第九章同步電機(jī)的基本類型和基本結(jié)構(gòu)ppt課件

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

2、的頻率一定極同步電機(jī)的構(gòu)造原理圖目目 錄錄下下 頁(yè)頁(yè)上上 頁(yè)頁(yè)退退 出出 那么需求在定子繞組上施以三相交流電壓，電機(jī)內(nèi)部便產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。 這時(shí)轉(zhuǎn)子繞組加上直流勵(lì)磁，那么轉(zhuǎn)子將在定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的帶動(dòng)下，沿定子磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)方向以一樣的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)60 fp1旋 轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn) 速 n160fnnp轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速：同步電機(jī)的特點(diǎn)同步電機(jī)的特點(diǎn): :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(jī)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(jī)的轉(zhuǎn)速恒為常值而與負(fù)載的大小無(wú)關(guān)

3、。負(fù)載的大小無(wú)關(guān)。 目目 錄錄下下 頁(yè)頁(yè)上上 頁(yè)頁(yè)退退 出出同步電機(jī)可以按運(yùn)轉(zhuǎn)方式和構(gòu)造方式進(jìn)展分類。同步電機(jī)機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)調(diào)相機(jī)專門(mén)用來(lái)調(diào)理電網(wǎng)的無(wú)功功率，改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，在調(diào)相機(jī)內(nèi)根本上不轉(zhuǎn)換有功功率。同步電機(jī)小容量同步電機(jī)中得到某些運(yùn)用旋轉(zhuǎn)電樞式旋轉(zhuǎn)磁極式運(yùn)用比較廣泛，并成為同步電機(jī)的根本構(gòu)造方式目目 錄錄下下 頁(yè)頁(yè)上上 頁(yè)頁(yè)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)子形轉(zhuǎn)子形狀狀結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特性特性采用條件采用條件實(shí)例實(shí)例凸極式不均勻，極弧底下氣隙較小，極間部氣隙較大結(jié)構(gòu)制造簡(jiǎn)單n11500r/mi

4、n（2p4）水輪發(fā)電機(jī)，同步電動(dòng)機(jī)及由內(nèi)燃機(jī)拖動(dòng)的同步發(fā)電機(jī)和調(diào)相機(jī)隱極式均勻圓柱形轉(zhuǎn)速較高汽輪機(jī)隱極式旋轉(zhuǎn)磁極式同步電機(jī)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(yè)頁(yè)上上 頁(yè)頁(yè)退退 出出機(jī)械端口機(jī)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(yè)頁(yè)上上 頁(yè)頁(yè)退退 出出目目 錄錄下下 頁(yè)頁(yè)上上 頁(yè)頁(yè)退退 出出 定子鐵心目目 錄錄下下 頁(yè)頁(yè)上上 頁(yè)頁(yè)退退 出出(1)立式水輪發(fā)電機(jī)(2)臥式水輪發(fā)電機(jī)目目 錄錄下下 頁(yè)頁(yè)上上 頁(yè)頁(yè)退退 出出10000kW10000kW水輪機(jī)轉(zhuǎn)子水輪機(jī)轉(zhuǎn)子目目 錄錄下下 頁(yè)頁(yè)上上 頁(yè)頁(yè)退退 出出目目 錄錄下下 頁(yè)頁(yè)

5、上上 頁(yè)頁(yè)退退 出出本節(jié)以常見(jiàn)的旋轉(zhuǎn)磁極式同步電機(jī)為例，闡明同步電機(jī)的根本節(jié)以常見(jiàn)的旋轉(zhuǎn)磁極式同步電機(jī)為例，闡明同步電機(jī)的根本構(gòu)造本構(gòu)造隱極同步電機(jī)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(jī)座、端蓋、子繞組、機(jī)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(gè)鐵的硅鋼片疊成，整個(gè)鐵心那么固定于機(jī)座上。心那么固定于機(jī)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(yè)頁(yè)上上 頁(yè)頁(yè)退退 出出轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、勵(lì)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

6、：既要求有良好的導(dǎo)磁性能，又需求有很高轉(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(jī)械強(qiáng)度普通都采用整塊的高機(jī)械強(qiáng)度和良好導(dǎo)磁性能的的機(jī)械強(qiáng)度普通都采用整塊的高機(jī)械強(qiáng)度和良好導(dǎo)磁性能的合金鋼鍛成，與轉(zhuǎn)軸鍛成一個(gè)整體合金鋼鍛成，與轉(zhuǎn)軸鍛成一個(gè)整體沿轉(zhuǎn)子鐵心外表銑有槽以安放勵(lì)磁繞組見(jiàn)右圖。由圖可見(jiàn)在一個(gè)極距內(nèi)約有1/3部分沒(méi)有開(kāi)槽，叫大齒。大齒的中心實(shí)踐上就是磁極中心。勵(lì)磁繞組：是由扁銅線繞成的同心式線勵(lì)磁繞組：是由扁銅線繞成的同心式線圈。由于隱極電機(jī)轉(zhuǎn)束速很高，因此勵(lì)圈。由于隱極電機(jī)轉(zhuǎn)束速很高，因此勵(lì)磁繞組在槽內(nèi)需用不導(dǎo)磁高強(qiáng)度的硬鋁磁繞組在槽內(nèi)需用不導(dǎo)磁高強(qiáng)度的硬鋁槽楔壓緊。端部套上

7、用高強(qiáng)度非磁性鋼槽楔壓緊。端部套上用高強(qiáng)度非磁性鋼鍛成的護(hù)環(huán)。鍛成的護(hù)環(huán)。隱極機(jī)的轉(zhuǎn)速較高，所以轉(zhuǎn)子的直徑較小而長(zhǎng)度較長(zhǎng)。隱極發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心目目 錄錄下下 頁(yè)頁(yè)上上 頁(yè)頁(yè)退退 出出凸極同步電機(jī)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(jī)低速、大容量的水輪發(fā)電機(jī)和大型水泵用的同步電動(dòng)機(jī)推力軸承裝在轉(zhuǎn)子上邊的上機(jī)架上，整個(gè)轉(zhuǎn)子是以一種懸吊形狀轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)推力軸承裝在轉(zhuǎn)子下邊的機(jī)架上，整個(gè)轉(zhuǎn)子是以一種被托架著的形狀轉(zhuǎn)動(dòng)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(yè)頁(yè)上上 頁(yè)頁(yè)退退 出出運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)械穩(wěn)定性運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)械穩(wěn)定性機(jī)組的軸向高度機(jī)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(jī)（15

8、0r/min以上）傘式差小，廠房的高度和造價(jià)低轉(zhuǎn)速較低的電機(jī)（125r/min以下）定子構(gòu)造普通和隱極同步電機(jī)一樣。大容量的水輪發(fā)電機(jī)，由于定子直徑太大，通常把它分成幾瓣，分別制造后，再運(yùn)到電站拼裝成一整體。目目 錄錄下下 頁(yè)頁(yè)上上 頁(yè)頁(yè)退退 出出凸極同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子主要由磁極、勵(lì)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(lì)磁繞組磁極上套裝有勵(lì)磁繞組勵(lì)磁繞組：由扁銅線繞成，各勵(lì)磁繞組串聯(lián)后接到集電環(huán)上勵(lì)磁繞組：由扁銅線繞成，各勵(lì)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

9、入極靴阻尼槽內(nèi)的裸銅條和端部銅環(huán)焊接而成磁極固定在磁軛上，磁軛常用整塊鋼板或鑄鋼做成勵(lì)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(yè)頁(yè)上上 頁(yè)頁(yè)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(duì)發(fā)電機(jī)經(jīng)過(guò)額定容量可確定額定指南輸出功率的保證值。對(duì)發(fā)電機(jī)經(jīng)過(guò)額定容量可確定額定電流，經(jīng)過(guò)電流，經(jīng)過(guò)PNPN數(shù)可以確定配套原動(dòng)機(jī)的容量。電動(dòng)機(jī)的額定數(shù)可以確定配套原動(dòng)機(jī)的容量。電動(dòng)機(jī)的額定容量普通都用容量普通都用kWkW表示。調(diào)相機(jī)那么用表示。調(diào)相機(jī)那么用kVAkVA表示。表示。2 2額定電壓額定電壓UN

10、UN單位為單位為V V 電機(jī)在額定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)定子三相的電機(jī)在額定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)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(jī)在額定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)定子的線電電機(jī)在額定運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)定子的線電流。流。4 4額定頻率額定頻率fN fN 我國(guó)規(guī)范工頻為我國(guó)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(lì)磁電壓額定勵(lì)磁電壓UfNUfN和額定勵(lì)磁電流和額定勵(lì)磁電流IfNIfN。8 8額定溫升。額定溫升。目目 錄錄下下 頁(yè)頁(yè)上上 頁(yè)頁(yè)退退 出出勵(lì)磁電流：同步電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，必需在勵(lì)磁繞組中通入的直流電流勵(lì)磁電流：同步電機(jī)

11、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，必需在勵(lì)磁繞組中通入的直流電流勵(lì)磁方式：指同步電機(jī)獲得直流勵(lì)磁電流的方式勵(lì)磁方式：指同步電機(jī)獲得直流勵(lì)磁電流的方式勵(lì)磁系統(tǒng)是同步電機(jī)的一個(gè)重要組成部分。它直接影響同步電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性和經(jīng)濟(jì)性，并對(duì)同步電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)特性如電壓主調(diào)整率、短路特性、過(guò)載才干等有艱苦影響。 同步電機(jī)的勵(lì)磁方式有以下幾種。同步電機(jī)的勵(lì)磁方式有以下幾種。勵(lì)磁系統(tǒng)：供應(yīng)勵(lì)磁電流的整個(gè)系統(tǒng)勵(lì)磁系統(tǒng)：供應(yīng)勵(lì)磁電流的整個(gè)系統(tǒng)直流勵(lì)磁機(jī)普通與同步發(fā)電機(jī)同軸，由同一原動(dòng)機(jī)施動(dòng)。其本身所需勵(lì)磁電流通常由并勵(lì)方式供應(yīng)。直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)與外部交流電網(wǎng)無(wú)直接聯(lián)絡(luò)，整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)可靠且比較簡(jiǎn)單，在中小型汽輪發(fā)電機(jī)中廣泛采用。大容量的汽輪發(fā)

12、電機(jī)不宜采用同軸直流勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁方式。目目 錄錄下下 頁(yè)頁(yè)上上 頁(yè)頁(yè)退退 出出 靜止的交流整流勵(lì)磁系統(tǒng)可分為自勵(lì)式與他勵(lì)式兩種：副勵(lì)磁機(jī)也是交流發(fā)電機(jī)共勵(lì)磁電流在電機(jī)運(yùn)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(lì)。汽輪發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流由同軸交流主勵(lì)磁機(jī)發(fā)出的三相交流經(jīng)過(guò)靜止的半導(dǎo)體硅整流器供應(yīng)。供應(yīng)主勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁電流的是副勵(lì)磁機(jī)。副勵(lì)磁機(jī)輸出的也是三相交流電，須由晶閘管整流后再供應(yīng)主勵(lì)磁機(jī)。同步發(fā)電機(jī)主勵(lì)磁機(jī)副勵(lì)磁機(jī)他勵(lì)式靜止半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)目目 錄錄下下 頁(yè)頁(yè)上上 頁(yè)頁(yè)退退 出出 自勵(lì)式靜止半導(dǎo)體勵(lì)磁：取消交流勵(lì)磁機(jī)，交流勵(lì)磁電源直接自勵(lì)式靜止半導(dǎo)體勵(lì)磁：取消交流勵(lì)磁機(jī)，交流勵(lì)磁電源直

13、接取自同步發(fā)電機(jī)本身取自同步發(fā)電機(jī)本身主發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流以由整流變壓器取自本身輸出端，經(jīng)過(guò)三相晶閘管整流后變?yōu)橹绷麟?。靜止的交流整流勵(lì)磁系統(tǒng)沒(méi)有直流勵(lì)磁機(jī)的換向器火花等問(wèn)題，運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)方便，技術(shù)性能較好國(guó)內(nèi)外已廣泛運(yùn)用。同步發(fā)電機(jī)整流變壓器整流安裝自勵(lì)式靜止半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)目目 錄錄下下 頁(yè)頁(yè)上上 頁(yè)頁(yè)退退 出出 旋轉(zhuǎn)的交流整流勵(lì)磁系統(tǒng)：用一臺(tái)旋轉(zhuǎn)電樞式的交流自動(dòng)磁旋轉(zhuǎn)的交流整流勵(lì)磁系統(tǒng)：用一臺(tái)旋轉(zhuǎn)電樞式的交流自動(dòng)磁機(jī)，和主發(fā)電機(jī)同軸聯(lián)接，半導(dǎo)體整流安裝安裝在主發(fā)電機(jī)機(jī)，和主發(fā)電機(jī)同軸聯(lián)接，半導(dǎo)體整流安裝安裝在主發(fā)電機(jī)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

14、了電刷和滑環(huán)，因此又稱為無(wú)刷勵(lì)磁。無(wú)刷勵(lì)磁。主勵(lì)磁機(jī)的主勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流可勵(lì)磁電流可由主發(fā)電機(jī)由主發(fā)電機(jī)輸出端獲得，輸出端獲得，也可經(jīng)過(guò)同也可經(jīng)過(guò)同軸交流副勵(lì)軸交流副勵(lì)磁機(jī)供應(yīng)。磁機(jī)供應(yīng)。無(wú)刷勵(lì)磁優(yōu)點(diǎn)：整個(gè)勵(lì)磁系統(tǒng)沒(méi)有觸點(diǎn)，運(yùn)轉(zhuǎn)比較可靠，維護(hù)無(wú)刷勵(lì)磁優(yōu)點(diǎn)：整個(gè)勵(lì)磁系統(tǒng)沒(méi)有觸點(diǎn)，運(yùn)轉(zhuǎn)比較可靠，維護(hù)也比較方便。在國(guó)內(nèi)外大型汽輪發(fā)電機(jī)中已廣泛采用。也比較方便。在國(guó)內(nèi)外大型汽輪發(fā)電機(jī)中已廣泛采用。旋轉(zhuǎn)部分副勵(lì)磁機(jī)旋轉(zhuǎn)電樞式自動(dòng)磁機(jī)半導(dǎo)體整流安裝主發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組目目 錄錄下下 頁(yè)頁(yè)上上 頁(yè)頁(yè)退退 出出 同步發(fā)電機(jī)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(jī)的氣隙磁通密度分布，不可防止地存在三

15、次諧波分量。這個(gè)諧波分量在同步發(fā)電機(jī)的電樞繞組內(nèi)雖然感應(yīng)出三分量。這個(gè)諧波分量在同步發(fā)電機(jī)的電樞繞組內(nèi)雖然感應(yīng)出三次諧波電動(dòng)勢(shì)，但經(jīng)過(guò)三相聯(lián)接，電樞繞組輸出線上并不存在次諧波電動(dòng)勢(shì)，但經(jīng)過(guò)三相聯(lián)接，電樞繞組輸出線上并不存在三次諧波電動(dòng)勢(shì)，即不影響供電質(zhì)量。三次諧波電動(dòng)勢(shì)，即不影響供電質(zhì)量。三次諧波勵(lì)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(lì)磁系統(tǒng)：利用三次諧波磁通密度，在定子槽中專門(mén)嵌放一套三次諧波繞組，其節(jié)距取極距的門(mén)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(chǎng)在該繞組中的合成感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于零。三次諧波磁場(chǎng)那么場(chǎng)在該繞組中的合成感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于零。三次諧波磁場(chǎng)那