2019本科電機學(xué)之同步電機1ppt課件

1、第五篇第五篇 同步電機同步電機概概 述述 同步電機是類非常重要的交流電機。同步電機是類非常重要的交流電機。 同步電機主要作發(fā)電機，用來生產(chǎn)交流電能。同步電機主要作發(fā)電機，用來生產(chǎn)交流電能。 同步發(fā)電機與配套的原動機一起構(gòu)成發(fā)電機機組。同步發(fā)電機與配套的原動機一起構(gòu)成發(fā)電機機組。 同步電機有三種運行方式：發(fā)電機、電動機、補償同步電機有三種運行方式：發(fā)電機、電動機、補償機機 本模塊主要講述：本模塊主要講述： 原理與結(jié)構(gòu)原理與結(jié)構(gòu) 基本理論基本理論 并網(wǎng)運行并網(wǎng)運行 同步電動機同步電動機 不正常運行不正常運行第第 一單元一單元 同步電機原理和結(jié)構(gòu)同步電機原理和結(jié)構(gòu) 課題一課題一 同步發(fā)電機的基本工作

2、原理同步發(fā)電機的基本工作原理 定子：圓筒形鐵心三相對稱交流繞組定子：圓筒形鐵心三相對稱交流繞組 轉(zhuǎn)子：磁極直流勵磁繞組轉(zhuǎn)子：磁極直流勵磁繞組 或或 永久磁鐵永久磁鐵 定轉(zhuǎn)子之間定轉(zhuǎn)子之間: 氣隙對電機磁場分布和性能有重大影響。氣隙對電機磁場分布和性能有重大影響。 除了轉(zhuǎn)場式同步電機外除了轉(zhuǎn)場式同步電機外, 還有轉(zhuǎn)樞式同步電機。還有轉(zhuǎn)樞式同步電機。一、同步電機的模型結(jié)構(gòu)是怎樣的？一、同步電機的模型結(jié)構(gòu)是怎樣的？ SNAXBYCZ+NSNS二、如何理解同步發(fā)電機工作原理？二、如何理解同步發(fā)電機工作原理？NSAXBYCZAXeBYeCZet0120240360120120120工作原理歸納：工作原理

3、歸納： 勵磁繞組通以直流勵磁電流，建立極性相間的勵磁磁場，即主磁場。勵磁繞組通以直流勵磁電流，建立極性相間的勵磁磁場，即主磁場。 原動機拖動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)原動機拖動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),主磁場隨軸旋轉(zhuǎn)并順次被電樞各相繞組切割。主磁場隨軸旋轉(zhuǎn)并順次被電樞各相繞組切割。 交變電勢的產(chǎn)生：電樞繞組中將會感應(yīng)出大小和方向按周期性變化的三相對稱交變電勢的產(chǎn)生：電樞繞組中將會感應(yīng)出大小和方向按周期性變化的三相對稱 交變電勢。通過引出線，即可提供交流電源。交變電勢。通過引出線，即可提供交流電源。 感應(yīng)電勢有效值感應(yīng)電勢有效值:04.44wfENfk 感應(yīng)電勢頻率感應(yīng)電勢頻率:60pnf 交變性與對稱性交變性與對稱性三、什么是

4、同步轉(zhuǎn)速？三、什么是同步轉(zhuǎn)速？ 電網(wǎng)的頻率不變，我國為電網(wǎng)的頻率不變，我國為50Hz ，故轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為，故轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為: 603000fnpp四、同步電機有哪幾種運行方式？四、同步電機有哪幾種運行方式？ 發(fā)電機、電動機、補償機發(fā)電機、電動機、補償機 課題二課題二 同步電機型式和結(jié)構(gòu)同步電機型式和結(jié)構(gòu) 一、同步電機的兩種轉(zhuǎn)子型式是什么？一、同步電機的兩種轉(zhuǎn)子型式是什么？ 定子結(jié)構(gòu)與異步電機相似，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有著自己的特點。定子結(jié)構(gòu)與異步電機相似，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有著自己的特點。 根據(jù)原動機的特點，同步電機的轉(zhuǎn)子也制成兩種型式與之配套。根據(jù)原動機的特點，同步電機的轉(zhuǎn)子也制成兩種型式與之配套。 1 凸極式凸極式

5、 凸出的成對磁極、集中的勵磁繞組。凸出的成對磁極、集中的勵磁繞組。 多極電機做成凸極結(jié)構(gòu)，工藝較為簡單。多極電機做成凸極結(jié)構(gòu)，工藝較為簡單。 凸極電機與轉(zhuǎn)速較低的水輪機相配套。凸極電機與轉(zhuǎn)速較低的水輪機相配套。 2 隱極式隱極式 轉(zhuǎn)子表面開槽，槽中嵌放勵磁繞組。轉(zhuǎn)子表面開槽，槽中嵌放勵磁繞組。 隱極轉(zhuǎn)子適合于隱極轉(zhuǎn)子適合于2極高速電機。極高速電機。 常與高轉(zhuǎn)速汽輪機配套常與高轉(zhuǎn)速汽輪機配套(線速度達線速度達170米米/秒秒) 。 考慮到轉(zhuǎn)子冷卻和強度方面的要求，隱極式轉(zhuǎn)考慮到轉(zhuǎn)子冷卻和強度方面的要求，隱極式轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)和加工工藝較為復(fù)雜。子的結(jié)構(gòu)和加工工藝較為復(fù)雜。 二、汽輪發(fā)電機有什么結(jié)構(gòu)特點

6、？二、汽輪發(fā)電機有什么結(jié)構(gòu)特點？ 定子鐵心：疊片結(jié)構(gòu)：圓形或扇形沖片。定子鐵心：疊片結(jié)構(gòu)：圓形或扇形沖片。機座：機座： 由鋼板焊接而成。由鋼板焊接而成。定子繞組：要有足夠的絕緣強度。定子繞組：要有足夠的絕緣強度。轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子： 采用隱極式。轉(zhuǎn)子表面槽內(nèi)放置勵磁繞組。采用隱極式。轉(zhuǎn)子表面槽內(nèi)放置勵磁繞組。 極數(shù)多極數(shù)多-直徑大直徑大-軸向長度短軸向長度短-立式。立式。定子鐵心定子鐵心 由扇形硅鋼片拼疊由扇形硅鋼片拼疊,有徑向通風(fēng)溝。有徑向通風(fēng)溝。轉(zhuǎn)子采用凸極式，磁極由厚度為轉(zhuǎn)子采用凸極式，磁極由厚度為12mm的鋼的鋼片疊成，阻尼繞組片疊成，阻尼繞組(起動繞組起動繞組)抑制短路電流和減抑制短路電流和

7、減弱電機振蕩，磁極與磁極軛部采用弱電機振蕩，磁極與磁極軛部采用 T 形或鴿尾形或鴿尾形連接。形連接。 三、水輪發(fā)電機有什么結(jié)構(gòu)特點？三、水輪發(fā)電機有什么結(jié)構(gòu)特點？ 凸極式轉(zhuǎn)子凸極式轉(zhuǎn)子隱極式轉(zhuǎn)子隱極式轉(zhuǎn)子正在加工的大型同步發(fā)電機定子機座正在加工的大型同步發(fā)電機定子機座汽輪發(fā)電機插轉(zhuǎn)子汽輪發(fā)電機插轉(zhuǎn)子水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子吊裝課題三課題三 同步電機的銘牌同步電機的銘牌 一、同步發(fā)電機銘牌有哪些額定值？一、同步發(fā)電機銘牌有哪些額定值？ 額定容量額定容量 SN (VA, kVA, MVA等等) ：指電機輸出功率的保證值。：指電機輸出功率的保證值。 額定電壓額定電壓 UN (V,kV等等) ：指額定運行時定子

8、輸出端的線電壓。：指額定運行時定子輸出端的線電壓。 額定電流額定電流IN (A)：指額定運行時定子的線電流。：指額定運行時定子的線電流。 額定功率因數(shù)額定功率因數(shù)cosjN 額定運行時電機的功率因數(shù)。額定運行時電機的功率因數(shù)。 額定頻率額定頻率 fN (Hz)：額定運行時電機電樞端電能的頻率，我國標準頻率為：額定運行時電機電樞端電能的頻率，我國標準頻率為50Hz。 額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速nN ：額定運行時電機的轉(zhuǎn)速，即同步轉(zhuǎn)速。：額定運行時電機的轉(zhuǎn)速，即同步轉(zhuǎn)速。 同步電機銘牌上還有額定負載時的溫升同步電機銘牌上還有額定負載時的溫升tN、勵磁容量、勵磁容量PfN和勵磁電壓和勵磁電壓UfN等。等。二、

9、如何理解國產(chǎn)同步電機型號二、如何理解國產(chǎn)同步電機型號? ? 汽輪發(fā)電機有QFQ、QFN、QFS等系列，前兩個字母表示汽輪發(fā)電機；第三個字母表示冷卻方式，Q表示氫外冷，N表示氫內(nèi)冷，S表示雙水內(nèi)冷。 大型水輪發(fā)電機為TS系列，T表示同步，S表示水輪。舉例：QFS-300-2 : 表示容量為300MW雙水內(nèi)冷2極汽輪發(fā)電機。TSS1264/160-48 : 雙水內(nèi)冷水輪發(fā)電機，定子外徑1264cm，鐵心長160cm，極數(shù)為48。同步電動機系列有TD、TDL等，TD表示同步電動機，后面的字母指出其主要用途。如TDG表示高速同步電動機；TDL表示立式同步電動機。同步補償機為TT直流勵磁機通常與同步發(fā)電

10、機同軸，采用并勵或者他勵接法。采用他勵接法時，直流勵磁機通常與同步發(fā)電機同軸，采用并勵或者他勵接法。采用他勵接法時，勵磁機的勵磁電流由另一臺被稱為副勵磁機的同軸的直流發(fā)電機供給。勵磁機的勵磁電流由另一臺被稱為副勵磁機的同軸的直流發(fā)電機供給。 獲得勵磁電流的方法稱為勵磁方式。獲得勵磁電流的方法稱為勵磁方式。 目前采用的勵磁方式目前采用的勵磁方式用直流發(fā)電機作為勵磁電源的直流勵磁機勵磁系統(tǒng)；用直流發(fā)電機作為勵磁電源的直流勵磁機勵磁系統(tǒng)；用硅整流裝置將交流轉(zhuǎn)化成直流后供給勵磁的整流器勵磁系統(tǒng)。用硅整流裝置將交流轉(zhuǎn)化成直流后供給勵磁的整流器勵磁系統(tǒng)。1 直流勵磁機勵磁直流勵磁機勵磁 一、同步發(fā)電機的勵

11、磁方式有哪些？一、同步發(fā)電機的勵磁方式有哪些？ 課題四課題四 同步發(fā)電機的勵磁方式同步發(fā)電機的勵磁方式2 靜止整流器勵磁靜止整流器勵磁 同一軸上有三臺交流發(fā)電機，同一軸上有三臺交流發(fā)電機，主發(fā)電機主發(fā)電機交流主勵磁機交流主勵磁機交流副勵磁機交流副勵磁機 副勵磁機的勵磁電流開始時由外部直流電源提供，待電壓建立起來后再轉(zhuǎn)為副勵磁機的勵磁電流開始時由外部直流電源提供，待電壓建立起來后再轉(zhuǎn)為自勵自勵(有時采用永磁發(fā)電機有時采用永磁發(fā)電機)。 副勵磁機的輸出電流經(jīng)過靜止晶閘管整流器整流后供給主勵磁機。副勵磁機的輸出電流經(jīng)過靜止晶閘管整流器整流后供給主勵磁機。 主勵磁機的交流輸出電流經(jīng)過靜止的三相橋式硅整流器整流后供給主發(fā)電機主勵磁機的交流輸出電流經(jīng)過靜止的三相橋式硅整流器整流后供給主發(fā)電機的勵磁繞組。的勵磁繞組。 3 旋轉(zhuǎn)整流器勵磁旋轉(zhuǎn)整流器勵磁 靜止整流器的直流輸出必須經(jīng)過電刷和集電環(huán)才能輸送到旋轉(zhuǎn)的勵磁繞組，對于靜止整流器的直流輸出必須經(jīng)過電刷和集電環(huán)才能輸送到旋轉(zhuǎn)的勵磁繞組，對于大容量的同步發(fā)電機，其勵磁電流達到數(shù)千安培，使得集電環(huán)嚴重過熱。大容量的同步發(fā)電機，其勵磁電流達到數(shù)千安培，使得集電環(huán)嚴重過熱。主勵磁機是轉(zhuǎn)樞式三相同步發(fā)電機，其電樞交流經(jīng)與主軸一起旋轉(zhuǎn)的硅整流器整主勵磁機是轉(zhuǎn)樞式三相同步發(fā)電機，其電樞交流經(jīng)