电机学课件同步电机

额定容量 S 额定功率 P N N
指电机额定运行时，输出功率的保证值。同步发电机是指输 出的额定视在功率或有功功率，单位是KVA或KW。电动机额定 容量是指额定条件下转轴上输出的机械功率，单位是KW。调相 机用KVA或Kvar表示。
额定电压 U kV ) N(
额定电流 IN(A )
在额定运行状 额定运行时加在 态下三相定子 三相定子绕组上 绕组的线电流. 的线电压。 对同步发电机额定值之间关系为：
频率：
pn f 60
大小： E 4 . 44 fN k Φ 0 1 w 1 0
相序：由转子的转向决定。
三相同步发电机 的物理过程可用 图示表示

Z
A

n
N
Y
B



X
S
C
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。 按冷却介质和冷却方式分，有空外冷、氢冷、水内冷 汽轮发电机一般作成隐极式，现代汽轮发电机均为2极，转速为 3000转/分钟，水轮发电机采用凸极式，极数多，转速低。 同步电动机、柴油发电机和调相机一般作成凸极式。
由转子位置 决定 由电流瞬时 值决定
由原动机的转速 由原动机 决定 决定 由磁极对数和电 由电流相 流频率决定 序决定
准备工作
1.三个角
1)内功率因数角 :
与 之间的时间相位角 是E ,与 I 0
E 0

I
U
电机参数及负载有关. 2)外功率因数角 : 是U 与 之间的时间相位角 ,与负载有关. I 3)功率角(功角) : 与 U 是E 之间的时间相位角 . 0 三个角之间的关系为
同步电机是交流旋转电机的一种,因其转速恒等于 同步速时得名。同步电机主要用作发电机，也可用作 电动机和调相机。
第九章 同步电机的基本工作原理与结构
第十章 同步电机的运行原理
第十一章 同步电机的三相突然短路和异常运行
第九章 同步电机的基本工作原理与结构
第一节 汽轮同步电机的基本结构 第二节 同步电机的基本工作原理及其分类 第三节 三相同步电机的型号和额定值
空载电动势 E大小 ： 0
E 0 f(I f ) Φ 0 f(F f )
E 4.44 fN k Φ 0 1 w 1 0
空载特性：
UN
n n , I 0 , E f(I N 0 f)
空载特性曲线：
I f Ff
I
fδ
I
f 0
二、电枢反应
电枢反应:电机带上负载后，电枢磁动势的基波在气隙中使气隙 磁通的大小及位置均发生变化, 这种影响称为电枢反应.

E 0
I
ψδ

U
2.四个轴
直轴(纵轴、d轴）：主磁极轴线位置。 交轴（横轴、q轴）： 与直轴成900电角度的位置。 相轴： 每相绕组的轴线位置。 时轴： 时间相量在其上投影可 得到时间量的瞬时值。
第五节 同步发电机的有功功率功角特性和静态稳定 第六节 同步发电机的无功功率功角特性和Ｖ形曲线 第七节 同步调相机和同步电动机 思考题与习题
第一节 同步发电机的电枢反应
一、同步发电机的空载特性 同步发电机转子由原动机拖动到同步转速，转子绕组通以 恒定的直流励磁电流，定子电枢绕组开路，这种运行状态，称 为同步发电机的空载运行。
思考题与习题
第一节 汽轮同步电机的基本结构
以汽轮发电机为例: 定子铁心：硅钢片叠成。 定子(电枢) 电枢绕组：三相对称绕组——铜线制成 机座：钢板焊接面成，有足够的强度和钢度。 转子铁心：采用整块的含铬、镍和钼的合金钢锻成 励磁绕组：铜线制成 护环：保护励磁绕组受离心力时不甩出 中心环：支持护环，阻止励磁绕组轴向移动 滑环：引励磁电流经电刷、滑环进入励磁绕组
转子
转子
C A
定子绕组
B
机械端口 电端口 定子铁心
返回
返回
1、汽轮发电机结构 （1）定子铁心
返回
1、汽 轮发 电机 结构
（2 ） 定子 绕组
返回
1、汽 轮发电 机结构
返回
2、水轮发电机结构
(1)立式水轮发电机 (2)卧式水轮发电机
2、水轮发电机结 构
(3)灯泡贯流式水 轮发电机
2、水轮发电机结构
励磁电流If单独建立的励磁磁动势Ff产生的主、漏磁通。 主、漏磁通均随转子旋转，在气隙中形成旋转磁场。主磁通交 链电枢绕组，在电枢绕组中感应电动势； 漏磁通不交链电枢绕组，不在电枢绕组中感应电动势，不参与 定、转子之间的能量转换.
空载时电磁关系：
I
f
F
f
Φ fσ Φ
0
E 0
E 0 0
气隙线
电枢反应的性质，取决于电枢磁动势基波 F和励磁磁动势基波 F之 f a 间的相对位置，即与空载电动势 和电枢电流 之间的夹角 有关 . I E 0
励磁磁势和电枢磁势的区别
基波 波形 大小 位置 转速 转向
励磁磁动 势 电枢反应 磁动势
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正弦 波 正弦 波
恒定，由励 磁电流决定 恒定，由电 枢电流决定
P S cos 3 U I cos N N N N N N
额定功率因数 额定频率 f N 额定效率 N 额定转速 n N 额定励磁电流 额定励磁电压
cos N
I fN U fN
第十章 同步发电机的运行原理
第一节 同步发电机的电枢反应
第二节 同步发电机的电动势方程和相量图 第三节 同步发电机的运行特性 第四节 同步发电机的并列
第三节 同步电机的型号和额定值
一、型号
发电机型号表示该发电机的类型和特点
QFQS-200-2表示定子绕组水内冷、转子绕组氢内冷、铁心 氢冷的二极汽轮发电机，容量为200MW。 ＴＳ854/210-40表示立式同步水轮发电机，定子铁心外径 为854cm，定子铁心长度为210cm，有40个磁极。
二、额定值
(4)转子结构
10000kW水轮机转子
1.发电环节——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
现场运行的水轮发电机
第二节 同步电机的基本工作原理及其分类
一、三相同步发电机的基本工作原理 励磁绕组通入直流电流后建立恒定磁 场，原动机拖动转子以转速 n 旋转时，其 磁场切割定子绕组而感应交流电动势 E 0 波形：由 e B(x) 可知，波形取决 lv B (x) 于 的空间分布。