單相異步電動(dòng)機(jī)

1、 洗衣機(jī)洗衣機(jī)電機(jī)電機(jī)油煙機(jī)油煙機(jī)電機(jī)電機(jī)電動(dòng)車電動(dòng)車電機(jī)電機(jī)家用空家用空調(diào)電機(jī)調(diào)電機(jī)下一頁下一頁上一頁上一頁 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，噪音小。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，噪音小。 缺點(diǎn)：與同容量三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相比較，體積較大，功率缺點(diǎn)：與同容量三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相比較，體積較大，功率因數(shù)及過載能力都較低。因數(shù)及過載能力都較低。故單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)只能作成小容量：故單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)只能作成小容量： 微型：幾瓦微型：幾瓦750瓦；瓦； 小型：小型：550瓦瓦3700瓦。瓦。 與三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相似，包括定子和轉(zhuǎn)子兩大部分。轉(zhuǎn)子與三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相似，包括定子和轉(zhuǎn)子兩大部分。轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)都是籠型的，定子鐵心由硅鋼片

2、疊壓而成。定子鐵心上嵌結(jié)構(gòu)都是籠型的，定子鐵心由硅鋼片疊壓而成。定子鐵心上嵌有定子繞組。有定子繞組。 單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，一般只需要單相繞組即可，單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，一般只需要單相繞組即可，但單相繞組通以單相交流電時(shí)產(chǎn)生的磁場是脈動(dòng)磁場，單相運(yùn)但單相繞組通以單相交流電時(shí)產(chǎn)生的磁場是脈動(dòng)磁場，單相運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)沒有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。行的電動(dòng)機(jī)沒有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 為使電動(dòng)機(jī)能自行起動(dòng)和改善運(yùn)行性能，除工作繞組（又為使電動(dòng)機(jī)能自行起動(dòng)和改善運(yùn)行性能，除工作繞組（又稱主繞組）外，在定子上還安裝一個(gè)輔助的起動(dòng)繞組（又稱副稱主繞組）外，在定子上還安裝一個(gè)輔助的起動(dòng)繞組（又稱副繞組）。兩個(gè)繞組在空間相距繞組）

3、。兩個(gè)繞組在空間相距900或一定的電角度?；蛞欢ǖ碾娊嵌?。單相異步電動(dòng)機(jī)單相異步電動(dòng)機(jī)一、一、 單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理單相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：定子放單相繞組（其中通定子放單相繞組（其中通220V單相交流電）單相交流電） 轉(zhuǎn)子一般用鼠籠式。轉(zhuǎn)子一般用鼠籠式。定子定子轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定子定子繞組繞組1it220V1i NS 當(dāng)定子繞組產(chǎn)生的合成磁場增加時(shí)，根據(jù)右手螺旋定則當(dāng)定子繞組產(chǎn)生的合成磁場增加時(shí)，根據(jù)右手螺旋定則和左手定則，可知轉(zhuǎn)子導(dǎo)條左、右受力大小相等方向相反和左手定則，可知轉(zhuǎn)子導(dǎo)條左、右受力大小相等方向相反，所以沒有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。，所以沒有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。在電流正半周在電流正半周在電流負(fù)半周

4、在電流負(fù)半周？轉(zhuǎn)子借助其它力量轉(zhuǎn)動(dòng)后，外力去除后仍按原方轉(zhuǎn)子借助其它力量轉(zhuǎn)動(dòng)后，外力去除后仍按原方 向繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。向繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。其原理分析如下：其原理分析如下： 定子繞組產(chǎn)生的脈動(dòng)磁場（定子繞組產(chǎn)生的脈動(dòng)磁場（ ），可用正、反兩個(gè)），可用正、反兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場合成而等效。即：旋轉(zhuǎn)磁場合成而等效。即：- + -t m = + -= m/2脈動(dòng)磁場的分解脈動(dòng)磁場的分解 - + + - 02s121ss1T2T正反向旋轉(zhuǎn)磁場的合成轉(zhuǎn)矩特性正反向旋轉(zhuǎn)磁場的合成轉(zhuǎn)矩特性合成轉(zhuǎn)矩合成轉(zhuǎn)矩s起動(dòng)轉(zhuǎn)矩起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為零。為零。01s22s21s（正向）（正向）（反向）（反向）正正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)反反分析：分析：1 1）轉(zhuǎn)子靜止時(shí)，

5、）轉(zhuǎn)子靜止時(shí)，n=0,S=1n=0,S=1，合成轉(zhuǎn)矩為，合成轉(zhuǎn)矩為0 0。單。單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)無起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，故單相異步電動(dòng)機(jī)相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)無起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，故單相異步電動(dòng)機(jī)不能自行起動(dòng)。三相異步電動(dòng)機(jī)電源斷一相，不能自行起動(dòng)。三相異步電動(dòng)機(jī)電源斷一相，相當(dāng)于一臺(tái)單相異步電動(dòng)機(jī)，故不能起動(dòng)。相當(dāng)于一臺(tái)單相異步電動(dòng)機(jī)，故不能起動(dòng)。分相式單相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的必要條件方法分相式單相異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的必要條件方法: : 定子具有空間不同相位的兩套繞組。定子具有空間不同相位的兩套繞組。 兩套繞組中通入不同相位的交流電流。兩套繞組中通入不同相位的交流電流。 通?？扇煞N方法：通?？扇煞N方法： 副繞組中串入適當(dāng)電阻。副繞

6、組中串入適當(dāng)電阻。 副繞組采用的導(dǎo)線比主繞組的截面細(xì)，匝數(shù)副繞組采用的導(dǎo)線比主繞組的截面細(xì)，匝數(shù)比主繞組少比主繞組少 。電容分相式起動(dòng)電容分相式起動(dòng)二、單相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)二、單相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)KDU1I2ICWSTW: 主繞組（工作繞組）主繞組（工作繞組）ST：啟動(dòng)繞組：啟動(dòng)繞組K：離心開關(guān)：離心開關(guān)AXAXWSTAXAXKDU1I2ICWSTU1I2I12接近接近90電容分相式單相異步電容分相式單相異步 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)原理電動(dòng)機(jī)起動(dòng)原理1it2i 45t 0 t ABBAo0 t ABBA 90t 0 t ABBA兩相旋轉(zhuǎn)磁場兩相旋轉(zhuǎn)磁場動(dòng)畫動(dòng)畫450900iBiAmIit O啟動(dòng)時(shí)開關(guān)啟動(dòng)

7、時(shí)開關(guān)K閉合，使兩繞組電流相位差約閉合，使兩繞組電流相位差約為為90，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，電機(jī)轉(zhuǎn)起來；，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，電機(jī)轉(zhuǎn)起來；轉(zhuǎn)動(dòng)正常以后離心開關(guān)被甩開，啟動(dòng)繞組被轉(zhuǎn)動(dòng)正常以后離心開關(guān)被甩開，啟動(dòng)繞組被切斷，而電機(jī)仍按原方向繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。切斷，而電機(jī)仍按原方向繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。工作原理工作原理KDU1I2ICWSTAXAXABBiAiBA 12 將開關(guān)將開關(guān)S合在位置合在位置1，電容，電容C與與B繞組串聯(lián)，電流繞組串聯(lián)，電流 iB較較iA超前近超前近90 ；當(dāng)將；當(dāng)將S切換到位置切換到位置2，電容，電容C與與A繞組串聯(lián)，電流繞組串聯(lián)，電流iA 較較iB 超超前近前近90 。這樣就改變了旋轉(zhuǎn)磁。這樣就

8、改變了旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的場的轉(zhuǎn)向，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的反轉(zhuǎn)。反轉(zhuǎn)。i 1 2定子定子繞組繞組鼠籠式鼠籠式轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子短路短路環(huán)環(huán)極掌極掌(極靴極靴) 當(dāng)電流當(dāng)電流i 流過定子繞組時(shí)，產(chǎn)生了一部流過定子繞組時(shí)，產(chǎn)生了一部分磁分磁通通 1 ，同時(shí)產(chǎn)生的另一部分磁通與短路環(huán)，同時(shí)產(chǎn)生的另一部分磁通與短路環(huán)作用作用生成了磁通生成了磁通 2 。由于短路環(huán)中感應(yīng)電流的。由于短路環(huán)中感應(yīng)電流的阻礙阻礙作用，使得作用，使得 2在相位上滯后在相位上滯后 1 ，從而在電，從而在電動(dòng)機(jī)動(dòng)機(jī)定子極掌上形成一個(gè)向短路環(huán)方向移動(dòng)的定子極掌上形成一個(gè)向短路環(huán)方向移動(dòng)的磁場，使轉(zhuǎn)子獲得所需的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。磁場，使轉(zhuǎn)子獲得所

9、需的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。 罩極式單相電機(jī)罩極式單相電機(jī)定子定子磁極磁極轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子短路短路環(huán)環(huán) 定子通入電流以后，部分磁定子通入電流以后，部分磁通穿過短路環(huán)，并在其中產(chǎn)生通穿過短路環(huán)，并在其中產(chǎn)生感應(yīng)電流。短路環(huán)中的電流阻感應(yīng)電流。短路環(huán)中的電流阻礙磁通的變化，致使有短路環(huán)礙磁通的變化，致使有短路環(huán)部分和沒有短路環(huán)部分產(chǎn)生的部分和沒有短路環(huán)部分產(chǎn)生的磁通有了相位差，從而形成旋磁通有了相位差，從而形成旋轉(zhuǎn)磁場，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)起來。轉(zhuǎn)磁場，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)起來。 圖中電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向：順時(shí)針圖中電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向：順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。因?yàn)闆]有短路環(huán)部分的磁通比有短路環(huán)部分的旋轉(zhuǎn)。因?yàn)闆]有短路環(huán)部分的磁通比有短路環(huán)部分的磁通領(lǐng)先。磁通領(lǐng)先。

10、 單相異步電動(dòng)機(jī)的功率小，主要制成小型電機(jī)。它的應(yīng)用單相異步電動(dòng)機(jī)的功率小，主要制成小型電機(jī)。它的應(yīng)用非常廣泛，如家用電器（洗衣機(jī)、電冰箱、電風(fēng)扇）、電動(dòng)非常廣泛，如家用電器（洗衣機(jī)、電冰箱、電風(fēng)扇）、電動(dòng)工具（如手電鉆）、醫(yī)用器械、自動(dòng)化儀表等。工具（如手電鉆）、醫(yī)用器械、自動(dòng)化儀表等。 三、單相電機(jī)的使用三、單相電機(jī)的使用 三相異步電動(dòng)機(jī)的單相運(yùn)行三相異步電動(dòng)機(jī)的單相運(yùn)行 三相異步電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過程中，若其中一相和電三相異步電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過程中，若其中一相和電源斷開，則變成單相運(yùn)行。此時(shí)和單相電機(jī)一樣，源斷開，則變成單相運(yùn)行。此時(shí)和單相電機(jī)一樣，電機(jī)仍會(huì)按原來方向運(yùn)轉(zhuǎn)。但若負(fù)載不變，三相供電機(jī)

11、仍會(huì)按原來方向運(yùn)轉(zhuǎn)。但若負(fù)載不變，三相供電變?yōu)閱蜗喙╇?，電流將變大，?dǎo)致電機(jī)過熱。使電變?yōu)閱蜗喙╇?，電流將變大，?dǎo)致電機(jī)過熱。使用中要特別注意這種現(xiàn)象；三相異步電動(dòng)機(jī)若在啟用中要特別注意這種現(xiàn)象；三相異步電動(dòng)機(jī)若在啟動(dòng)前有一相斷電，和單相電機(jī)一樣將不能啟動(dòng)。此動(dòng)前有一相斷電，和單相電機(jī)一樣將不能啟動(dòng)。此時(shí)只能聽到嗡嗡聲，長時(shí)間啟動(dòng)不了，也會(huì)過熱，時(shí)只能聽到嗡嗡聲，長時(shí)間啟動(dòng)不了，也會(huì)過熱，必須趕快排除故障。必須趕快排除故障。 同步電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)同步電機(jī)的主要結(jié)構(gòu) 與感應(yīng)電機(jī)一樣，同步電機(jī)也是由定子與感應(yīng)電機(jī)一樣，同步電機(jī)也是由定子及轉(zhuǎn)子兩大部分所組成，定子上有三相及轉(zhuǎn)子兩大部分所組成，定子上有

12、三相交流繞組；轉(zhuǎn)子上則有勵(lì)磁繞組，通入交流繞組；轉(zhuǎn)子上則有勵(lì)磁繞組，通入直流電流后，能產(chǎn)生磁場。直流電流后，能產(chǎn)生磁場。 定子：定子： 同步電機(jī)的定子有時(shí)也稱為電樞，由定同步電機(jī)的定子有時(shí)也稱為電樞，由定子鐵芯、電樞三相繞組、機(jī)座和端蓋等子鐵芯、電樞三相繞組、機(jī)座和端蓋等部件所組成。部件所組成。 同步電機(jī)的定子鐵芯是由硅鋼片沖制后同步電機(jī)的定子鐵芯是由硅鋼片沖制后疊裝而成。當(dāng)大型同步電機(jī)沖片外圓的疊裝而成。當(dāng)大型同步電機(jī)沖片外圓的直徑大于直徑大于1m時(shí)，由于材料標(biāo)準(zhǔn)尺寸的限時(shí)，由于材料標(biāo)準(zhǔn)尺寸的限制，必須做成制，必須做成 扇形沖片，然后按圓周拼扇形沖片，然后按圓周拼合起來疊裝而成。合起來疊裝而

13、成。 如圖所示：如圖所示：轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子： 同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子有兩種結(jié)構(gòu)型式，即凸極同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子有兩種結(jié)構(gòu)型式，即凸極式和隱極式。這是根據(jù)定轉(zhuǎn)子之間的氣式和隱極式。這是根據(jù)定轉(zhuǎn)子之間的氣隙的分布情況來定義的。隙的分布情況來定義的。見圖：見圖：1）凸極式：有上圖可見，轉(zhuǎn)子有明顯的突出的）凸極式：有上圖可見，轉(zhuǎn)子有明顯的突出的磁極，氣隙分布不均勻。磁極，氣隙分布不均勻。2）隱極式：轉(zhuǎn)子作成圓柱形，氣隙均勻分布。）隱極式：轉(zhuǎn)子作成圓柱形，氣隙均勻分布。 區(qū)別：對于高速旋轉(zhuǎn)區(qū)別：對于高速旋轉(zhuǎn) 的同步電機(jī)，在轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的同步電機(jī)，在轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)上，我們采用隱極式，而對于低速旋轉(zhuǎn)的電機(jī)上，我們采用隱極式，而對于低速旋

14、轉(zhuǎn)的電機(jī)，由于轉(zhuǎn)子的圓周速度較低，離心力較小，故，由于轉(zhuǎn)子的圓周速度較低，離心力較小，故采用制造簡單、勵(lì)磁繞組集中安放的凸極式結(jié)采用制造簡單、勵(lì)磁繞組集中安放的凸極式結(jié)構(gòu)。構(gòu)。 大型同步發(fā)電機(jī)通常用汽輪機(jī)或水輪機(jī)作為原大型同步發(fā)電機(jī)通常用汽輪機(jī)或水輪機(jī)作為原動(dòng)機(jī)來拖動(dòng)，故前者稱為汽輪發(fā)電機(jī)，后者稱動(dòng)機(jī)來拖動(dòng)，故前者稱為汽輪發(fā)電機(jī)，后者稱為水輪發(fā)電機(jī)。為水輪發(fā)電機(jī)。汽輪發(fā)電機(jī)：轉(zhuǎn)速高，采用隱極式。汽輪發(fā)電機(jī)：轉(zhuǎn)速高，采用隱極式。水論發(fā)電機(jī)：轉(zhuǎn)速低，采用凸極式。水論發(fā)電機(jī)：轉(zhuǎn)速低，采用凸極式。 12.2.3 冷卻問題簡述冷卻問題簡述 ： 在中、小型電機(jī)中，都采用空氣作為冷卻介質(zhì)在中、小型電機(jī)中，都

15、采用空氣作為冷卻介質(zhì)。當(dāng)電機(jī)的容量很大時(shí)，電機(jī)內(nèi)部的損耗及發(fā)。當(dāng)電機(jī)的容量很大時(shí)，電機(jī)內(nèi)部的損耗及發(fā)熱量迅速增加，冷卻問題顯得格外重要，此時(shí)熱量迅速增加，冷卻問題顯得格外重要，此時(shí)必須加強(qiáng)通風(fēng)或采用其他的冷卻方式。必須加強(qiáng)通風(fēng)或采用其他的冷卻方式。 1）在大型汽輪發(fā)電機(jī)中，為了提高其冷卻效）在大型汽輪發(fā)電機(jī)中，為了提高其冷卻效率，往往用氫氣冷卻，是氫氣與空氣混合后，率，往往用氫氣冷卻，是氫氣與空氣混合后，有爆炸危險(xiǎn)，必須有一套控制設(shè)備來保證外界有爆炸危險(xiǎn)，必須有一套控制設(shè)備來保證外界空氣不會(huì)滲入到電機(jī)內(nèi)部?？諝獠粫?huì)滲入到電機(jī)內(nèi)部。 目前在更大容量的發(fā)電機(jī)中，可以采用導(dǎo)線內(nèi)目前在更大容量的發(fā)電機(jī)

16、中，可以采用導(dǎo)線內(nèi)部直接冷卻。例如采用空心導(dǎo)體（如圖），冷部直接冷卻。例如采用空心導(dǎo)體（如圖），冷卻介質(zhì)直接在導(dǎo)體中流通而把熱量帶走，這樣卻介質(zhì)直接在導(dǎo)體中流通而把熱量帶走，這樣能更有效地降低電機(jī)的溫升。所采用的冷卻介能更有效地降低電機(jī)的溫升。所采用的冷卻介質(zhì)一般有氫氣質(zhì)一般有氫氣 及水等。及水等。 同步電機(jī)的額定值同步電機(jī)的額定值同步電機(jī)的額定值有：同步電機(jī)的額定值有：1）額定電壓：）額定電壓：是指在正常運(yùn)行時(shí)，按照制是指在正常運(yùn)行時(shí)，按照制造廠的規(guī)定，定子三相繞組上的造廠的規(guī)定，定子三相繞組上的線電壓線電壓。電壓的單位用。電壓的單位用V V或或kVkV表示。表示。2 2）額定電流：）額定電

17、流：流過定子繞組的線電流流過定子繞組的線電流 。3 3）額定功率：）額定功率：是指在正常運(yùn)行時(shí)，電機(jī)的是指在正常運(yùn)行時(shí)，電機(jī)的輸出功率輸出功率 。A：對于發(fā)電機(jī)而言：輸出的是電功率。對于發(fā)電機(jī)而言：輸出的是電功率。B：對于電動(dòng)機(jī)而言：輸出的是機(jī)械功率。對于電動(dòng)機(jī)而言：輸出的是機(jī)械功率。單位是單位是KW。4. 4. 相數(shù)相數(shù)m m ：一般一般m=3m=3。5. 5. 額定頻率額定頻率: :我國額定工業(yè)頻率規(guī)定我國額定工業(yè)頻率規(guī)定 =50 =50Hz.Hz.310cos3NNNNIUP310cos3NNNNNIUPNf 6）額定轉(zhuǎn)速：）額定轉(zhuǎn)速：額定轉(zhuǎn)速即為電機(jī)的同步額定轉(zhuǎn)速即為電機(jī)的同步速，在一

18、定極數(shù)及頻率時(shí)，它的轉(zhuǎn)速是速，在一定極數(shù)及頻率時(shí)，它的轉(zhuǎn)速是定值。定值。pfnNN60交流電機(jī)分：交流電機(jī)分：同步電機(jī)同步電機(jī)-n=ns(ns為同步轉(zhuǎn)速）為同步轉(zhuǎn)速） 異步電異步電機(jī)機(jī)-n ns一、同步電機(jī)分類：一、同步電機(jī)分類：旋轉(zhuǎn)電樞式：電樞旋轉(zhuǎn)，主極固定，因電樞功率旋轉(zhuǎn)電樞式：電樞旋轉(zhuǎn)，主極固定，因電樞功率不易由滑動(dòng)部分送出，只適于較小容量發(fā)電機(jī)，不易由滑動(dòng)部分送出，只適于較小容量發(fā)電機(jī)，實(shí)用少。實(shí)用少。旋轉(zhuǎn)磁極式：磁極旋轉(zhuǎn)，電樞固定，電樞功率由旋轉(zhuǎn)磁極式：磁極旋轉(zhuǎn)，電樞固定，電樞功率由靜止部分送出，可傳送較大功率，實(shí)用廣，是同靜止部分送出，可傳送較大功率，實(shí)用廣，是同步發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

19、型式。步發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)型式。同步電機(jī)同步電機(jī) 同步電機(jī)的基本工作原理同步電機(jī)的基本工作原理旋轉(zhuǎn)磁極式旋轉(zhuǎn)磁極式隱極隱極式轉(zhuǎn)子：不計(jì)齒槽時(shí)氣隙均勻；機(jī)械強(qiáng)度高，適用于高轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)子：不計(jì)齒槽時(shí)氣隙均勻；機(jī)械強(qiáng)度高，適用于高轉(zhuǎn)速；一般用于汽輪發(fā)電機(jī)；外形細(xì)長。速；一般用于汽輪發(fā)電機(jī)；外形細(xì)長。凸極凸極式轉(zhuǎn)子：氣隙不均勻，極弧下較小，極間較大；機(jī)械強(qiáng)度式轉(zhuǎn)子：氣隙不均勻，極弧下較小，極間較大；機(jī)械強(qiáng)度比隱極機(jī)低，適用于低轉(zhuǎn)速；一般用于水輪發(fā)電機(jī)，外形扁盤比隱極機(jī)低，適用于低轉(zhuǎn)速；一般用于水輪發(fā)電機(jī)，外形扁盤形。形。二、二、隱極隱極同步電機(jī)（同步電機(jī)（只有臥式支撐）只有臥式支撐）1、隱極式轉(zhuǎn)子隱極式轉(zhuǎn)子

20、結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： 隱極式隱極式轉(zhuǎn)子上轉(zhuǎn)子上沒有凸出的磁極沒有凸出的磁極，如圖，如圖6-1所示。沿所示。沿著轉(zhuǎn)子本體圓周表面上，開有許多槽著轉(zhuǎn)子本體圓周表面上，開有許多槽，槽中嵌放勵(lì)磁繞組。在轉(zhuǎn)子表面約，槽中嵌放勵(lì)磁繞組。在轉(zhuǎn)子表面約1/3部分沒有開槽，構(gòu)成部分沒有開槽，構(gòu)成所謂大齒，所謂大齒，是磁極的中心區(qū)。勵(lì)磁繞組通入勵(lì)磁是磁極的中心區(qū)。勵(lì)磁繞組通入勵(lì)磁電流后，沿轉(zhuǎn)子圓周也電流后，沿轉(zhuǎn)子圓周也會(huì)出現(xiàn)會(huì)出現(xiàn) N 極極和和 S 極。極。圖圖6-1 隱極式隱極式轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子2 2、隱極式隱極式轉(zhuǎn)子特點(diǎn)：在大容量高轉(zhuǎn)速汽輪發(fā)電機(jī)中，轉(zhuǎn)子圓周線速度極高轉(zhuǎn)子特點(diǎn)：在大容量高轉(zhuǎn)速汽輪發(fā)電機(jī)中，轉(zhuǎn)子圓周線速度極高，

21、最大可達(dá)，最大可達(dá)170170米米/ /秒。為了減小轉(zhuǎn)子本體及轉(zhuǎn)子上的各部件所承受的巨大離秒。為了減小轉(zhuǎn)子本體及轉(zhuǎn)子上的各部件所承受的巨大離心力，大型汽輪發(fā)電機(jī)都做成細(xì)長的隱極式圓柱體轉(zhuǎn)子?？紤]到轉(zhuǎn)子冷卻和心力，大型汽輪發(fā)電機(jī)都做成細(xì)長的隱極式圓柱體轉(zhuǎn)子?？紤]到轉(zhuǎn)子冷卻和強(qiáng)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。強(qiáng)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。 轉(zhuǎn)子長度轉(zhuǎn)子長度/ /直徑直徑=2.5=2.5 6.56.5，且容量愈大比值愈大。，且容量愈大比值愈大。3、汽輪發(fā)電機(jī)汽輪發(fā)電機(jī) 主要結(jié)構(gòu)部件有：定子、轉(zhuǎn)主要結(jié)構(gòu)部件有：定子、轉(zhuǎn)子、端蓋和軸承。子、端蓋和軸承。 定子定子定

22、子大體上與異步電機(jī)相同定子大體上與異步電機(jī)相同，定子鐵心由，定子鐵心由0.35mm-0.5mm0.35mm-0.5mm或其它厚度的電工鋼片疊成或其它厚度的電工鋼片疊成。圖圖6-2 汽輪發(fā)電機(jī)汽輪發(fā)電機(jī) 三、凸極同步電機(jī)（臥式、立式支撐）三、凸極同步電機(jī)（臥式、立式支撐）1支撐：臥式、立式支撐。立式水輪發(fā)電機(jī)據(jù)推力軸承的不同安放位置又分：支撐：臥式、立式支撐。立式水輪發(fā)電機(jī)據(jù)推力軸承的不同安放位置又分：懸式（推力軸承在轉(zhuǎn)子上部）、傘式。懸式（推力軸承在轉(zhuǎn)子上部）、傘式。2、水輪發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)是：極數(shù)多，直徑大，軸向長度短，整個(gè)轉(zhuǎn)子在外形上、水輪發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)是：極數(shù)多，直徑大，軸向長度短，整個(gè)轉(zhuǎn)子在

23、外形上與汽輪發(fā)電機(jī)大不相同。大多數(shù)水輪發(fā)電機(jī)為立式。與汽輪發(fā)電機(jī)大不相同。大多數(shù)水輪發(fā)電機(jī)為立式。3、定子：水輪發(fā)電機(jī)的直徑很大，定子鐵心由扇形電工鋼片拼裝疊成。為了、定子：水輪發(fā)電機(jī)的直徑很大，定子鐵心由扇形電工鋼片拼裝疊成。為了散熱的需要，定子鐵心中留有徑向通風(fēng)溝。散熱的需要，定子鐵心中留有徑向通風(fēng)溝。4、轉(zhuǎn)子：水輪發(fā)電機(jī)由于水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速較低，要發(fā)出工頻電能，發(fā)電機(jī)、轉(zhuǎn)子：水輪發(fā)電機(jī)由于水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速較低，要發(fā)出工頻電能，發(fā)電機(jī)的極數(shù)就比較多，做成凸極式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)工藝上較為簡單。凸極式轉(zhuǎn)子上的極數(shù)就比較多，做成凸極式轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)工藝上較為簡單。凸極式轉(zhuǎn)子上有明顯凸出的成對磁極和勵(lì)磁線圈，如有明顯凸

24、出的成對磁極和勵(lì)磁線圈，如圖圖所示。所示。轉(zhuǎn)子鐵心：由厚度為轉(zhuǎn)子鐵心：由厚度為13mm的鋼片疊成；磁極兩端有磁極壓板，用來壓的鋼片疊成；磁極兩端有磁極壓板，用來壓緊磁極沖片和固定磁極繞組。有些發(fā)電機(jī)磁極的極靴上開有一些槽，槽緊磁極沖片和固定磁極繞組。有些發(fā)電機(jī)磁極的極靴上開有一些槽，槽內(nèi)放上銅條，并用端環(huán)將所有銅條連在一起構(gòu)成阻尼繞組，其作用是用內(nèi)放上銅條，并用端環(huán)將所有銅條連在一起構(gòu)成阻尼繞組，其作用是用來抑制短路電流和減弱來抑制短路電流和減弱電機(jī)振蕩，在電動(dòng)機(jī)中電機(jī)振蕩，在電動(dòng)機(jī)中作為起動(dòng)繞組用。作為起動(dòng)繞組用。勵(lì)磁繞組：勵(lì)磁線圈中勵(lì)磁繞組：勵(lì)磁線圈中通過直流勵(lì)磁電流后，通過直流勵(lì)磁電流后

25、，每個(gè)磁極就出現(xiàn)一定的每個(gè)磁極就出現(xiàn)一定的極性，相鄰磁極交替為極性，相鄰磁極交替為 N 極和極和 S 極。極。圖圖 凸極式凸極式轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子同步電機(jī)的運(yùn)行原理同步電機(jī)的運(yùn)行原理 一、工作原理一、工作原理1 1、定子上：三相繞組、定子上：三相繞組，空間互差，空間互差1201200 0電角度電角度，匝數(shù)相等，匝數(shù)相等 轉(zhuǎn)子上：轉(zhuǎn)子上：I If f, ,由由轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子N N極出來極出來氣隙氣隙定子鐵心定子鐵心氣隙氣隙轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子子S S極極原動(dòng)機(jī)原動(dòng)機(jī)n n逆時(shí)針恒速旋逆時(shí)針恒速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)定子上導(dǎo)體切割定子上導(dǎo)體切割磁力線磁力線產(chǎn)生產(chǎn)生e e 2.2. 同步電動(dòng)機(jī)基本工作原理同步電動(dòng)機(jī)基本工作原理0nTNSSNn0

26、n 電樞繞組通入三相交流電流后，氣隙中產(chǎn)生電樞旋電樞繞組通入三相交流電流后，氣隙中產(chǎn)生電樞旋轉(zhuǎn)磁場，其旋轉(zhuǎn)磁場的速度為同步速度：轉(zhuǎn)磁場，其旋轉(zhuǎn)磁場的速度為同步速度： 當(dāng)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組通入直流電流后，在同一氣隙中，當(dāng)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組通入直流電流后，在同一氣隙中，雙呈現(xiàn)出一個(gè)轉(zhuǎn)子磁場，其大小及極性固定，極對雙呈現(xiàn)出一個(gè)轉(zhuǎn)子磁場，其大小及極性固定，極對數(shù)與電樞旋轉(zhuǎn)磁場相同，為一恒定直流磁場，這兩數(shù)與電樞旋轉(zhuǎn)磁場相同，為一恒定直流磁場，這兩個(gè)磁場相互作用（磁極吸引力作用），從而使轉(zhuǎn)子個(gè)磁場相互作用（磁極吸引力作用），從而使轉(zhuǎn)子被電樞旋轉(zhuǎn)磁場拖著以相同的速度一起旋轉(zhuǎn)。被電樞旋轉(zhuǎn)磁場拖著以相同的速度一起旋轉(zhuǎn)。同

27、步電機(jī)的磁場：同步電機(jī)的磁場：一部分是由定子電流提供的（輔助磁場）一部分是由定子電流提供的（輔助磁場）另一部分是轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組提供的（稱主磁場）。另一部分是轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組提供的（稱主磁場）。由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速相同，所以這兩個(gè)磁場在空間上是相由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速相同，所以這兩個(gè)磁場在空間上是相對靜止的，氣隙磁場是這兩個(gè)磁場的合成。當(dāng)輸入的三相交流對靜止的，氣隙磁場是這兩個(gè)磁場的合成。當(dāng)輸入的三相交流電壓一定時(shí)，這個(gè)合成磁場也基本上是恒定的。所以改變轉(zhuǎn)子電壓一定時(shí)，這個(gè)合成磁場也基本上是恒定的。所以改變轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁電流，使轉(zhuǎn)子磁通的大小相應(yīng)改變，則定子磁通出會(huì)直流勵(lì)磁電流，使轉(zhuǎn)子磁通的大小相應(yīng)改

28、變，則定子磁通出會(huì)隨之改變，定子勵(lì)磁電流也要隨之作相應(yīng)改變。功率因數(shù)也會(huì)隨之改變，定子勵(lì)磁電流也要隨之作相應(yīng)改變。功率因數(shù)也會(huì)隨之改變。隨之改變。調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流，同步電機(jī)的勵(lì)磁全部由轉(zhuǎn)子勵(lì)磁提供，電樞調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流，同步電機(jī)的勵(lì)磁全部由轉(zhuǎn)子勵(lì)磁提供，電樞繞組不從交流電網(wǎng)中吸取無功勵(lì)磁電流，定子電流與外加電壓同繞組不從交流電網(wǎng)中吸取無功勵(lì)磁電流，定子電流與外加電壓同相，同步電動(dòng)機(jī)相當(dāng)于一個(gè)純電阻負(fù)載，稱其為正常勵(lì)磁。相，同步電動(dòng)機(jī)相當(dāng)于一個(gè)純電阻負(fù)載，稱其為正常勵(lì)磁。當(dāng)轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁小于正常勵(lì)磁，則同步電動(dòng)機(jī)的電樞將從交流電當(dāng)轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁小于正常勵(lì)磁，則同步電動(dòng)機(jī)的電樞將從交流電網(wǎng)中吸取無功勵(lì)

29、磁電流，使交流電流滯后交流電壓，同步電動(dòng)機(jī)網(wǎng)中吸取無功勵(lì)磁電流，使交流電流滯后交流電壓，同步電動(dòng)機(jī)相當(dāng)于一個(gè)感性負(fù)載，稱欠勵(lì)。相當(dāng)于一個(gè)感性負(fù)載，稱欠勵(lì)。當(dāng)轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁大于正常勵(lì)磁，則多余的無功能量時(shí)會(huì)通過電樞當(dāng)轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁大于正常勵(lì)磁，則多余的無功能量時(shí)會(huì)通過電樞交流繞組饋回電網(wǎng)，表現(xiàn)為電樞交流電流超前交流電壓，同步電交流繞組饋回電網(wǎng)，表現(xiàn)為電樞交流電流超前交流電壓，同步電動(dòng)機(jī)相當(dāng)于一個(gè)容性負(fù)載，稱過勵(lì)。動(dòng)機(jī)相當(dāng)于一個(gè)容性負(fù)載，稱過勵(lì)。根據(jù)過勵(lì)這一基本原理，同步電動(dòng)機(jī)常用來補(bǔ)償電網(wǎng)的無功功率根據(jù)過勵(lì)這一基本原理，同步電動(dòng)機(jī)常用來補(bǔ)償電網(wǎng)的無功功率因數(shù)，使電網(wǎng)功率因數(shù)提高接近于因數(shù)，使電網(wǎng)功率因數(shù)提高接近于1 1。同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)一、異步起動(dòng)方法：一、異步起動(dòng)方法： 同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)不同于異步電動(dòng)機(jī)的同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)不同于異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方式，它有非常特殊的地方，如圖啟動(dòng)方式，它有非常特殊的地方，如圖所示：所示： 即：即：轉(zhuǎn)子繞組加入直流勵(lì)磁以后，在氣轉(zhuǎn)子繞組加入直流勵(lì)磁以后，在氣隙中生成靜止的轉(zhuǎn)子磁場。當(dāng)在定子