性。
同步电机的基本知识及结构
同步电机的基本知识及结构同步电机是一种采用交流电源供电、定子感应电动势与转子磁场同步工作的电动机。
它具有结构简单、功率因数高、转速恒定等优点，广泛应用于工业生产线、空调、电力系统等领域。
一、基本原理：同步电机的工作原理是通过感应电动势与转子磁场的同步运动来实现转子运转。
当同步电机的定子绕组通电时，在定子绕组内产生一个旋转磁场。
而当转子上的匝数大于定子，转子上也会感应出一个电动势，使转子上的磁场也具有旋转特性。
由于两者是同步发展的，所以称之为同步电机。
二、基本结构：1.定子：2.转子：3.端环和碳刷：同步电机转子上的绕组通过端环连接，以便于外部电源的接驳。
转子上还设有碳刷，用于保持转子绕组的绝缘。
4.外壳：三、工作方式：同步电机的工作方式可以分为饱和同步、欠饱和同步和过磁同步三种。
其中，饱和同步是指定子绕组的磁场与转子磁场完全同步，欠饱和同步是指定子绕组的磁场与转子磁场不完全同步，过磁同步则是指定子绕组的磁场与转子磁场超前一定角度。
四、应用领域：同步电机具有功率因数高、转速恒定等优点，广泛应用于工业生产线、空调、电力系统等领域。
在工业生产线中，同步电机常用于驱动各种机械设备，如风机、泵等。
在空调中，同步电机作为风机的驱动装置，能够提供稳定的风流，并降低噪音。
在电力系统中，同步电机作为发电机使用，可以将机械能转换为电能，并通过同步工作产生的电动势向电网输送能量。
总结起来，同步电机是一种采用交流电源供电、定子感应电动势与转子磁场同步工作的电动机。
它的主要结构包括定子、转子、端环、碳刷和外壳等。
同步电机具有结构简单、功率因数高、转速恒定等优点，被广泛应用于工业生产线、空调、电力系统等领域。
电机学同步电机部分知识点总结
隐极机一般用汽轮机拖动，凸极机用水轮机拖动。
二、 对称负载时的电枢反应
1. 同步电机空载时，气隙磁场就是由励磁磁动势所产生的同步旋转的主磁场， 在定子绕组中只感应有空载电动势，因为定子电流为 0，所以端电压就等于 空载电动势。带上对称负载以后，定子绕组流过负载电流时，电枢绕组就会 产生电枢磁动势以及相应的电枢磁场，若仅考虑其基波，则它与转子同向、 同速旋转，它的存在使空气隙磁动势分布发生变化，从而使空气隙磁场以及 绕组中的感应电动势发生变化，这种现象称为电枢反应。
因此，与之对应有直轴电枢反应电抗和交轴电枢反应电抗，再把电枢反应电 抗与漏抗相加，可得直轴同步电抗和交轴同步电抗。
四、同步发电机的参数及测定 1.不饱和同步电抗和饱和同步电抗：不饱和同步电抗的数值要比饱和同步电抗的 数值大得多。（因为饱和时，磁阻大，电抗就小）（有一规律：气隙大，磁阻就大， 电抗就小） 2.漏抗的测定和保梯电抗（电抗三角形） （1）负载特性：当电枢电流及功率因数均为常数时，端电压与励磁电流之间的 关系曲线 U=f(If)称为负载特性。
同步电机的基本原理和运行特性
一、 同步电机（电机转子的转速和旋转磁场转速相同）的结构
转子上装有磁极和励磁绕组。当励磁绕组通以直流电流后，电机内就产生转 子磁场。同步电机的磁极通常装在转子上，而电枢绕组放在定子上，通常称为旋 转磁极式电机。
旋转磁极式同步电机的转子有隐极和凸极两种结构，隐极电机的气隙均匀， 凸极电机的气隙不均匀（极弧下较小，而极间较大）。
6. 由内功率因数角判断同步电机的运行方式。
三、 隐极+凸极同步发电机的分析方法
1.电枢反应电抗的物理意义：电枢反应磁场在定子每相绕组中所感应的电枢反应 电动势 ，可以把它看作相电流所产生的一个电抗电压降，这个电抗便是电枢 反应电抗 。 2.同步电抗： = + ,包含两部分，一部分对应于定子绕组的漏磁通，另 一部分对应于定子电流所产生的电枢反应磁通。在实用上，我们通常不把它们分 开，而是把 + 当作一个同步电抗来处理。
二、 对称负载时的电枢反应
1. 同步电机空载时，气隙磁场就是由励磁磁动势所产生的同步旋转的主磁场， 在定子绕组中只感应有空载电动势，因为定子电流为 0，所以端电压就等于 空载电动势。带上对称负载以后，定子绕组流过负载电流时，电枢绕组就会 产生电枢磁动势以及相应的电枢磁场，若仅考虑其基波，则它与转子同向、 同速旋转，它的存在使空气隙磁动势分布发生变化，从而使空气隙磁场以及 绕组中的感应电动势发生变化，这种现象称为电枢反应。
因此，与之对应有直轴电枢反应电抗和交轴电枢反应电抗，再把电枢反应电 抗与漏抗相加，可得直轴同步电抗和交轴同步电抗。
四、同步发电机的参数及测定 1.不饱和同步电抗和饱和同步电抗：不饱和同步电抗的数值要比饱和同步电抗的 数值大得多。（因为饱和时，磁阻大，电抗就小）（有一规律：气隙大，磁阻就大， 电抗就小） 2.漏抗的测定和保梯电抗（电抗三角形） （1）负载特性：当电枢电流及功率因数均为常数时，端电压与励磁电流之间的 关系曲线 U=f(If)称为负载特性。
同步电机的基本原理和运行特性
一、 同步电机（电机转子的转速和旋转磁场转速相同）的结构
转子上装有磁极和励磁绕组。当励磁绕组通以直流电流后，电机内就产生转 子磁场。同步电机的磁极通常装在转子上，而电枢绕组放在定子上，通常称为旋 转磁极式电机。
旋转磁极式同步电机的转子有隐极和凸极两种结构，隐极电机的气隙均匀， 凸极电机的气隙不均匀（极弧下较小，而极间较大）。
6. 由内功率因数角判断同步电机的运行方式。
三、 隐极+凸极同步发电机的分析方法
1.电枢反应电抗的物理意义：电枢反应磁场在定子每相绕组中所感应的电枢反应 电动势 ，可以把它看作相电流所产生的一个电抗电压降，这个电抗便是电枢 反应电抗 。 2.同步电抗： = + ,包含两部分，一部分对应于定子绕组的漏磁通，另 一部分对应于定子电流所产生的电枢反应磁通。在实用上，我们通常不把它们分 开，而是把 + 当作一个同步电抗来处理。
电机学同步电机1-11页文档资料
20.1 同步电机的基本结构 20.2 同步电机的运行状态和励磁方式 20.3 同步电机的冷却方式 20.4 同步电机的额定值
20.1 同步电机的基本结构
旋转电枢式
同步电机
旋转磁极式
隐极式：细长 凸极式：短粗
(a) 凸极式
(b) 隐极式
1-定子； 2-凸极转子；3-隐极转子；4-滑环
20.2 同步电机的运行状态和励磁方式
20.3 同步电机的冷却方式
1. 空气冷却 空气冷却主要采用内扇式轴向和径向混合通风系统，适用于容量为50MW以下的汽轮 发电机。 2. 氢气冷却 氢气冷却的效果明显优于空气冷却，在汽轮发电机中被广泛应用，并从外冷式发展为 内冷式，应用中注意防漏和防爆问题。 3.水冷却 水的冷却效果优于氢气。主要方式为内冷式，并且以定子绕组内冷的应用为多，但面 临泄露和积垢堵塞问题。
1. 运行状态 同步电机运行状态，取决于定子合成磁场与转子主极磁场之间的夹角，即功率
角δ 发电机——转子主极磁场超前于定子合成磁场，δ>0, 把机械能转换为电能 电动机——转子主极磁场滞后于定子合成磁场，δ<0, 把电能转换为机械能 补偿机——转子主极磁场轴线与定子合成磁场轴线重合，δ=0, 没有有功功率的转换，只发出或吸收无功功率。
21.1 同步发电机的空载运行
同步发电机的空载运行: 即电枢电流为零时的运行情况。 空载时电机磁场由励磁电流产生。 左下图为4极直流电机磁路的一部分。整个主磁路分气隙、电枢齿、电枢磁轭、主磁 极及定子磁轭五个组成部分；漏磁路不进入电枢铁心，直接经过气隙、相邻磁极或定 子铁轭形成闭合回路。
空载时直流电机内的磁场
同步电机的 基本结构
第六篇 同步电机
同步发电 机的运行 原理
20.1 同步电机的基本结构
旋转电枢式
同步电机
旋转磁极式
隐极式：细长 凸极式：短粗
(a) 凸极式
(b) 隐极式
1-定子； 2-凸极转子；3-隐极转子；4-滑环
20.2 同步电机的运行状态和励磁方式
20.3 同步电机的冷却方式
1. 空气冷却 空气冷却主要采用内扇式轴向和径向混合通风系统，适用于容量为50MW以下的汽轮 发电机。 2. 氢气冷却 氢气冷却的效果明显优于空气冷却，在汽轮发电机中被广泛应用，并从外冷式发展为 内冷式，应用中注意防漏和防爆问题。 3.水冷却 水的冷却效果优于氢气。主要方式为内冷式，并且以定子绕组内冷的应用为多，但面 临泄露和积垢堵塞问题。
1. 运行状态 同步电机运行状态，取决于定子合成磁场与转子主极磁场之间的夹角，即功率
角δ 发电机——转子主极磁场超前于定子合成磁场，δ>0, 把机械能转换为电能 电动机——转子主极磁场滞后于定子合成磁场，δ<0, 把电能转换为机械能 补偿机——转子主极磁场轴线与定子合成磁场轴线重合，δ=0, 没有有功功率的转换，只发出或吸收无功功率。
21.1 同步发电机的空载运行
同步发电机的空载运行: 即电枢电流为零时的运行情况。 空载时电机磁场由励磁电流产生。 左下图为4极直流电机磁路的一部分。整个主磁路分气隙、电枢齿、电枢磁轭、主磁 极及定子磁轭五个组成部分；漏磁路不进入电枢铁心，直接经过气隙、相邻磁极或定 子铁轭形成闭合回路。
空载时直流电机内的磁场
同步电机的 基本结构
第六篇 同步电机
同步发电 机的运行 原理
电机学答案第6章《同步电机》
第六章 同步电机6．1 同步电机和异步电机在结构上有哪些区别？同步电机：转子直流励磁，产生主磁场，包括隐极和凸极异步电机：转子隐极，是对称绕组，短路，绕组是闭合的，定子两者都一样。
6．2 什么叫同步电机？怎样由其极数决定它的转速？试问75r/min 、50Hz 的电机是几极的？同步电机：频率与电机转速之比为恒定的交流电机601f pn =，16060507540f n P ⨯===（极）6．3 为什么现代的大容量同步电机都做成旋转磁极式？∵励磁绕组电流相对较小，电压低，放在转子上引出较为方便，而电枢绕组电压高 ，电流大，放在转子上使结构复杂，引出不方便，故大容量电机将电枢绕组作为定子，磁极作为转子，称为旋转磁极式。
6．4汽轮发电机和水轮发电机的主要结构特点是什么？为什么有这样的特点？气轮发电机：转速高，一般为一对极，min 3000r n =，考虑到转子受离心力的作用，为很好的固定励磁绕组，转子作成细而长的圆柱形，且为隐极式结构。
转子铁心一般由高机械强度和磁导率较高的合金钢锻成器与转轴做成一个整体，铁心上开槽，放同心式励磁绕组。
水轮发电机：n 低，2P 较多，直径大，扁平形，且为立式结构，为使转子结构和加工工艺简单，转子为凸极式，励磁绕组是集中绕组，套在磁极上，磁极的极靴行装有阻尼绕组。
6．6 为什么水轮发电机要用阻尼绕组，而汽轮发电机却可以不用？水轮发电机一般为凸极结构，为使转子产生异步转矩，即能异步起动，加阻尼绕组。
汽轮发电机一般为隐极结构，它起动时的原理与异步机相同，∴不必加起动绕组。
6．7 一台转枢式三相同步发电机，电枢以转速n 逆时针方向旋转，对称负载运行时，电枢反应磁动势对电枢的转速和转向如何？对定子的转速又是多少？对电枢的转速为n ，为定子的转速为0，方向为顺时针。
原因是：要想产生平均转矩，励磁磁势与电枢反应磁势必然相对静止，而现在励磁磁势不变。
∴电枢反应磁势对定子也是相对静止的，而转子逆时针转，∴它必须顺时针转，方能在空间静止。
电机学-同步电机的最基本知识和结构
良好。
检查电机紧固情况
定期检查电机各部件的紧固情况， 包括地脚螺丝、端盖、轴承盖等， 确保没有松动或脱落现象。
润滑轴承
根据电机使用情况和要求，定 期对电机轴承进行润滑，保证 轴承运转灵活、无异常声响。
监测电机运行参数
定期监测电机的电压、电流、 温度等运行参数，确保电机在
允许范围内运行。
常见故障类型及原因分析
应用领域及重要性
应用领域
同步电机广泛应用于电力、冶金、石油、化工、纺织、造纸 等工业领域，以及交通运输、国防、航空航天等领域。
重要性
同步电机在国民经济和国防建设中占有重要地位。作为电动 机，它可驱动各种机械设备，实现生产过程自动化和电气化 ；作为发电机，它是电力系统中的重要组成部分，为工农业 生产和人民生活提供电能。
电机不能启动或启动困难
可能原因包括电源故障、电机内部故 障（如绕组短路或开路）、负载过重 等。括 轴承磨损、转子不平衡、气隙不均匀 等。
电机过热
可能原因包括过载、散热不良（如风 扇故障或散热片堵塞）、环境温度过 高等。
电机绝缘性能下降
可能原因包括绝缘老化、潮湿、污染 等，会导致电机漏电、匝间短路等故 障。
04
同步电机运行特性及性能 指标
空载运行特性
空载电压波形
同步电机在空载运行时，其端电 压波形应为正弦波，且波形畸变
率小。
空载电流
空载电流较小，通常为额定电流的 20%～30%，主要用于电机铁芯的 磁化。
空载损耗
主要包括铁损耗和机械损耗，用于 衡量电机在空载状态下的效率。
负载运行特性
负载电压波形
02
同步电机结构组成与部件 功能
定子部分
定子铁芯
构成电机磁路的一部分，并嵌放定子 绕组。一般采用0.5mm厚的硅钢片 冲制叠压而成，以减少涡流引起的热 量。
检查电机紧固情况
定期检查电机各部件的紧固情况， 包括地脚螺丝、端盖、轴承盖等， 确保没有松动或脱落现象。
润滑轴承
根据电机使用情况和要求，定 期对电机轴承进行润滑，保证 轴承运转灵活、无异常声响。
监测电机运行参数
定期监测电机的电压、电流、 温度等运行参数，确保电机在
允许范围内运行。
常见故障类型及原因分析
应用领域及重要性
应用领域
同步电机广泛应用于电力、冶金、石油、化工、纺织、造纸 等工业领域，以及交通运输、国防、航空航天等领域。
重要性
同步电机在国民经济和国防建设中占有重要地位。作为电动 机，它可驱动各种机械设备，实现生产过程自动化和电气化 ；作为发电机，它是电力系统中的重要组成部分，为工农业 生产和人民生活提供电能。
电机不能启动或启动困难
可能原因包括电源故障、电机内部故 障（如绕组短路或开路）、负载过重 等。括 轴承磨损、转子不平衡、气隙不均匀 等。
电机过热
可能原因包括过载、散热不良（如风 扇故障或散热片堵塞）、环境温度过 高等。
电机绝缘性能下降
可能原因包括绝缘老化、潮湿、污染 等，会导致电机漏电、匝间短路等故 障。
04
同步电机运行特性及性能 指标
空载运行特性
空载电压波形
同步电机在空载运行时，其端电 压波形应为正弦波，且波形畸变
率小。
空载电流
空载电流较小，通常为额定电流的 20%～30%，主要用于电机铁芯的 磁化。
空载损耗
主要包括铁损耗和机械损耗，用于 衡量电机在空载状态下的效率。
负载运行特性
负载电压波形
02
同步电机结构组成与部件 功能
定子部分
定子铁芯
构成电机磁路的一部分，并嵌放定子 绕组。一般采用0.5mm厚的硅钢片 冲制叠压而成，以减少涡流引起的热 量。
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
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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）
同步电机
两者区别
同步电机与异步电机设计上的区别
同步电机和异步电机最大的区别在于它们的转子速度与定子旋转磁场是否一致，电机的转子速度与定子旋转 磁场相同，叫同步电机，反之，则叫异步电机。
另外，同步电机与异步电机的定子绕组是相同的，区别在于电机的转子结构。异步电机的转子是短路的绕组， 靠电磁感应产生电流。而同步电机的转子结构相对复杂，有直流励磁绕组，因此需要外加励磁电源，通过滑环引 入电流；因此同步电机的结构相对比较复杂，造价、维修费用也相对较高。
建立条件
为了建立同步电机的数学模型，必须对实际的三相同步电机作必要的假定，以便简化分析计算。通常假定： （1）电机磁铁部分的磁导率为常数，既忽略掉磁滞、磁饱和的影响，也不计涡流及集肤作用等的影响。 （2）对纵轴及横轴而言，电机转子在结构上是完全对称的。 （ 3 ） 定 子 的 3 个 绕 组 的 位 置 在 空 间 互 相 相 差 1 2 0 º电 角 度 ， 3 个 绕 组 在 结 构 上 完 全 相 同 。 同 时 ， 它 们 均 在 气 隙 中产生正弦形分布的磁动势。 （4）定子及转子的槽及通风沟等不影响电机定子及转子的电感，即认为电机的定子及转子具有光滑的表面 。
同步电机与异步电机无功方面的区别
相对于异步电机只能吸收无功，同步电机可以发出无功，也可以吸收无功！
同步电机与异步电机在功能、用途上的区别
同步电机转速与电磁转速同步，而异步电动机的转速则低于电磁转速，同步电机不论负载大小，只要不失步， 转速就不会变化，异步电动机的转速时刻跟随负载大小的变化而变化。
同步电机的精度高、但造工复杂、造价高、维修相对困难，而异步电机虽然反应慢，但易于安装、使用，同 时价格便宜。所以同步电动机没有异步电机应用广泛。
运行方式
电机与拖动大学课程 第六章 同步电机
Fa
a
Ea
F E
Ff
1
F
E
Fa
感应电动势的正方向与产生它的磁通 的正方向不符合右手螺旋关系。与电 流方向相反，为反电势。
E0 j4.44 f1N1kw10 Ea j4.44 f1N1kw1a
对吗？
E j4.44 f1N1kw1
E j4.44 f1N1kw1
为便于分析，假设磁路不饱和，不考虑铁耗，转子为隐极，则电
Ea与
a
符合左手螺旋关系，Ea超前
90
a
度电角度，即超前 I 90度电角度。
Fa
a
Ea
I
Ea jIa X a
Xa为电枢反应电抗，相当于感应电机的励磁电抗，当磁路不饱和
气隙磁动势是由电枢磁动势与励磁磁动势的合成，当电机为隐极， 气隙均匀，若不计饱和，可根据气隙磁动势求出气隙磁场的分布。F HB0H0F
当电机为凸极，气隙不均匀，无法用解析表达式来求解。双反应理 论应运而生。
利用合成磁动势的方法走不通，在不计磁路饱和的情况下，先把 交直轴电枢磁动势及励磁磁动势各自形成的磁场分布求出来，然后 把我们所关心的基波磁场的效果进行叠加。这种分别计算交轴和直 轴电枢反应的方法，就是双反应理论。
(5)额定转速nN 是指同步电机的同步转速，单位r/min (6)额定效率ηN 额定运行时的效率 (7)额定功率因数cosφN 额定运行时的同步电机的功率因数
对于三相同步发电机：
PN SN cosN 3UN IN cosN
对于三相同步发电机：
PN 3UN INN cosN
§6-2 同步电机的电枢反应
这种负载时电枢电动势对主极基波磁场的影响称为电枢反应。
电枢反应与电流的大小、主磁路的饱和程度有关，与电枢磁动势与 励磁磁动势在空间中的相对位置有关，还与转子结构有关。
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
42
43
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
44
45
式中： 0 为每极的主磁通量
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40
41
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
专升本《电机学》同步电机部分
U
0 , cos ( 滞后 ), P 0
发QL ( 或吸 QC )
I3 jI3 x t
I2
2
I
1
I1
3.欠励磁
0 , cos ( 超前 ), P 0
发QC ( 或吸 QL )
3
E03
V形曲线：
（隐极机）
1.每条曲线的最低点, cos 1 ,定子电流最小,且全为有功电流， 这些点的连线向右倾斜； 2.不稳定区域边缘：δ=900，连线向右倾斜; 表明输出有功功率越多，维持稳定所需的励磁电流也越大。 3.励磁电流从零开始增大时，定子电枢电流变化规律为先减小 后增大。
t=7Ω（Ra=0），试问：
（1）发电机在额定状态运行时的功角δ N电磁功率Pem，
比整步功率P
syn及静态过载能力k M各为多少？
（2）若维持上述励磁电流不变，但输出有功功率减半时， δ、Pem、Psyn及cosφ将为多大？ （3）在原额定运行状态下，将励磁电流增大10%（不计饱和 ）时，δ、Pem、cosφ及I将为多大？
Ψ=0° Ψ=90° Ψ=-90° 0°<Ψ<90° -90°<Ψ<0°
交轴及直轴去磁
交轴及直轴助磁
(二)电枢反应的两点影响 （1）交轴电枢反应使发电机转子产生制动转矩，将使发电机 转速下降，频率降低，为了保持频率不变通常增大原动机 的输入转矩。 （2）直轴去（助）磁电枢反应会使发电机的端电压下降（上 升），为了保证端电压不变，需要增大（减小）励磁电流。 （三）同步电抗的意义： 同步电抗是同步电机的一个重要参数，它综合反映了电枢主 磁场和漏磁场的作用。大小影响同步发电机端电压波动程 度、发电机运行的稳定性，短路电流的大小。
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
电机学课件同步电机1ppt课件
轴
900 00 d、q
轴
F ad F aq
交、直 去
削弱
F ad F aq
交、直 助
增强
下降 下降
下降 上升
R、L R、C
第三篇 同步电机
三、电磁转矩
同步发电机带上负载后，电枢电流建立电枢反应磁场，它与 励磁电流作用产生电磁力，在某些情况下形成电磁转矩，实现机 电能量转换。
1.有功电流产生电磁力,形成电磁转矩
是 E0与 I 之间的时间相位角, 与电机参数及负载有关.
2)外功率因数角 :
E 0
I
U
I
是 U 与 I 之间的时间相位角,与负载有关.
3)功率角(功角) :
E 0
是 E0与 U 之间的时间相位角. 三个角之间的关系为
U
ψ δ
第三篇 同步电机
2.四个轴
直轴(纵轴、d轴）：主磁极轴线位置。
步发电机正常运行时，磁路略呈饱和，磁路越饱和，所对应的电
抗越小。
对凸极电机 xd xad x xq xaq x
分别称为直轴和交轴同步电抗。
直轴磁路的气隙较小，应当考虑铁心饱和的影响，因而 xd 具 有饱和值和不饱和值之分；而交轴磁路气隙较大，可认为 xq 只有
非饱和值，为常量。
第三篇 同步电机
(2)卧式水轮发电机
第三篇 同步电机
2、水轮发电机结 构
(3)灯泡贯流式水 轮发电机
第三篇 同步电机
2、水轮发电机结构
(4)转子结构
10000kW水轮机转子
第三篇 同步电机
1.发电环节——各种电机
引进600MW汽轮发电机
第三篇 同步电机
国产300MW汽轮发电机
900 00 d、q
轴
F ad F aq
交、直 去
削弱
F ad F aq
交、直 助
增强
下降 下降
下降 上升
R、L R、C
第三篇 同步电机
三、电磁转矩
同步发电机带上负载后，电枢电流建立电枢反应磁场，它与 励磁电流作用产生电磁力，在某些情况下形成电磁转矩，实现机 电能量转换。
1.有功电流产生电磁力,形成电磁转矩
是 E0与 I 之间的时间相位角, 与电机参数及负载有关.
2)外功率因数角 :
E 0
I
U
I
是 U 与 I 之间的时间相位角,与负载有关.
3)功率角(功角) :
E 0
是 E0与 U 之间的时间相位角. 三个角之间的关系为
U
ψ δ
第三篇 同步电机
2.四个轴
直轴(纵轴、d轴）：主磁极轴线位置。
步发电机正常运行时，磁路略呈饱和，磁路越饱和，所对应的电
抗越小。
对凸极电机 xd xad x xq xaq x
分别称为直轴和交轴同步电抗。
直轴磁路的气隙较小，应当考虑铁心饱和的影响，因而 xd 具 有饱和值和不饱和值之分；而交轴磁路气隙较大，可认为 xq 只有
非饱和值，为常量。
第三篇 同步电机
(2)卧式水轮发电机
第三篇 同步电机
2、水轮发电机结 构
(3)灯泡贯流式水 轮发电机
第三篇 同步电机
2、水轮发电机结构
(4)转子结构
10000kW水轮机转子
第三篇 同步电机
1.发电环节——各种电机
引进600MW汽轮发电机
第三篇 同步电机
国产300MW汽轮发电机
12电机学-同步电机
School of Electrical and Information Engineering, Jiangsu University
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。 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。 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——无刷励磁系统。
1 空载磁势
（1）隐极同步电机的空载磁势
励磁绕组埋于转子槽内，沿转子圆周气隙近似均匀。
波形系数
kf
Ff 1 Ff
励磁磁势在空间的分布为一个阶梯形，受齿槽的影响,气隙磁密 呈现出波动变化。 用谐波分析法可求出其基波分量
合理地选择大齿的宽度可以使气隙磁密的分布接近正弦波。如无 特殊说明，以后仅考虑磁通密度的基波分量
School of Electrical and Information Engineering, Jiangsu University
School of Electrical and Information Engineering, Jiangsu University
School of Electrical and Information Engineering, Jiangsu University
同步电机铭牌
我国生产的汽轮发电机有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。 水轮发电机系列：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。 另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。
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。 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。 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——无刷励磁系统。
1 空载磁势
（1）隐极同步电机的空载磁势
励磁绕组埋于转子槽内，沿转子圆周气隙近似均匀。
波形系数
kf
Ff 1 Ff
励磁磁势在空间的分布为一个阶梯形，受齿槽的影响,气隙磁密 呈现出波动变化。 用谐波分析法可求出其基波分量
合理地选择大齿的宽度可以使气隙磁密的分布接近正弦波。如无 特殊说明，以后仅考虑磁通密度的基波分量
School of Electrical and Information Engineering, Jiangsu University
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同步电机铭牌
我国生产的汽轮发电机有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。 水轮发电机系列：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。 另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。
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编辑ppt
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正在加工的大型编同辑步ppt 发电机定子机座
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汽轮发电机插转子
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11
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12
水轮发电机转子吊装
课题三 同步电机的铭牌
一、同步发电机铭牌有哪些额定值？
✓ 额定容量 SN (VA, kVA, MVA等) ：指电机输出功率的保证值。 ✓ 额定电压 UN (V,kV等) ：指额定运行时定子输出端的线电压。 ✓ 额定电流IN (A)：指额定运行时定子的线电流。 ✓ 额定功率因数cosjN 额定运行时电机的功率因数。 ✓ 额定频率 fN (Hz)：额定运行时电机电枢端电能的频率，我国标准频率为50Hz。 ✓ 额定转速nN ：额定运行时电机的转速，即同步转速。 ✓ 同步电机铭牌上还有额定负载时的温升tN、励磁容量PfN和励磁电压UfN等。
N
YA Z
C B
X
S
2
－+
N
S
S
N
编辑ppt
3
二、如何理解同步发电机工作原理？
A
Y
N
120 120
Z
C
120
S
B
X
Байду номын сангаас
120 240 360
e AX
eBY
eCZ
0
t
编辑ppt
4
工作原理归纳：
✓ 励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性相间的励磁磁场，即主磁场。 ✓ 原动机拖动转子旋转,主磁场随轴旋转并顺次被电枢各相绕组切割。 ✓ 交变电势的产生：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
编辑ppt
16
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。
✓主励磁机是转枢式三相同步发电机，其电枢交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。
交变电势。通过引出线，即可提供交流电源。
✓ 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:
四、同步电机有哪几种运行方式？
n 60 f 3000 pp
✓发电机、电动机、补偿机
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2 隐极式
✓ 转子表面开槽，槽中嵌放励磁绕组。 ✓ 隐极转子适合于2极高速电机。 ✓ 常与高转速汽轮机配套(线速度达170米/秒) 。 ✓ 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。
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二、汽轮发电机有什么结构特点？
✓定子铁心：叠片结构：圆形或扇形冲片。 ✓机座： 由钢板焊接而成。 ✓定子绕组：要有足够的绝缘强度。 ✓转子： 采用隐极式。转子表面槽内放置励磁绕组。
三、水轮发电机有什么结构特点？
✓极数多-直径大-轴向长度短-立式。 ✓定子铁心 由扇形硅钢片拼叠,有径向通风沟。 ✓转子采用凸极式，磁极由厚度为1～2mm的钢 片叠成，阻尼绕组(起动绕组)抑制短路电流和减 弱电机振荡，磁极与磁极轭部采用 T 形或鸽尾形 连接。
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凸极式转子
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隐极式转子
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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。
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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
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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。
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课题四 同步发电机的励磁方式
一、同步发电机的励磁方式有哪些？
✓获得励磁电流的方法称为励磁方式。 ✓目前采用的励磁方式
✓用直流发电机作为励磁电源的直流励磁机励磁系统； ✓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。
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。
第五篇 同步电机
概述
✓ 同步电机是类非常重要的交流电机。 ✓ 同步电机主要作发电机，用来生产交流电能。 ✓ 同步发电机与配套的原动机一起构成发电机机组。 ✓ 同步电机有三种运行方式：发电机、电动机、补偿机 ✓ 本模块主要讲述：
➢ 原理与结构 ➢ 基本理论 ➢ 并网运行 ➢ 同步电动机 ➢ 不正常运行
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2 静止整流器励磁
✓同一轴上有三台交流发电机， 主发电机 交流主励磁机 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，待电压建立起来后再转为自 励(有时采用永磁发电机)。
副励磁机的输出电流经过静止晶闸管整流器整流后供给主励磁机。 主励磁机的交流输出电流经过静止的三相桥式硅整流器整流后供给主发电机的 励磁绕组。