同步電機的基本類型和基本結(jié)構(gòu)ppt課件

1、目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 9.1 9.1 同步電機的根本類型同步電機的根本類型 9.2 9.2 同步電機的根本構(gòu)造同步電機的根本構(gòu)造 9.3 9.3 同步電機的額定值及勵磁方式同步電機的額定值及勵磁方式目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出通常三一樣步電機的定子是電樞，在定子鐵心上開有槽，槽內(nèi)安頓三相繞組圖中只畫出了一相，轉(zhuǎn)子上裝有磁極和勵磁繞組。當(dāng)勵磁繞組通以直流電流后，轉(zhuǎn)子即建立恒定磁場。式中 p電機的極對數(shù)； n轉(zhuǎn)速，單位為r/min； f頻率，單位為Hz。60pnf 電機的極對數(shù)、轉(zhuǎn)速一定，電機發(fā)出的交流電動動勢的頻率一定電機的極對數(shù)、轉(zhuǎn)速一定，電機發(fā)出的交流電動動勢

2、的頻率一定極同步電機的構(gòu)造原理圖目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 那么需求在定子繞組上施以三相交流電壓，電機內(nèi)部便產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場。 這時轉(zhuǎn)子繞組加上直流勵磁，那么轉(zhuǎn)子將在定子旋轉(zhuǎn)磁場的帶動下，沿定子磁場的旋轉(zhuǎn)方向以一樣的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)160fnnp轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速：同步電機的特點同步電機的特點: :1)1)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n n與電網(wǎng)頻率與電網(wǎng)頻率f f之間具有固定不變的關(guān)系，轉(zhuǎn)速之間具有固定不變的關(guān)系，轉(zhuǎn)速n n稱為同步轉(zhuǎn)速。稱為同步轉(zhuǎn)速。2)2)假設(shè)電網(wǎng)的頻率不變，那么同步電機的轉(zhuǎn)速恒為常值而與假設(shè)電網(wǎng)的頻率不變，那么同步電機的轉(zhuǎn)速恒為常值而與負(fù)載的大小無關(guān)。負(fù)載的大小無關(guān)。 目目 錄錄

3、下下 頁頁上上 頁頁退退 出出同步電機可以按運轉(zhuǎn)方式和構(gòu)造方式進(jìn)展分類。同步電機機械能轉(zhuǎn)換成電能電能轉(zhuǎn)換為機械能發(fā)電機電動機調(diào)相機專門用來調(diào)理電網(wǎng)的無功功率，改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，在調(diào)相機內(nèi)根本上不轉(zhuǎn)換有功功率。同步電機小容量同步電機中得到某些運用旋轉(zhuǎn)電樞式旋轉(zhuǎn)磁極式運用比較廣泛，并成為同步電機的根本構(gòu)造方式目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出按照磁極的外形又可分為隱極式和凸極式按照磁極的外形又可分為隱極式和凸極式氣隙特性氣隙特性轉(zhuǎn)子外轉(zhuǎn)子外形形構(gòu)造構(gòu)造特性特性采用條件采用條件實例實例凸極式不均勻，極弧底下氣隙較小，極間部氣隙較大構(gòu)造制造簡單n11500r/min2p4水輪發(fā)電機，同步電動機

4、及由內(nèi)燃機拖動的同步發(fā)電機和調(diào)相機隱極式均勻圓柱形轉(zhuǎn)速較高汽輪機隱極式旋轉(zhuǎn)磁極式同步電機凸極式1定子 2凸極轉(zhuǎn)子 3隱極轉(zhuǎn)子 4集電環(huán)目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出機械端口機械端口轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定子繞組定子繞組定子鐵心定子鐵心電端口電端口ABC目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 定子鐵心目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出(1)立式水輪發(fā)電機(2)臥式水輪發(fā)電機目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出10000kW10000kW水輪機轉(zhuǎn)子水輪機轉(zhuǎn)子目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出本節(jié)以常見的旋

5、轉(zhuǎn)磁極式同步電機為例，闡明同步電機的根本節(jié)以常見的旋轉(zhuǎn)磁極式同步電機為例，闡明同步電機的根本構(gòu)造本構(gòu)造隱極同步電機都采用臥式構(gòu)造，有定子和轉(zhuǎn)子兩大部分定子：由定子鐵心、定定子：由定子鐵心、定子繞組、機座、端蓋、子繞組、機座、端蓋、擋風(fēng)安裝等部件組成。擋風(fēng)安裝等部件組成。定子鐵心：由厚定子鐵心：由厚0.5mm的硅鋼片疊成，整個鐵的硅鋼片疊成，整個鐵心那么固定于機座上。心那么固定于機座上。定子鐵心的內(nèi)圓槽內(nèi)安定子鐵心的內(nèi)圓槽內(nèi)安放定子繞組。放定子繞組。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、勵磁繞組、護(hù)環(huán)、中心環(huán)、滑環(huán)及風(fēng)扇等部件組成轉(zhuǎn)子鐵心的資料：既要求有良好的導(dǎo)磁性能，又需求有

6、很高轉(zhuǎn)子鐵心的資料：既要求有良好的導(dǎo)磁性能，又需求有很高的機械強度普通都采用整塊的高機械強度和良好導(dǎo)磁性能的的機械強度普通都采用整塊的高機械強度和良好導(dǎo)磁性能的合金鋼鍛成，與轉(zhuǎn)軸鍛成一個整體合金鋼鍛成，與轉(zhuǎn)軸鍛成一個整體沿轉(zhuǎn)子鐵心外表銑有槽以安放勵磁繞組見右圖。由圖可見在一個極距內(nèi)約有1/3部分沒有開槽，叫大齒。大齒的中心實踐上就是磁極中心。勵磁繞組：是由扁銅線繞成的同心式線勵磁繞組：是由扁銅線繞成的同心式線圈。由于隱極電機轉(zhuǎn)束速很高，因此勵圈。由于隱極電機轉(zhuǎn)束速很高，因此勵磁繞組在槽內(nèi)需用不導(dǎo)磁高強度的硬鋁磁繞組在槽內(nèi)需用不導(dǎo)磁高強度的硬鋁槽楔壓緊。端部套上用高強度非磁性鋼槽楔壓緊。端部套上

7、用高強度非磁性鋼鍛成的護(hù)環(huán)。鍛成的護(hù)環(huán)。隱極機的轉(zhuǎn)速較高，所以轉(zhuǎn)子的直徑較小而長度較長。隱極發(fā)電機轉(zhuǎn)子鐵心目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出凸極同步電機臥式構(gòu)造立式構(gòu)造除立式構(gòu)造外的絕大多數(shù)的凸極同步電機低速、大容量的水輪發(fā)電機和大型水泵用的同步電動機推力軸承裝在轉(zhuǎn)子上邊的上機架上，整個轉(zhuǎn)子是以一種懸吊形狀轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動推力軸承裝在轉(zhuǎn)子下邊的機架上，整個轉(zhuǎn)子是以一種被托架著的形狀轉(zhuǎn)動懸式傘式懸式傘式1推力軸承 2導(dǎo)軸承目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出運轉(zhuǎn)時機械穩(wěn)定性運轉(zhuǎn)時機械穩(wěn)定性機組的軸向高度機組的軸向高度采用條件采用條件懸式好大轉(zhuǎn)速較高的電機150r/min以上傘式差小，廠房的高度

8、和造價低轉(zhuǎn)速較低的電機125r/min以下定子構(gòu)造普通和隱極同步電機一樣。大容量的水輪發(fā)電機，由于定子直徑太大，通常把它分成幾瓣，分別制造后，再運到電站拼裝成一整體。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出凸極同步電機的轉(zhuǎn)子主要由磁極、勵磁繞組和轉(zhuǎn)軸組成。磁極：由厚磁極：由厚1-15mm1-15mm的鋼板沖成磁極沖片，用鉚釘裝成一體的鋼板沖成磁極沖片，用鉚釘裝成一體磁極上套裝有勵磁繞組磁極上套裝有勵磁繞組勵磁繞組：由扁銅線繞成，各勵磁繞組串聯(lián)后接到集電環(huán)上勵磁繞組：由扁銅線繞成，各勵磁繞組串聯(lián)后接到集電環(huán)上磁極的極靴上普通還裝有阻尼繞組。阻尼繞組：由插入極靴阻尼槽內(nèi)的裸銅條和端部銅環(huán)焊接而成磁

9、極固定在磁軛上，磁軛常用整塊鋼板或鑄鋼做成勵磁繞組磁極鐵心阻尼繞組磁極鋼板T尾阻尼繞組目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出1 1額定容量額定容量SNSN單位為單位為kVAkVA或額定功率或額定功率PNPN單位為單位為kWkW指南輸出功率的保證值。對發(fā)電機經(jīng)過額定容量可確定額定指南輸出功率的保證值。對發(fā)電機經(jīng)過額定容量可確定額定電流，經(jīng)過電流，經(jīng)過PNPN數(shù)可以確定配套原動機的容量。電動機的額定數(shù)可以確定配套原動機的容量。電動機的額定容量普通都用容量普通都用kWkW表示。調(diào)相機那么用表示。調(diào)相機那么用kVAkVA表示。表示。2 2額定電壓額定電壓UNUN單位為單位為V V 電機在額定運轉(zhuǎn)時定

10、子三相的電機在額定運轉(zhuǎn)時定子三相的線電壓線電壓3 3額定電流額定電流ININ單位為單位為A A 電機在額定運轉(zhuǎn)時定子的線電電機在額定運轉(zhuǎn)時定子的線電流。流。4 4額定頻率額定頻率fN fN 我國規(guī)范工頻為我國規(guī)范工頻為50Hz50Hz。5 5額定功率因數(shù)。額定功率因數(shù)。6 6額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速nNnN單位為單位為r/minr/min。7 7額定勵磁電壓額定勵磁電壓UfNUfN和額定勵磁電流和額定勵磁電流IfNIfN。8 8額定溫升。額定溫升。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出勵磁電流：同步電機運轉(zhuǎn)時，必需在勵磁繞組中通入的直流電流勵磁電流：同步電機運轉(zhuǎn)時，必需在勵磁繞組中通入的直流電流勵磁

11、方式：指同步電機獲得直流勵磁電流的方式勵磁方式：指同步電機獲得直流勵磁電流的方式勵磁系統(tǒng)是同步電機的一個重要組成部分。它直接影響同步電機的運轉(zhuǎn)可靠性和經(jīng)濟(jì)性，并對同步電機的運轉(zhuǎn)特性如電壓主調(diào)整率、短路特性、過載才干等有艱苦影響。 同步電機的勵磁方式有以下幾種。同步電機的勵磁方式有以下幾種。勵磁系統(tǒng)：供應(yīng)勵磁電流的整個系統(tǒng)勵磁系統(tǒng)：供應(yīng)勵磁電流的整個系統(tǒng)直流勵磁機普通與同步發(fā)電機同軸，由同一原動機施動。其本身所需勵磁電流通常由并勵方式供應(yīng)。直流勵磁機勵磁系統(tǒng)與外部交流電網(wǎng)無直接聯(lián)絡(luò)，整個系統(tǒng)運轉(zhuǎn)可靠且比較簡單，在中小型汽輪發(fā)電機中廣泛采用。大容量的汽輪發(fā)電機不宜采用同軸直流勵磁機的勵磁方式。目目

12、 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 靜止的交流整流勵磁系統(tǒng)可分為自勵式與他勵式兩種：副勵磁機也是交流發(fā)電機共勵磁電流在電機運轉(zhuǎn)之初由外界直流電源供應(yīng)，待建立輸出電壓后那么改為自勵。汽輪發(fā)電機的勵磁電流由同軸交流主勵磁機發(fā)出的三相交流經(jīng)過靜止的半導(dǎo)體硅整流器供應(yīng)。供應(yīng)主勵磁機勵磁電流的是副勵磁機。副勵磁機輸出的也是三相交流電，須由晶閘管整流后再供應(yīng)主勵磁機。同步發(fā)電機主勵磁機副勵磁機他勵式靜止半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 自勵式靜止半導(dǎo)體勵磁：取消交流勵磁機，交流勵磁電源直接自勵式靜止半導(dǎo)體勵磁：取消交流勵磁機，交流勵磁電源直接取自同步發(fā)電機本身取自同步發(fā)電機本身主發(fā)

13、電機的勵磁電流以由整流變壓器取自本身輸出端，經(jīng)過三相晶閘管整流后變?yōu)橹绷麟姟ｌo止的交流整流勵磁系統(tǒng)沒有直流勵磁機的換向器火花等問題，運轉(zhuǎn)維護(hù)方便，技術(shù)性能較好國內(nèi)外已廣泛運用。同步發(fā)電機整流變壓器整流安裝自勵式靜止半導(dǎo)體勵磁系統(tǒng)目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 旋轉(zhuǎn)的交流整流勵磁系統(tǒng)：用一臺旋轉(zhuǎn)電樞式的交流自動磁旋轉(zhuǎn)的交流整流勵磁系統(tǒng)：用一臺旋轉(zhuǎn)電樞式的交流自動磁機，和主發(fā)電機同軸聯(lián)接，半導(dǎo)體整流安裝安裝在主發(fā)電機機，和主發(fā)電機同軸聯(lián)接，半導(dǎo)體整流安裝安裝在主發(fā)電機轉(zhuǎn)子上，這樣就用固定聯(lián)接替代了電刷和滑環(huán)，因此又稱為轉(zhuǎn)子上，這樣就用固定聯(lián)接替代了電刷和滑環(huán)，因此又稱為無刷勵磁。無刷勵磁

14、。主勵磁機的主勵磁機的勵磁電流可勵磁電流可由主發(fā)電機由主發(fā)電機輸出端獲得，輸出端獲得，也可經(jīng)過同也可經(jīng)過同軸交流副勵軸交流副勵磁機供應(yīng)。磁機供應(yīng)。無刷勵磁優(yōu)點：整個勵磁系統(tǒng)沒有觸點，運轉(zhuǎn)比較可靠，維護(hù)無刷勵磁優(yōu)點：整個勵磁系統(tǒng)沒有觸點，運轉(zhuǎn)比較可靠，維護(hù)也比較方便。在國內(nèi)外大型汽輪發(fā)電機中已廣泛采用。也比較方便。在國內(nèi)外大型汽輪發(fā)電機中已廣泛采用。旋轉(zhuǎn)部分副勵磁機旋轉(zhuǎn)電樞式自動磁機半導(dǎo)體整流安裝主發(fā)電機轉(zhuǎn)子勵磁繞組目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 同步發(fā)電機的氣隙磁通密度分布，不可防止地存在三次諧波同步發(fā)電機的氣隙磁通密度分布，不可防止地存在三次諧波分量。這個諧波分量在同步發(fā)電機的電樞繞組內(nèi)雖然感應(yīng)出三分量。這個諧波分量在同步發(fā)電機的電樞繞組內(nèi)雖然感應(yīng)出三次諧波電動勢，但經(jīng)過三相聯(lián)接，電樞繞組輸出線上并不存在次諧波電動勢，但經(jīng)過三相聯(lián)接，電樞繞組輸出線上并不存在三次諧波電動勢，即不影響供電質(zhì)量。三次諧波電動勢，即不影響供電質(zhì)量。三次諧波勵磁系統(tǒng)：利用三次諧波磁通密度，在定子槽中專三次諧波勵磁系統(tǒng)：利用三次諧波磁通密度，在定子槽中專門嵌放一套三次諧波繞組，其節(jié)距取極距的門嵌放一套三次諧波繞組，其節(jié)距取極距的1/31/3，基波氣隙磁，基波氣隙磁場在該繞組中的合成感應(yīng)電動勢等于零。三次諧波磁場那么場在該繞組中的合成感應(yīng)電動勢等于零。三次諧波磁場那么