《电机及电力拖动(第4版)》教学课件第10章-同步发电机
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《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 。
电机及拖动第四版绪论第4版终稿课件
按照电动机的种类不同，电力拖动系统分为直流电力拖动系 统和交流电力拖动系统两大类。
3.电力拖动系统的发展过程
在交流电出现以前，只有直流电力拖动系统。
绪论
0.1
十九世纪末期，交流电动机研制出来，出现了交流电力 拖动系统。
随着生产技术的发展，对电力拖动在起动、制动、正反转以及 调速等方面提出了更新更高的要求，交流电力拖动系统在技术上 难以实现这些要求，所以，20世纪以来，在可逆、可调速与高精 度的拖动领域中，相当时期内几乎都采用直流电力拖动，而交流 电力拖动系统则主要用于恒转速系统。
ph f Bm2
绪论
0.5
4.存在涡流损耗：在交变磁通作用下，铁心产生感应 电动势并产生涡流，涡流在铁心电阻上引起的损耗。
pe f 2 Bm2 d 2 / Re
5.铁心损耗：包括磁滞和涡流损耗。
其中：
pFe f Bm2
1.2 —1.6
绪论
0.5
0.5.3 电机理论中常用的基本电磁定律 一、电路定律
变压器：作用是将一种电压等级的电能转换为另一种电压等级的 电能。
发电机：功能是将机械能转换为电能。 电动机：功能是将电能转换为机械能。 控制电机：主要用于信号的变换与传递，在各种自动化控制系统中作 为多种控制元件使用。
绪论
0.1
二是按电机结构、转速或运动方式分类，有变压器、旋转 电机和直线电机。
变压器是一种静止电机；
三、磁场强度H:为建立电流与由其产生的磁场之间的数量关 系而引入的物理量，单位为：安培/米（A/m),其与B的关系： B=μH。其中磁导率μ：表示导磁能力的物理量，单位(H/m); 真空磁导率μ0=4π×10-7H/m。根据μ大小可将材料分为： 非铁磁材料和铁磁材料。
3.电力拖动系统的发展过程
在交流电出现以前，只有直流电力拖动系统。
绪论
0.1
十九世纪末期，交流电动机研制出来，出现了交流电力 拖动系统。
随着生产技术的发展，对电力拖动在起动、制动、正反转以及 调速等方面提出了更新更高的要求，交流电力拖动系统在技术上 难以实现这些要求，所以，20世纪以来，在可逆、可调速与高精 度的拖动领域中，相当时期内几乎都采用直流电力拖动，而交流 电力拖动系统则主要用于恒转速系统。
ph f Bm2
绪论
0.5
4.存在涡流损耗：在交变磁通作用下，铁心产生感应 电动势并产生涡流，涡流在铁心电阻上引起的损耗。
pe f 2 Bm2 d 2 / Re
5.铁心损耗：包括磁滞和涡流损耗。
其中：
pFe f Bm2
1.2 —1.6
绪论
0.5
0.5.3 电机理论中常用的基本电磁定律 一、电路定律
变压器：作用是将一种电压等级的电能转换为另一种电压等级的 电能。
发电机：功能是将机械能转换为电能。 电动机：功能是将电能转换为机械能。 控制电机：主要用于信号的变换与传递，在各种自动化控制系统中作 为多种控制元件使用。
绪论
0.1
二是按电机结构、转速或运动方式分类，有变压器、旋转 电机和直线电机。
变压器是一种静止电机；
三、磁场强度H:为建立电流与由其产生的磁场之间的数量关 系而引入的物理量，单位为：安培/米（A/m),其与B的关系： B=μH。其中磁导率μ：表示导磁能力的物理量，单位(H/m); 真空磁导率μ0=4π×10-7H/m。根据μ大小可将材料分为： 非铁磁材料和铁磁材料。
同步发电机讲解ppt课件
1。机座:防护 支承 密封 耐压 防爆 防振
2。定子铁心:轴向分段 径向通风 端部呈阶梯型 3。定子线圈水内冷:空心导体与实心导体组合而成
定子线圈水内冷 水路连接为并联单流水路 水电接头
4。定子端部的处理
6
卧式弹簧板隔振结构
有效隔离定子铁芯振 动传到定子机座和基 础上，避免产生共振
7
铁芯特点: 轴向分段,径向通风槽
9
已经完工的定子铁芯
10
定子线圈
11
定子线圈的槽内固定
12
定子线圈水电接头
13
定子线圈端部结构
14
定子线圈出线氢冷风路
15
转子结构特点
1。氢内冷转子，气隙取气径向斜流通风方式。 冷却均匀
2。转子设有滑移层，铜线防磨损垫条 适应调峰运行要求
3。转子端部设半阻尼绕组 提高负序能力
16
正在加工的转子
• 机组排氢时，降低气体压力至20-30KPa，降压速度不可太快，以免引起静 电。然后向机内引入CO2用以驱赶机内氢气。当CO2含显超过95％时，方可 引入压缩空气驱赶CO2，当气体混合物中空气含量达到95%,才可终止向发电 机内输送压缩空气。
27
置换空气流程
28
氢气系统冷却器
发电机氢冷系统的冷却 • 为闭式氢气循环系统，热氢通过发电机的
4 发电机机壳内最小氢气纯度
92
% 报警值
5 氢气总补充量保证值（在额定氢压下）
≤10 Nm3/24h
6 氢系统装置制造厂/国别
东电
7 氢系统装置型式
集装
8 氢系统装置尺寸（长×宽×高）
1080×1050 mm ×480
25
1. 对供给发电机的氢气要求 a.压力不高于3.2MPa, b.纯度不低于99.5%, c.露点温度≤-21℃，
2。定子铁心:轴向分段 径向通风 端部呈阶梯型 3。定子线圈水内冷:空心导体与实心导体组合而成
定子线圈水内冷 水路连接为并联单流水路 水电接头
4。定子端部的处理
6
卧式弹簧板隔振结构
有效隔离定子铁芯振 动传到定子机座和基 础上，避免产生共振
7
铁芯特点: 轴向分段,径向通风槽
9
已经完工的定子铁芯
10
定子线圈
11
定子线圈的槽内固定
12
定子线圈水电接头
13
定子线圈端部结构
14
定子线圈出线氢冷风路
15
转子结构特点
1。氢内冷转子，气隙取气径向斜流通风方式。 冷却均匀
2。转子设有滑移层，铜线防磨损垫条 适应调峰运行要求
3。转子端部设半阻尼绕组 提高负序能力
16
正在加工的转子
• 机组排氢时，降低气体压力至20-30KPa，降压速度不可太快，以免引起静 电。然后向机内引入CO2用以驱赶机内氢气。当CO2含显超过95％时，方可 引入压缩空气驱赶CO2，当气体混合物中空气含量达到95%,才可终止向发电 机内输送压缩空气。
27
置换空气流程
28
氢气系统冷却器
发电机氢冷系统的冷却 • 为闭式氢气循环系统，热氢通过发电机的
4 发电机机壳内最小氢气纯度
92
% 报警值
5 氢气总补充量保证值（在额定氢压下）
≤10 Nm3/24h
6 氢系统装置制造厂/国别
东电
7 氢系统装置型式
集装
8 氢系统装置尺寸（长×宽×高）
1080×1050 mm ×480
25
1. 对供给发电机的氢气要求 a.压力不高于3.2MPa, b.纯度不低于99.5%, c.露点温度≤-21℃，
顾绳谷_电机及拖动基础_第四版下_最全课件
第八章 电力拖动系统动力学基础
第一节 电力拖动系统的运动方程 “电力拖动”：以电动机作为原动机拖动机械设备运动的一种拖动方 式，又称电气传动。 电力拖动装置可分为电动机、工作机构、控制设备及电源等四个组成 部分。 电源 控制设备 电动机 工作机构
在许多情况下，电动机与工作机构并不同轴，而在二者之间有传动机构， 它把电动机的运动经过中间变速或变换运动方式后再传给生产机械的工 作机构。
titi第第ii个部件的总摩擦转矩个部件的总摩擦转矩t0it0i第第ii个部件的空载摩擦转矩个部件的空载摩擦转矩进入第进入第ii个传动机构的转矩个传动机构的转矩第一个部件的转矩第一个部件的转矩即为电动机转矩即为电动机转矩传送到第二个部件上的转矩传送到第二个部件上的转矩01传送到第三个部件上的转矩传送到第三个部件上的转矩02传送到第四个部件上的转矩传送到第四个部件上的转矩03传送到最后第传送到最后第mm11个部件上的转矩为个部件上的转矩为工作轴的转矩为工作轴的转矩为可整理成如下的形式可整理成如下的形式与以下电动机轴上的转矩式相比较与以下电动机轴上的转矩式相比较可得可得第五节第五节生产机械的负载转矩特性生产机械的负载转矩特性负载转矩特性
1
2
2M 2 2M d 2 2 2 2 1 2 1 2
1
2
3 d
4 14 2 2M 2 2 1 2 4
M 2 2 ( 1 2 ) 2
4、长度为L，宽度为d，质量为m的长方体：
m 2 J (L d 2 ) 12
GD 2 dn T Tz 0 375 dt GD 2 dn T Tz 0 375 dt 293.269 63.25 924.6 375 786.33N m 2
第一节 电力拖动系统的运动方程 “电力拖动”：以电动机作为原动机拖动机械设备运动的一种拖动方 式，又称电气传动。 电力拖动装置可分为电动机、工作机构、控制设备及电源等四个组成 部分。 电源 控制设备 电动机 工作机构
在许多情况下，电动机与工作机构并不同轴，而在二者之间有传动机构， 它把电动机的运动经过中间变速或变换运动方式后再传给生产机械的工 作机构。
titi第第ii个部件的总摩擦转矩个部件的总摩擦转矩t0it0i第第ii个部件的空载摩擦转矩个部件的空载摩擦转矩进入第进入第ii个传动机构的转矩个传动机构的转矩第一个部件的转矩第一个部件的转矩即为电动机转矩即为电动机转矩传送到第二个部件上的转矩传送到第二个部件上的转矩01传送到第三个部件上的转矩传送到第三个部件上的转矩02传送到第四个部件上的转矩传送到第四个部件上的转矩03传送到最后第传送到最后第mm11个部件上的转矩为个部件上的转矩为工作轴的转矩为工作轴的转矩为可整理成如下的形式可整理成如下的形式与以下电动机轴上的转矩式相比较与以下电动机轴上的转矩式相比较可得可得第五节第五节生产机械的负载转矩特性生产机械的负载转矩特性负载转矩特性
1
2
2M 2 2M d 2 2 2 2 1 2 1 2
1
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M 2 2 ( 1 2 ) 2
4、长度为L，宽度为d，质量为m的长方体：
m 2 J (L d 2 ) 12
GD 2 dn T Tz 0 375 dt GD 2 dn T Tz 0 375 dt 293.269 63.25 924.6 375 786.33N m 2
电机及拖动基础课件第四版全演示文稿
2-1 工作原理及结构
外电源固定极性 电流
由于通电导线的空间 位置不断变化，如何 保证旋转方向恒定不 变
第19页，共146页。
电枢 结构 示意
+
_
2-1 工作原理及结构
外电源固定 极性电流
一个电枢 绕组
电机旋转体 电枢
换向片
换向电刷
第20页，共146页。
2-1 工作原理及结构 直流电动机的能量变换途径：
Pem Tem Ω (T2 T0 )Ω P2 P0
P2 pFe pmec
电磁学（电磁效应） 运动力学（力矩，运动状态）
3. 学习内容 电动势，电势平衡，电磁转矩，相量图及其分析； 工作特性，机械特性，机械负载，功率损耗，有功功率，无功功
率；
空载运行，负载运行，电机起动，电动运行，制动运行；
第6页，共146页。
三、关 于 本 课 程
4. 学习方式
以物理 概念领先，数学描述随后；
直
导电体
流
电
源
电磁场
左手定则
产生 电磁转矩
瞬间
旋转运动
输出转矩
持续 旋转运动
换向器
第21页，共146页。
2-1 工作原理及结构
二、直流发电机的电磁感应现象（右手定则）
1. 恒定磁场，运动的导体（单方向运动）
2. 借助换向器，保证输出为直流电压
输入转矩
导电体 电磁场
右手定则
产生 感应电势
直
流
直流
电
感应电势
三、磁与电的联系
1-1 磁路的基本定律
1. 磁场与电流
安培环路定律 P 7
右手定则
绕组 N 匝
铁心平均长度 lc
顾绳谷电机及拖动基础第四版课件完整
对交流电机的各个组成部分进行了详细的描述，如定子、转子等 。
交流电机的控制
讨论了交流电机的启动、调速和制动的方法和控制策略。
同步电机
同步电机的基本原理
解释了同步电机的工作原理，包括磁场、电流和电压的同步关系 。
同步电机的结构
对同步电机的各个组成部分进行了详细的描述，如定子、转子、励 磁系统等。
同步电机的应用
介绍了同步电机在电力系统、工业驱动和风力发电等领域的应用。
异步电机
异步电机的基本原理
解释了异步电机的工作原理，包括磁场、电流和转矩的变 化。
异步电机的结构
对异步电机的各个组成部分进行了详细的描述，如定子、 转子、绕组等。
异步电机的控制
讨论了异步电机的启动、调速和制动的方法和控制策略。
03
电力拖动基础
测速发电机广泛应用于各种工业自动化 设备、发动机控制系统等领域，是实现 高精度转速测量和控制的关键设备之一
。
自整角机
自整角机是一种将输入的电信号转换为机械旋转角度的装置，常用于角度位置的测量和控制 。
自整角机通常采用三相交流电机作为驱动元件，通过控制电机的相位和电压来调节电机的旋 转角度，并将旋转角度转换为电信号输出。
交流电动机的启动
通过使用启动设备和控制技术来实现流电动机 的启动。
交流电动机的调速
通过改变电源频率、改变转差率或改变磁极对数 来实现交流电动机的调速。
交流电动机的制动
通过使用制动设备和控制技术来实现交流电动机 的制动。
电力拖动系统的稳定性
01
电力拖动系统的稳定性概念
指系统在受到扰动后，能够恢复到原来的平衡状态或达到新的平衡状态
控制电机在工业自动化、机器人、数 控机床等领域应用广泛，是实现高精 度、高效率、高可靠性运动控制的关 键设备之一。
交流电机的控制
讨论了交流电机的启动、调速和制动的方法和控制策略。
同步电机
同步电机的基本原理
解释了同步电机的工作原理，包括磁场、电流和电压的同步关系 。
同步电机的结构
对同步电机的各个组成部分进行了详细的描述，如定子、转子、励 磁系统等。
同步电机的应用
介绍了同步电机在电力系统、工业驱动和风力发电等领域的应用。
异步电机
异步电机的基本原理
解释了异步电机的工作原理，包括磁场、电流和转矩的变 化。
异步电机的结构
对异步电机的各个组成部分进行了详细的描述，如定子、 转子、绕组等。
异步电机的控制
讨论了异步电机的启动、调速和制动的方法和控制策略。
03
电力拖动基础
测速发电机广泛应用于各种工业自动化 设备、发动机控制系统等领域，是实现 高精度转速测量和控制的关键设备之一
。
自整角机
自整角机是一种将输入的电信号转换为机械旋转角度的装置，常用于角度位置的测量和控制 。
自整角机通常采用三相交流电机作为驱动元件，通过控制电机的相位和电压来调节电机的旋 转角度，并将旋转角度转换为电信号输出。
交流电动机的启动
通过使用启动设备和控制技术来实现流电动机 的启动。
交流电动机的调速
通过改变电源频率、改变转差率或改变磁极对数 来实现交流电动机的调速。
交流电动机的制动
通过使用制动设备和控制技术来实现交流电动机 的制动。
电力拖动系统的稳定性
01
电力拖动系统的稳定性概念
指系统在受到扰动后，能够恢复到原来的平衡状态或达到新的平衡状态
控制电机在工业自动化、机器人、数 控机床等领域应用广泛，是实现高精 度、高效率、高可靠性运动控制的关 键设备之一。
电机及拖动基础-顾绳谷(第四版)课件
05 电机拖动系统的稳定性与 控制性能
电机拖动系统的稳定性分析
稳定性定义
电机拖动系统在受到扰动 后能够恢复到原始平衡状 态的能力。
稳定性判据
根据系统动态方程的极点 位置判断稳定性，极点位 于复平面的左半部分则系 统稳定。
稳定性分析方法
时域分析法、频域分析法、 根轨迹法等。
电机拖动系统的控制性能
04 交流电机及拖动系统
交流电机的原理与结构
交流电机的原理
交流电机是利用电磁感应原理，将交流电能转换为机械能的电机。根据工作原 理的不同，交流电机可分为异步电机和同步电机两大类。
交流电机的结构
交流电机的结构主要包括定子和转子两部分。定子主要由铁芯和绕组组成，用 于产生磁场；转子主要由铁芯和转子绕组组成，用于产生感应电动势和电流。
电机及拖动系统的故障诊断技术
观察法Leabharlann 01通过观察电机的外观、听电机的声音、摸电机的温度等方式，
初步判断电机是否存在故障。
仪表检测法
02
使用各种检测仪器和工具，如万用表、示波器等，对电机的电
气参数进行检测，以确定故障的具体原因。
故障树分析法
03
通过建立故障树模型，对可能引起故障的各种因素进行分析和
排查，定位故障原因。
交流电机的运行特性
交流电机的运行特性主要包括电磁转矩、转速、功率等。这些特性与电机的工作 电压、电流、频率等因素有关，可以通过实验和计算得到。
交流电机的电磁转矩是电机旋转的驱动力，其大小与电流、磁通量等因素有关。 转速与电机的工作电压、电流、磁通量等因素有关，可以通过调节这些参数来改 变转速。
交流电机的控制与调速
06 电机及拖动系统的维护与 故障诊断
电机与拖动技术完整版课件全套ppt教学教程
第1章 绪论
1.1电机和电力拖动技术的发展及在经济技术领域中的作用 1.2本课程在专业中的作用、任务及课程目标 1.3电机理论中的基本知识点 1.4电机及拖动基础中常用的定律 1.5电机与拖动系统的MATLAB仿真技术
第1章 绪论
1.1电机和电力拖动技术的发展及在经济技术领域中的作用
电能是现代能源中应用最广的二次能源，它的生产、变换、传输、分配 、使用和控制都比较方便经济，而要实现电能的生产、变换和使用等都离不 开电机。电机就是一种将电能与机械能相互转换的电磁机械装置。因此，电 机一般有两种应用形式。第一种是把机械能转换为电能，称之为发电机，它 通过原动机先把各类一次能源蕴藏的能量转换为机械能，然后再把机械能转 换为电能，最后经输电、配电网络送往城市各工矿企业、家庭等各种用电场 合。第二种是把电能转换为机械能，称之为电动机，它用来驱动各种用途的 生产机械和其他装置，以满足不同的要求。电机是利用电磁感应原理工作， 它应用广泛，种类繁多，性能各异，分类方法也很多。常见的分类方法为： 按功能用途分，可分为常规电机和控制电机两大类。按照电机的结构或转速 分类，可分为变压器和旋转电机。根据电源的不同，旋转电机又分为直流电 机和交流电机两大类。交流电机又分为同步电机和异步电机两类。
我国的电机工业，从新中国成立以来的50多年间，建立了独立自主的完整 体系。早在1958年我国就研制成功当时世界上第一台1.2万kW双水内冷汽轮 发电机，显示了我国电机工业的迅速掘起。近些年来，随着对电机新材料的研 究以及计算机技术在电机设计、制造工艺中的应用，普通电机的性能得到提高 ，而控制电机的高可靠性、高精度、快速响应使控制系统完成各种人工无法完 成的快速复杂的精巧工作。
第1章 绪论
1.2本课程在专业中的作用、任务及课程目标
1.1电机和电力拖动技术的发展及在经济技术领域中的作用 1.2本课程在专业中的作用、任务及课程目标 1.3电机理论中的基本知识点 1.4电机及拖动基础中常用的定律 1.5电机与拖动系统的MATLAB仿真技术
第1章 绪论
1.1电机和电力拖动技术的发展及在经济技术领域中的作用
电能是现代能源中应用最广的二次能源，它的生产、变换、传输、分配 、使用和控制都比较方便经济，而要实现电能的生产、变换和使用等都离不 开电机。电机就是一种将电能与机械能相互转换的电磁机械装置。因此，电 机一般有两种应用形式。第一种是把机械能转换为电能，称之为发电机，它 通过原动机先把各类一次能源蕴藏的能量转换为机械能，然后再把机械能转 换为电能，最后经输电、配电网络送往城市各工矿企业、家庭等各种用电场 合。第二种是把电能转换为机械能，称之为电动机，它用来驱动各种用途的 生产机械和其他装置，以满足不同的要求。电机是利用电磁感应原理工作， 它应用广泛，种类繁多，性能各异，分类方法也很多。常见的分类方法为： 按功能用途分，可分为常规电机和控制电机两大类。按照电机的结构或转速 分类，可分为变压器和旋转电机。根据电源的不同，旋转电机又分为直流电 机和交流电机两大类。交流电机又分为同步电机和异步电机两类。
我国的电机工业，从新中国成立以来的50多年间，建立了独立自主的完整 体系。早在1958年我国就研制成功当时世界上第一台1.2万kW双水内冷汽轮 发电机，显示了我国电机工业的迅速掘起。近些年来，随着对电机新材料的研 究以及计算机技术在电机设计、制造工艺中的应用，普通电机的性能得到提高 ，而控制电机的高可靠性、高精度、快速响应使控制系统完成各种人工无法完 成的快速复杂的精巧工作。
第1章 绪论
1.2本课程在专业中的作用、任务及课程目标
电机与电力拖动基础 (全)PPT教学课件
1
If —— 激磁绕组中的激磁电流； Rm —— 该段的磁组； Ф—— 磁通量
Φ
说明:当I较小时磁路的磁阻为气隙
2
磁阻且为常数,故If与Φ是线性的 If较大时铁心饱和,磁阻加大Φ增
加变慢If与Φ为非线性关系. 电机的饱和程度对电机的性能有很
0
大的影响.
If
二、主磁极磁势产生的气隙磁密在空间的分布
气隙磁密的概念：
本课程的性质、任务及学习方法
1、性质：在工业电气自动化专业中，《电机原 理及拖动》是一门十分重要的专业基础课或称 技术基础课。
2、任务：我们所从事的专业决定了我们是从使 用的角度来研究电机的。因此，我们着重分析 各种电机的工作原理和运行特性，而对电机设 计和制造工艺涉及得不多。但对电机的结构还 要有一定深度的了解。
1.静止部分 (1)主磁极:由极身和极掌组成,固定在磁轭
(机座)上.在磁极上套入激磁绕
组(线圈).主磁极总是偶数,且N
磁轭
极和S极相间出现.极掌对激磁
极掌极身
线圈 绕组起支撑作用,且使磁通在气
隙中有较好的分布波形.
(2)换向极:它位于相邻两主磁极之间,构造与主磁极相似,其 作用是为了消除在运行过程中换向器产生的火花.
自锁电路目录?第一章直流电机原理?第二章电力拖劢系统的劢力学基础?第三章直流电劢机的电力拖劢?第四章发压器?第五章三相异步电劢机原理?第六章三相异步电劢机的电力拖劢?第七章同步电劢机?第八章控制电机?第九章电力拖劢系统中电劢机的选择3学习方法
电机及拖动基础
电路
由金属导线和电气以及电子部件组成的导电回路称为电路。 电路导通叫做通路，只有通路才有电流通过。 电路在某一处位置断开，叫做断路或开路。
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Ks
Ff 0 F 0
ac bc
dG bc
E '0 UN
E´0表示磁路不饱和时，对应 于励磁磁动势Ff0的空载电动势
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空载特性可以通过计算或试验得到。
试验测定的方法与直流发电机类似。
同步电机的空载特性也常用标么值表示，空载电势以额定电 压为基值。
用标么值表示的空载特性具有典型性，不论电机容量的大小， 电压的高低，其空载特性彼此非常接近。
由磁极对数和 电流频率决定
由电流相 序决定
对称负载时电枢磁动势的基波对主极磁场基波的影响，简称 对称负载时的电枢反应。
电置角枢 可）磁以。动归势结为Fa与研负究载E0与电I流间I同的相相位所差以φ研（究Fφf与称F为a间内的功空率间因相数对位 电 取枢决反于应负的载性的质性主质要。取决于E0与I之间的相位差φ，亦即主要
从空载时的直轴处 逆转向后移了一个 锐角，且幅值也有 所增加。但因磁路 的饱和现象，交轴 电枢反应有去磁作 用。
同步发电机原理图
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二、I滞后E090°（φ=90°）时的电枢反应
当φ=90°时，定子各相电流的分布如图a、b所示。此时U相励 磁电动势虽为最大值。此时转子的相对位置将如图 c、d所示， 也就是说U相电流达到最 大值时，转子已向前转过 90°，电枢磁动势的幅值 恰好位于励磁磁动势的轴 线上，但方向相反。此时 的电枢磁动势称为直轴电 枢磁动势，用Fad表示，相 应的电枢反应称为直轴电 枢反应，可见φ=90°时 直轴电枢反应的性质是纯 粹去磁的。
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第十章 同步发电机
• 10.1 同步发电机的空载运行 • 10.2 同步发电机的电枢反应 • 10.3 同步发电机的负载运行 • 10.4 同步发电机的并联运行
10.1 同步发电机的空载运行
空载运行：同步发电机转子被原动机拖动到同步转速n=n1=
60 f1 p
转子绕组通入直流励磁电流而定子绕组开路。
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设计发电机时，通常把发电机的额定电压点设计在磁化曲线 的弯曲处，如图曲线1上a点，此时的磁动势称为额定励磁磁动
势Ff0。线段ab 表示消耗在铁心部分的磁动势。线段bc表示消耗 在气隙部分的动势Fδ0。
Ff0与Fδ0的比值反映发电机磁路的饱和程度，用Ks表示，称为 饱和系数。
通常，同步发电机的饱和系数 Ks值约为1.1~1.25左右。
下面就φ角的几种情况，分别讨论电枢反应的性质。
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一、I和E0同相（φ=0）时的电枢反应
当φ=0°时，图a中所示瞬间，U相绕组的轴线与主磁极的交 轴（q轴）重合，此时U相绕组导体切割主磁通最多，故U相绕 组励磁电动势为最大值，其方向按右手定则确定。因为φ=0°， 所以此瞬间U绕组中的电流也达到最大值。这时三相励磁电支 势的电枢电流的相量关系如图b所示。由交流旋转磁场原理可 知，定子三相合成磁动势的幅值总是位于电流为最大值的一相 绕组轴线上，可见电枢磁动势Fa滞后励磁磁动势Ff90°。这种 电枢磁动势称为交轴电枢磁动势，用Faq表示，相应的电枢反应 称为交轴电枢反应。由图c可见，对主磁场而主，交轴电枢反 应在前极尖将起去磁作用，在后极尖则起增磁作用。对于气隙 磁场交轴电构反应将使合成磁场的轴线位置
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励磁磁动势和励磁磁场：空载运行时定子（电枢）电流为零， 电机气隙中只有转子的励磁电流If单独产生的磁动势Ff和磁场。
主磁通φ1：励磁磁通中既交链转子绕组，又经过气隙交链定 子绕组的部分。
定子三相绕组切割主磁通而感应出频率为f的一组对称三相
交流电动势基波分量的有效值：E0 4.44 fN1K11
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四、在一般情况下0°＜φ＜90°，I滞后E0一个锐角φ 图示瞬间，U相的励磁电动势恰好达到最大值，但由于电枢电流I 滞后励磁电动势E0φ角，所示U相电流必须过了一段时间，等转子 转过φ空间电角度时（图c所示位置）才能达到最大值，电枢
空载特性在同步发电机理论中有着重要作用：
① 将设计好的电机的空载特性与相应数据相比较，如果两 者接近，说明电机设计合理，反之，则说明该电机的磁路过 于饱和或者材料没有充分利用。
②空载特性结合短路特性可以求取同步电机的参数。
③发电厂通过测取空载特性来判断三相绕组的对称性以及励
磁系统的故障。
几点补充
10.2 同步发电机的电枢反应
同步发电机有负载时，除了励磁磁动势外，由于定子绕组中有电 流流过，定子绕组将在气隙中产生一个旋转磁动势—电枢磁动势。
基波 波形
大小
位置
转速
转向
励磁磁 动势
正弦波
恒定，由励 磁电流决定
由转子位 置决定
由原动机的 转速决定
由原动 机决定
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电枢反应 磁动势
正弦波
恒定，由电 枢电流决定
由电流瞬 时值决定
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三、I超前E090°（φ=90°）时的电枢反应 当φ=90°时，定子各相电流的分布如图a所示。此时U相励磁 电动势虽为最大值，但电枢电流仍为零。U相电流在超前90° 时达到最大值。此时转子的相对位置交如图c、d所示，也就是
说当U相电流达到最大 值时，转子磁场的空间 位置滞后φ=0°时的转 子磁场的位置90°。这 时电枢磁动势的幅值又 位于励磁磁动势的轴线 上，但两者方向相同， 其电枢反应的性质是纯 粹增磁的，同样也称为 直轴电枢反应。
式中 N1——定子每相绕组串联匝数； φ1——每极基波磁通，单位为Wb； Kw1——基波电动势的绕组因数； E0——电动势的基波分量有效值，单位为V。
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改变转子的励磁电流If，就可以相应地改变主磁通φ1和空载电 动势E0。曲线E0=f(If)称为发电机的空载特性。
E0∝φ1，If∝Ff,改变坐标后空载特性曲线也就可以表示为发 电机的磁化曲线φ1=F(If)。说明了两个特性曲线具有本质上 的内在联系，任何一台发电机的空载特性曲线实际上也反应了 它的磁化曲线,当主磁通φ1较小时， 磁路处于不饱和状态，铁心部分 所消耗的磁压降相比较，可略去, 认为绝大部分磁动势消耗于气隙 中，φ1∝Ff，所以空载曲线（磁 化曲线）下部是一条直线。把它 延长后所得直线0G（曲线2）称为 气隙线。随着φ1的增大，铁心逐 渐饱和，它所消耗的磁压降不可 忽略，此时空载曲线就逐渐变弯 曲