第九章同步电机的基本类型和基本结构ppt课件

1、目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出 9.1 9.1 同步电机的根本类型同步电机的根本类型 9.2 9.2 同步电机的根本构造同步电机的根本构造 9.3 9.3 同步电机的额定值及励磁方式同步电机的额定值及励磁方式目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出通常三一样步电机的定子是电枢，在定子铁心上开有槽，槽内安顿三相绕组图中只画出了一相，转子上装有磁极和励磁绕组。当励磁绕组通以直流电流后，转子即建立恒定磁场。式中 p电机的极对数； n转速，单位为r/min； f频率，单位为Hz。60pnf 电机的极对数、转速一定，电机发出的交流电动动势的频率一定电机的极对数、转速一定，电机发出的交流电动动势

2、的频率一定极同步电机的构造原理图目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出 那么需求在定子绕组上施以三相交流电压，电机内部便产生一个旋转磁场。 这时转子绕组加上直流励磁，那么转子将在定子旋转磁场的带动下，沿定子磁场的旋转方向以一样的转速旋转60 fp1旋 转 转 速 n160fnnp转子的转速：同步电机的特点同步电机的特点: :1)1)转子的转速转子的转速n n与电网频率与电网频率f f之间具有固定不变的关系，转速之间具有固定不变的关系，转速n n称为同步转速。称为同步转速。2)2)假设电网的频率不变，那么同步电机的转速恒为常值而与假设电网的频率不变，那么同步电机的转速恒为常值而与负载的大小无关

3、。负载的大小无关。 目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出同步电机可以按运转方式和构造方式进展分类。同步电机机械能转换成电能电能转换为机械能发电机电动机调相机专门用来调理电网的无功功率，改善电网的功率因数，在调相机内根本上不转换有功功率。同步电机小容量同步电机中得到某些运用旋转电枢式旋转磁极式运用比较广泛，并成为同步电机的根本构造方式目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出按照磁极的外形又可分为隐极式和凸极式按照磁极的外形又可分为隐极式和凸极式气隙特性气隙特性转子形转子形状状结构结构特性特性采用条件采用条件实例实例凸极式不均匀，极弧底下气隙较小，极间部气隙较大结构制造简单n11500r/mi

4、n（2p4）水轮发电机，同步电动机及由内燃机拖动的同步发电机和调相机隐极式均匀圆柱形转速较高汽轮机隐极式旋转磁极式同步电机凸极式1定子 2凸极转子 3隐极转子 4集电环目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出机械端口机械端口转子转子定子绕组定子绕组定子铁心定子铁心电端口电端口ABC目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出 定子铁心目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出(1)立式水轮发电机(2)卧式水轮发电机目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出10000kW10000kW水轮机转子水轮机转子目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出目目 录录下下 页页

5、上上 页页退退 出出本节以常见的旋转磁极式同步电机为例，阐明同步电机的根本节以常见的旋转磁极式同步电机为例，阐明同步电机的根本构造本构造隐极同步电机都采用卧式构造，有定子和转子两大部分定子：由定子铁心、定定子：由定子铁心、定子绕组、机座、端盖、子绕组、机座、端盖、挡风安装等部件组成。挡风安装等部件组成。定子铁心：由厚定子铁心：由厚0.5mm的硅钢片叠成，整个铁的硅钢片叠成，整个铁心那么固定于机座上。心那么固定于机座上。定子铁心的内圆槽内安定子铁心的内圆槽内安放定子绕组。放定子绕组。目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出转子由转子铁心、励磁绕组、护环、中心环、滑环及风扇等部件组成转子铁心的资料

6、：既要求有良好的导磁性能，又需求有很高转子铁心的资料：既要求有良好的导磁性能，又需求有很高的机械强度普通都采用整块的高机械强度和良好导磁性能的的机械强度普通都采用整块的高机械强度和良好导磁性能的合金钢锻成，与转轴锻成一个整体合金钢锻成，与转轴锻成一个整体沿转子铁心外表铣有槽以安放励磁绕组见右图。由图可见在一个极距内约有1/3部分没有开槽，叫大齿。大齿的中心实践上就是磁极中心。励磁绕组：是由扁铜线绕成的同心式线励磁绕组：是由扁铜线绕成的同心式线圈。由于隐极电机转束速很高，因此励圈。由于隐极电机转束速很高，因此励磁绕组在槽内需用不导磁高强度的硬铝磁绕组在槽内需用不导磁高强度的硬铝槽楔压紧。端部套上

7、用高强度非磁性钢槽楔压紧。端部套上用高强度非磁性钢锻成的护环。锻成的护环。隐极机的转速较高，所以转子的直径较小而长度较长。隐极发电机转子铁心目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出凸极同步电机卧式构造立式构造除立式构造外的绝大多数的凸极同步电机低速、大容量的水轮发电机和大型水泵用的同步电动机推力轴承装在转子上边的上机架上，整个转子是以一种悬吊形状转动转动推力轴承装在转子下边的机架上，整个转子是以一种被托架着的形状转动悬式伞式悬式伞式1推力轴承 2导轴承目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出运转时机械稳定性运转时机械稳定性机组的轴向高度机组的轴向高度采用条件采用条件悬式好大转速较高的电机（15

8、0r/min以上）伞式差小，厂房的高度和造价低转速较低的电机（125r/min以下）定子构造普通和隐极同步电机一样。大容量的水轮发电机，由于定子直径太大，通常把它分成几瓣，分别制造后，再运到电站拼装成一整体。目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出凸极同步电机的转子主要由磁极、励磁绕组和转轴组成。磁极：由厚磁极：由厚1-15mm1-15mm的钢板冲成磁极冲片，用铆钉装成一体的钢板冲成磁极冲片，用铆钉装成一体磁极上套装有励磁绕组磁极上套装有励磁绕组励磁绕组：由扁铜线绕成，各励磁绕组串联后接到集电环上励磁绕组：由扁铜线绕成，各励磁绕组串联后接到集电环上磁极的极靴上普通还装有阻尼绕组。阻尼绕组：由插

9、入极靴阻尼槽内的裸铜条和端部铜环焊接而成磁极固定在磁轭上，磁轭常用整块钢板或铸钢做成励磁绕组磁极铁心阻尼绕组磁极钢板T尾阻尼绕组目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出1 1额定容量额定容量SNSN单位为单位为kVAkVA或额定功率或额定功率PNPN单位为单位为kWkW指南输出功率的保证值。对发电机经过额定容量可确定额定指南输出功率的保证值。对发电机经过额定容量可确定额定电流，经过电流，经过PNPN数可以确定配套原动机的容量。电动机的额定数可以确定配套原动机的容量。电动机的额定容量普通都用容量普通都用kWkW表示。调相机那么用表示。调相机那么用kVAkVA表示。表示。2 2额定电压额定电压UN

10、UN单位为单位为V V 电机在额定运转时定子三相的电机在额定运转时定子三相的线电压线电压3 3额定电流额定电流ININ单位为单位为A A 电机在额定运转时定子的线电电机在额定运转时定子的线电流。流。4 4额定频率额定频率fN fN 我国规范工频为我国规范工频为50Hz50Hz。5 5额定功率因数。额定功率因数。6 6额定转速额定转速nNnN单位为单位为r/minr/min。7 7额定励磁电压额定励磁电压UfNUfN和额定励磁电流和额定励磁电流IfNIfN。8 8额定温升。额定温升。目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出励磁电流：同步电机运转时，必需在励磁绕组中通入的直流电流励磁电流：同步电机

11、运转时，必需在励磁绕组中通入的直流电流励磁方式：指同步电机获得直流励磁电流的方式励磁方式：指同步电机获得直流励磁电流的方式励磁系统是同步电机的一个重要组成部分。它直接影响同步电机的运转可靠性和经济性，并对同步电机的运转特性如电压主调整率、短路特性、过载才干等有艰苦影响。 同步电机的励磁方式有以下几种。同步电机的励磁方式有以下几种。励磁系统：供应励磁电流的整个系统励磁系统：供应励磁电流的整个系统直流励磁机普通与同步发电机同轴，由同一原动机施动。其本身所需励磁电流通常由并励方式供应。直流励磁机励磁系统与外部交流电网无直接联络，整个系统运转可靠且比较简单，在中小型汽轮发电机中广泛采用。大容量的汽轮发

12、电机不宜采用同轴直流励磁机的励磁方式。目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出 静止的交流整流励磁系统可分为自励式与他励式两种：副励磁机也是交流发电机共励磁电流在电机运转之初由外界直流电源供应，待建立输出电压后那么改为自励。汽轮发电机的励磁电流由同轴交流主励磁机发出的三相交流经过静止的半导体硅整流器供应。供应主励磁机励磁电流的是副励磁机。副励磁机输出的也是三相交流电，须由晶闸管整流后再供应主励磁机。同步发电机主励磁机副励磁机他励式静止半导体励磁系统目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出 自励式静止半导体励磁：取消交流励磁机，交流励磁电源直接自励式静止半导体励磁：取消交流励磁机，交流励磁电源直

13、接取自同步发电机本身取自同步发电机本身主发电机的励磁电流以由整流变压器取自本身输出端，经过三相晶闸管整流后变为直流电。静止的交流整流励磁系统没有直流励磁机的换向器火花等问题，运转维护方便，技术性能较好国内外已广泛运用。同步发电机整流变压器整流安装自励式静止半导体励磁系统目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出 旋转的交流整流励磁系统：用一台旋转电枢式的交流自动磁旋转的交流整流励磁系统：用一台旋转电枢式的交流自动磁机，和主发电机同轴联接，半导体整流安装安装在主发电机机，和主发电机同轴联接，半导体整流安装安装在主发电机转子上，这样就用固定联接替代了电刷和滑环，因此又称为转子上，这样就用固定联接替代

14、了电刷和滑环，因此又称为无刷励磁。无刷励磁。主励磁机的主励磁机的励磁电流可励磁电流可由主发电机由主发电机输出端获得，输出端获得，也可经过同也可经过同轴交流副励轴交流副励磁机供应。磁机供应。无刷励磁优点：整个励磁系统没有触点，运转比较可靠，维护无刷励磁优点：整个励磁系统没有触点，运转比较可靠，维护也比较方便。在国内外大型汽轮发电机中已广泛采用。也比较方便。在国内外大型汽轮发电机中已广泛采用。旋转部分副励磁机旋转电枢式自动磁机半导体整流安装主发电机转子励磁绕组目目 录录下下 页页上上 页页退退 出出 同步发电机的气隙磁通密度分布，不可防止地存在三次谐波同步发电机的气隙磁通密度分布，不可防止地存在三

15、次谐波分量。这个谐波分量在同步发电机的电枢绕组内虽然感应出三分量。这个谐波分量在同步发电机的电枢绕组内虽然感应出三次谐波电动势，但经过三相联接，电枢绕组输出线上并不存在次谐波电动势，但经过三相联接，电枢绕组输出线上并不存在三次谐波电动势，即不影响供电质量。三次谐波电动势，即不影响供电质量。三次谐波励磁系统：利用三次谐波磁通密度，在定子槽中专三次谐波励磁系统：利用三次谐波磁通密度，在定子槽中专门嵌放一套三次谐波绕组，其节距取极距的门嵌放一套三次谐波绕组，其节距取极距的1/31/3，基波气隙磁，基波气隙磁场在该绕组中的合成感应电动势等于零。三次谐波磁场那么场在该绕组中的合成感应电动势等于零。三次谐波磁场那