同步电机概述

1、6.1.1 同步电机基本类型与结构同步电机基本类型与结构 一、基本类型：一、基本类型：1 1、用途：发电机、电动机、调相机（补偿机）、用途：发电机、电动机、调相机（补偿机）2 2、转子结构：凸极式、隐极式、转子结构：凸极式、隐极式3 3、按原动机类型（发电机）：汽轮发电机、按原动机类型（发电机）：汽轮发电机、 水轮发电机水轮发电机6.1 概述概述v 同步补偿机实际是一台接在交流电网上空载的同步电动机，电机不带任何机械负载，靠调节转子中的励磁电流向电网发出所需的感性或者容性无功功率，以达到改善电网功率因数或者调节电网电压的目。v同步电机主要用作发电机运行，把机械能转化成电能。向电网发出交流电，是

2、同步电机最主要的运行方式。v同步电动机可以通过调节励磁电流来改善电网的功率因数。在不要求调速的场合，应用大型同步电动机可以提高运行效率。近年来，小型同步电动机在变频调速系统中开始得到较多地应用。旋转电枢旋转电枢式：电枢旋转，主极固定，因式：电枢旋转，主极固定，因电枢功率不易由滑动部分送出，只适于电枢功率不易由滑动部分送出，只适于较小容量发电机，实用少。较小容量发电机，实用少。旋转磁极旋转磁极式：磁极旋转，电枢固定，电式：磁极旋转，电枢固定，电枢功率由静止部分送出，可传送较大功枢功率由静止部分送出，可传送较大功率，实用广，是同步发电机的基本结构率，实用广，是同步发电机的基本结构型式。型式。同步同

3、步电机电机旋转旋转磁极式磁极式隐极隐极式转子：不计齿槽时气隙均匀；机式转子：不计齿槽时气隙均匀；机械强度高，适用于高转速；一般用于械强度高，适用于高转速；一般用于汽汽轮发电机轮发电机；外形细长。；外形细长。凸极凸极式转子：气隙不均匀，极弧下较小，式转子：气隙不均匀，极弧下较小，极间较大；机械强度比隐极机低，适用极间较大；机械强度比隐极机低，适用于低转速；一般用于于低转速；一般用于水轮发电机水轮发电机，外形，外形扁盘形。扁盘形。 二、同步电机的基本结构二、同步电机的基本结构300MW300MW水氢冷发电机结构水氢冷发电机结构1 1、汽轮发电机结构、汽轮发电机结构 （1 1）定子铁心）定子铁心思考

4、思考：定子铁心为什么要用：定子铁心为什么要用0.5mm0.5mm的硅钢片叠裝？的硅钢片叠裝？ （2 2）定子绕组）定子绕组2 2、汽轮发电机转子结构、汽轮发电机转子结构3 3、水轮发电机结构、水轮发电机结构(1)(1)立式水轮发电机立式水轮发电机(2)(2)卧式水轮发电机卧式水轮发电机(3)灯泡贯流式水轮发电机灯泡贯流式水轮发电机(4)(4)水轮发电机转子结构水轮发电机转子结构10000kw水轮机转子一、励磁方式分类一、励磁方式分类 目前采用的励磁方式分为两大类：目前采用的励磁方式分为两大类：一类是用直流发电机作为励磁电源的一类是用直流发电机作为励磁电源的直流励直流励磁机励磁系统；磁机励磁系统

5、；另一类是用硅整流装置将交流转化成直流后另一类是用硅整流装置将交流转化成直流后供给励磁的供给励磁的整流器励磁系统整流器励磁系统。6.1.2 同步电机的励磁方式同步电机的励磁方式图图6-6直流励磁机励磁直流励磁机励磁 二、二、 直流励磁机励磁直流励磁机励磁 （图（图6-6）直流励磁机通常与同步发电机同轴，直流励磁机通常与同步发电机同轴，采用并励、他励或永磁励磁方式。采用他励接采用并励、他励或永磁励磁方式。采用他励接法时，励磁机的励磁电流由另一台被称为副励法时，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。磁机的同轴的直流发电机供给。 图图6-6直流励磁机励磁直流励磁机励磁 三、三

6、、 静止整流器励磁静止整流器励磁图图6-7 静止整流器励磁静止整流器励磁 同一轴上有三台交流发电机，即主发电机、交流同一轴上有三台交流发电机，即主发电机、交流主励磁机和交流副励磁机。副励磁机的励磁电流开主励磁机和交流副励磁机。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始时由外部直流电源提供，待电压建立起来后再转为自励为自励(有时采用永磁发电机有时采用永磁发电机)。副励磁机的输出电。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，而流经过静止晶闸管整流器整流后供给主励磁机，而主励磁机的交流输出电流经过静止的三相桥式硅整主励磁机的交流输出电流经过静止的三相桥式硅整流

7、器整流后供给主发电机的励磁绕组。流器整流后供给主发电机的励磁绕组。(见图见图6-7）图图6-7 静止整流器励磁静止整流器励磁 与传统直流系统的区别：变直流励磁机为交流与传统直流系统的区别：变直流励磁机为交流主磁机，解决了换向器火花问题。主磁机，解决了换向器火花问题。图图6-7 静止整流器励磁静止整流器励磁四、四、 旋转整流器励磁旋转整流器励磁图图6-8 旋转整流器励磁系统旋转整流器励磁系统 静止整流器的直流输出必须经电刷和集电环输送静止整流器的直流输出必须经电刷和集电环输送到旋转的励磁绕组，对大容量的同步发电机其励磁到旋转的励磁绕组，对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

8、热。因此在电流达到数千安培，使得集电环严重过热。因此在大容量的同步发电机中，常采用大容量的同步发电机中，常采用不需要电刷和集电不需要电刷和集电环的旋转整流器励磁系统环的旋转整流器励磁系统，如图，如图6-8所示。所示。 主励磁机是旋转电枢式三相同步发电机，旋转电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，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。这种励磁系统

9、取消了集电环和整流器整流后供给。这种励磁系统取消了集电环和电刷装置，故又称为电刷装置，故又称为无刷励磁系统无刷励磁系统。 6.1.2 同步电机的冷却方式同步电机的冷却方式一、冷却方式主要有以下几种：一、冷却方式主要有以下几种：空气冷却空气冷却氢外冷却氢外冷却水冷却水冷却超导发电机超导发电机 二、国产同步电机型号二、国产同步电机型号 我国生产的汽轮发电机有我国生产的汽轮发电机有QFQ、QFN、QFS等系列，等系列， 前两个字母表示汽轮发电机；第三个字前两个字母表示汽轮发电机；第三个字母表示冷却方式，母表示冷却方式，Q表示氢外冷，表示氢外冷，N表示氢内冷，表示氢内冷，S表示双水内冷。表示双水内冷。

10、 大型水轮发电机为大型水轮发电机为TS系列，系列，T表示同步，表示同步，S表表示水轮。示水轮。 同步电动机系列有同步电动机系列有TD、TDL等，等，TD表示同表示同步电动机，后面的字母指出其主要用途。如步电动机，后面的字母指出其主要用途。如TDG表示高速同步电动机；表示高速同步电动机；TDL表示立式同步电动机。表示立式同步电动机。同步补偿机为同步补偿机为TT系列。系列。 例例： QFS-300-2 表示容量为表示容量为300MW双水内双水内冷冷2极汽轮发电机。极汽轮发电机。 TSS1264/160-48表示双水内冷水轮发表示双水内冷水轮发电机，定子外径为电机，定子外径为1264厘米，铁心长为厘

11、米，铁心长为160厘米，极数为厘米，极数为48。6.1.4 额定值额定值 1 1、额定功率、额定功率 (kW) (kW) 输出的额定功率输出的额定功率 发电机：电功率；发电机：电功率； 电动机：机械功率电动机：机械功率2 2、 额定电压额定电压(V)(V)：定子绕组额定线电压：定子绕组额定线电压3 3、 额定电流额定电流(A)(A)：定子绕组额定线电流：定子绕组额定线电流4 4、 额定转速额定转速 (r/min)(r/min)：额定运行时的转子转速：额定运行时的转子转速 5 5、 额定功率因数：额定工况下发电机额定功率因数：额定工况下发电机 的功率因数的功率因数6 6、 励磁电压（励磁电压（V V）和励磁电流）和励磁电流(A)(A)额定容量额定容量 ：对对发电机发电机指出线端额定视在功率，单位为指出线端额定视在功率，单位为VA VA ，KVAKVA，MVAMVA； 对对调相机调相机为线端额定无功功率，单位为为