電子課件《電機變壓器原理與維修》B021158課題七同步電機

1、課題七同步電機任務(wù) 同步電動機的認識任務(wù) 同步發(fā)電機的認識任務(wù) 同步發(fā)電機的認識學(xué)習(xí)目標 了解同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)。 熟悉同步發(fā)電機的工作原理。 掌握同步發(fā)電機的勵磁方式。 熟悉同步發(fā)電機的銘牌數(shù)據(jù)。任務(wù)引入本任務(wù)的主要內(nèi)容是通過學(xué)習(xí)了解同步發(fā)電機的基本結(jié)構(gòu)、 勵磁方式和銘牌數(shù)據(jù)； 同時掌握同步發(fā)電機的工作原理， 進而掌握同步發(fā)電機并網(wǎng)運行的操作實驗。相關(guān)知識一、 同步發(fā)電機的基本結(jié)構(gòu)同步發(fā)電機和其他類型的旋轉(zhuǎn)電機一樣， 由固定的定子和可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子兩大部分組成。同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)形式有兩種， 一種是旋轉(zhuǎn)電樞式， 即將三相繞組裝在轉(zhuǎn)子上， 磁極裝在定子上； 另一種是旋轉(zhuǎn)磁極式， 它與前者相反， 把磁極

2、裝在轉(zhuǎn)子上， 三相繞組裝在定子上。 由于旋轉(zhuǎn)磁極式同步發(fā)電機的勵磁繞組的電壓、 電流、 容量比較小， 便于從電刷和集電環(huán)上引入， 所以旋轉(zhuǎn)磁極式已經(jīng)成為同步發(fā)電機的基本結(jié)構(gòu)形式。旋轉(zhuǎn)磁極式同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)模型磁極定子鐵心定子繞組勵磁繞組 凸極式轉(zhuǎn)子凸極式同步發(fā)電機的結(jié)構(gòu)簡圖定子轉(zhuǎn)子 水輪發(fā)電機的結(jié)構(gòu)圖和實物圖定子轉(zhuǎn)子勵磁機 隱極式轉(zhuǎn)子汽輪發(fā)電機的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)和實物圖二、 同步發(fā)電機的工作原理（） 轉(zhuǎn)子上裝有勵磁繞組， 當勵磁繞組中通入直流電流時， 就在氣隙中產(chǎn)生恒定的主極磁場， 其磁路如圖所示中虛線所示。（） 若用原動機驅(qū)動發(fā)電機轉(zhuǎn)子恒速旋轉(zhuǎn)時， 主極磁場就隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動在氣隙中形成旋轉(zhuǎn)磁場。（）

3、 同步發(fā)電機的定子上裝有三相對稱交流繞組， （ 圖中繞組均畫在各相繞組軸線上） 。同步發(fā)電機的工作原理 （） 該旋轉(zhuǎn)磁場切割定子三相繞組時， 在定子繞組中就會感應(yīng)出三相對稱交變電動勢，如圖所示。 每相感應(yīng)電動勢的有效值為：式中 f電源頻率； 每極平均磁通； N繞組總導(dǎo)體數(shù)； kw繞組系數(shù)。三相對稱交變電動勢三、 同步發(fā)電機的勵磁方式同步發(fā)電機運行時， 必須在勵磁繞組中通入直流電來勵磁， 獲得勵磁電流的方法稱為勵磁方式。 目前同步發(fā)電機采用的勵磁方式分為兩大類： 一類是用直流發(fā)電機作為勵磁電源的直流勵磁機勵磁系統(tǒng)； 另一類是用硅整流裝置將交流電轉(zhuǎn)化成直流電后供給勵磁的整流器勵磁系統(tǒng)。 四、 同步

4、發(fā)電機的型號和額定數(shù)據(jù)同步發(fā)電機的銘牌如圖所示。同步發(fā)電機的銘牌任務(wù) 同步電動機的認識學(xué)習(xí)目標 了解同步電動機的結(jié)構(gòu)。 掌握同步電動機的工作原理。 掌握同步電動機的啟動方法。任務(wù)引入本任務(wù)的主要內(nèi)容是學(xué)習(xí)了解同步電動機的基本結(jié)構(gòu)， 同時掌握同步電動機的工作原理， 進而掌握同步電動機的啟動方法和相關(guān)的操作技能。相關(guān)知識一、 同步電動機的基本結(jié)構(gòu)與直流電動機、 異步電動機一樣， 同步電動機也是由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成。常見的同步電動機的外形 定子同步電動機的定子與異步電動機的定子結(jié)構(gòu)基本相同， 由機座、 定子鐵心、 電樞繞組等組成。 對于大型同步電動機， 由于尺寸太大， 硅鋼片常制成扇形， 然后對

5、成圓形。 轉(zhuǎn)子由磁極、 轉(zhuǎn)軸、 阻尼繞組、 滑環(huán)、 電刷等組成， 在電刷和滑環(huán)通入直流電勵磁， 產(chǎn)生固定磁極。 根據(jù)容量大小和轉(zhuǎn)速高低轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分凸極式和隱極式兩種。同步電動機結(jié)構(gòu)示意圖） 凸極式） 隱極式） 實物圖3同步電動機的額定數(shù)據(jù)額定容量 PN：指電動機軸上輸出的有功功率，單位為 kW。額定電壓 UN：指定子三相繞組上的線電壓，單位為 V。額定電流 IN：指電動機額定運行時，流過定子繞組的線電流，單位為 A。額定轉(zhuǎn)速 nN：指電動機額定運行時的同步轉(zhuǎn)速，單位為 r/min。額定功率因數(shù) cosN：指電動機額定運行時的功率因數(shù)。額定頻率 fN：指電動機額定運行規(guī)定的頻率，單位為 Hz。額定

6、效率 N：指電動機額定運行時的效率。額定勵磁電壓 UfN：指電動機額定運行時的勵磁電壓，單位為 V。額定勵磁電流 IfN ：指電動機額定運行時的勵磁電流，單位為 A。二、同步電動機的工作原理1工作原理同步電動機的定子三相繞組中通入對稱三相交流電時，對稱的三相繞組中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，當轉(zhuǎn)子的勵磁繞組通入勵磁電流時，轉(zhuǎn)子好像一個“磁鐵”，在旋轉(zhuǎn)磁場的帶動下旋轉(zhuǎn)。這時，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速相等。在轉(zhuǎn)子繞組加上直流勵磁，轉(zhuǎn)子將在定子旋轉(zhuǎn)磁場的帶動下，帶動負載沿定子磁場的方向以相同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n與定子電源頻率f、磁極對數(shù)p之間應(yīng)滿足：上式表明，同步電動機的轉(zhuǎn)速與頻率之間將保持嚴格不變的關(guān)系，當電源頻率 f 不變時，轉(zhuǎn)速恒為同步轉(zhuǎn)速，與負載大小無關(guān)。 同步電動機工作原理示意圖三、 同步電動機的啟動同步電動機的定、 轉(zhuǎn)子通電， 定子三相繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場， 轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生恒定磁場。 假設(shè)啟動瞬間， 定、 轉(zhuǎn)子磁極的相對位置如圖 所示。在一個周期內(nèi)， 作用在同步電動機轉(zhuǎn)子上的平均啟動轉(zhuǎn)矩為零。 所以， 同步電動機就不能自行啟動。 同步電動機啟動時定子磁場對轉(zhuǎn)子磁場的作用） 定、 轉(zhuǎn)子磁極的相對位置一） 定、 轉(zhuǎn)子磁極的相對位置二 輔助電動機啟動法輔助電動機啟動法是選用一臺與同步電動機極數(shù)相同的小型異步電動機作為輔助電動機。 變頻啟