《电机学》课程电子教案（PPT课件讲稿）第六章 同步电机的稳态分析

第六章同步电机的稳态分析 无法显示该图片 同步电机和感应电机同属于交流电机,与感应电机 的区别是同步电机的转子转速n与电网频率f之间 具有固定不变的关系n=n.=60,而感应电机的转 子转速n<n。 本章主要讲述同步发电机的工作原理、电磁关系, 导出基本方程、等效电路和相量图 分析同步发电机的运行特性,以及与电网的并联运 行和功率调节问题。 最后介绍同步电动机和同步补偿机

第六章 同步电机的稳态分析 ◼ 同步电机和感应电机同属于交流电机，与感应电机 的区别是同步电机的转子转速 n 与电网频率 f 之间 具有固定不变的关系 ，而感应电机的转 子转速 n＜ns。 ◼ 本章主要讲述同步发电机的工作原理、电磁关系， 导出基本方程、等效电路和相量图； ◼ 分析同步发电机的运行特性，以及与电网的并联运 行和功率调节问题。 ◼ 最后介绍同步电动机和同步补偿机。 p f n ns 60 = =

第六章同步电机的稳态分析 第一节同步电机的结构、工作原理和运行状态 第二节同步发电机的的空载和负载运行 第三节隐极同步发电机电压方程、相量图和等效电路 第四节凸极同步发电机电压方程和相量图 第五节同步发电机的功率和转矩方程 第六节同步电机参数的测定 第七节同步发电机的运行特性 第八节同步发电机与电网的并联运行 第九节同步电动机与同步补偿机

第一节 同步电机的结构、工作原理和运行状态 第二节 同步发电机的的空载和负载运行 第三节 隐极同步发电机电压方程、相量图和等效电路 第四节 凸极同步发电机电压方程和相量图 第五节 同步发电机的功率和转矩方程 第六节 同步电机参数的测定 第七节 同步发电机的运行特性 第八节 同步发电机与电网的并联运行 第九节 同步电动机与同步补偿机 第六章 同步电机的稳态分析

第一节同步电机的结构 工作原理和运行状态 同步电机的基本类型 ■二、同步电机的基本结构 ■三、同步发电机的工作原理 a四、同步电机的运行状态 ■五、同步电机的励磁方式 六、同步电机的铭牌数据

第一节 同步电机的结构 、 工作原理和运行状态 一、同步电机的基本类型 二、同步电机的基本结构 三、同步发电机的工作原理 四、同步电机的运行状态 五、同步电机的励磁方式 六、同步电机的铭牌数据

、同步电机的基本类型 按结构形式分(松式用于小量同步电型 转极式:用于高压、大容量同步电机 隐极式:转子圆柱形,气隙均匀 按磁极形状分 凸极式:转子有明显凸出的磁极,气隙不均匀 汽轮发电机:高速,转子隐极式,细长形 发电机按原动机不同分 水轮发电机:低速,转子凸极式短粗形 空冷—外冷:空气自然循环或风扇吹风强迫冷却 按冷却介质和 水冷—内冷:需进水管、出水管等 冷却方式分 氢冷—外冷或内冷:需密封系统,防爆防漏

一、同步电机的基本类型 ◼按结构形式分 转枢式：用于小容量同步电机 转极式：用于高压、大容量同步电机 ◼按磁极形状分 隐极式：转子圆柱形，气隙均匀 凸极式：转子有明显凸出的磁极，气隙不均匀 ◼发电机按原动机不同分 汽轮发电机：高速，转子隐极式, 细长形 水轮发电机：低速，转子凸极式, 短粗形 ◼按冷却介质和 冷却方式分 空冷—外冷：空气自然循环或风扇吹风强迫冷却 水冷—内冷：需进水管、出水管等 氢冷—外冷或内冷：需密封系统，防爆防漏

同步电机的基本结构 ()、隐极同步电机(卧式) 定子:包括定子铁心、定子绕组、机座、端盖等。 )、定子铁心:由0.5mm厚的硅钢片叠成,沿轴 向分成好几叠,每叠3~6cm,叠与叠之间留有宽 0.8~1cm的通风沟。 2)、定子绕组:由许多线圈按一定规律连接而成 大容量电机由于尺寸大,制成半匝式(线棒), 每个线棒由若干铜线并在一起,分成一排或两排, 两个线棒的一端焊在一起,即成一个线圈。 3)、机座:固定和支撑定子铁心,并形成风道

2)、定子绕组：由许多线圈按一定规律连接而成。 大容量电机由于尺寸大，制成半匝式（线棒）， 每个线棒由若干铜线并在一起，分成一排或两排， 两个线棒的一端焊在一起，即成一个线圈。 3)、机座：固定和支撑定子铁心，并形成风道。 二、同步电机的基本结构 (一)、隐极同步电机（卧式） 1)、定子铁心：由0.5mm厚的硅钢片叠成，沿轴 向分成好几叠，每叠3~6cm，叠与叠之间留有宽 0.8~1cm的通风沟。 1、定子：包括定子铁心、定子绕组、机座、端盖等

2、转子:包括转子铁心、励磁绕组、护环、风扇等。 、转子铁心:一般用整块的导磁性好的高强度合金 钢锻成,转子表面约2/3部分铣有轴向凹槽,用于嵌放 励磁绕组,不铣槽的约1/3部分形成大齿,即磁极。 2)、励磁绕组:用扁铜线绕成同心式线圈,嵌放在大 齿两侧的转子槽中,并用非磁性硬铝槽楔压紧 3)、护环:为使励磁绕组可靠地固定在转子上,绕组 端部还要套上用高强度非磁性钢锻成的护环

2)、励磁绕组：用扁铜线绕成同心式线圈，嵌放在大 齿两侧的转子槽中，并用非磁性硬铝槽楔压紧。 3)、护环：为使励磁绕组可靠地固定在转子上，绕组 端部还要套上用高强度非磁性钢锻成的护环。 1)、转子铁心：一般用整块的导磁性好的高强度合金 钢锻成，转子表面约2/3部分铣有轴向凹槽，用于嵌放 励磁绕组，不铣槽的约1/3部分形成大齿，即磁极。 2、转子：包括转子铁心、励磁绕组、护环、风扇等

(二)、凸极同步电机(卧式或立式) 卧式:同步电动机、同步补偿机和用内燃机或冲击式水轮 机拖动的同步发电机。 立式:低速、大容量水轮发电机和大型水泵用同步电动机。 1、定子:包括定子铁心、定子绕组、机座等。 1)、定子铁心:由0.5mm厚硅钢片叠成,因直径大, 般采用几片扇形硅钢片拼成一个圆形 2)、定子绕组:大、中容量凸极电机.用波绕组, 小容量凸极电机采用叠绕组 3)、机座:固定和支撑定子铁心,并形成风道 因直径大,通常采用分瓣机座

2)、定子绕组：大、中容量凸极电机采用波绕组， 小容量凸极电机采用叠绕组。 3)、机座：固定和支撑定子铁心，并形成风道。 因直径大，通常采用分瓣机座。 (二)、凸极同步电机（卧式或立式） 1)、定子铁心：由0.5mm厚硅钢片叠成，因直径大， 一般采用几片扇形硅钢片拼成一个圆形。 1、定子：包括定子铁心、定子绕组、机座等。 卧式：同步电动机、同步补偿机和用内燃机或冲击式水轮 机拖动的同步发电机。 立式：低速、大容量水轮发电机和大型水泵用同步电动机

2、转子:包括转子铁心、转轴、励磁绕组、阻尼绕组等。 、转子铁心:即磁极,采用T尾或鸠尾与磁轭连接, 磁轭与转轴间用转子支架支撑着,转子支架固定在转 轴上。 2)、转轴:用高强度钢锻成。因转速低,转子铁心与 转轴分开锻造。 3)、阻尼绕组:由插入磁极极靴槽中的铜条和两端的 端环焊成一个闭合绕组。在发电机不对称运行时,起 削弱负序旋转磁场,抑制转子机械振荡的作用

3)、阻尼绕组：由插入磁极极靴槽中的铜条和两端的 端环焊成一个闭合绕组。在发电机不对称运行时，起 削弱负序旋转磁场，抑制转子机械振荡的作用。 2)、转轴：用高强度钢锻成。因转速低，转子铁心与 转轴分开锻造。 1)、转子铁心：即磁极，采用T尾或鸠尾与磁轭连接， 磁轭与转轴间用转子支架支撑着，转子支架固定在转 轴上。 2、转子：包括转子铁心、转轴、励磁绕组、阻尼绕组等

4)、推力轴承: 悬式:推力轴承装在转子上面的上机架上,整个转子 悬吊着。机械稳定性好,但机组的轴向高度大,转速 较高的电机(150mi以上.用。 伞式:推力轴承装在转子下面的下机架上,整个转子 被托架着。机械稳定性差,但机组的轴向高度小,转 速较低的电机(125r/mn以下)采用

4)、推力轴承： 悬式：推力轴承装在转子上面的上机架上，整个转子 悬吊着。机械稳定性好，但机组的轴向高度大，转速 较高的电机(150r/min以上)采用。 伞式：推力轴承装在转子下面的下机架上，整个转子 被托架着。机械稳定性差，但机组的轴向高度小，转 速较低的电机(125r/min以下)采用

同步发电机的工作原理 定子上装有三相对称绕组互差120°电角度。 转子上安放直流励磁绕组。 B A C 紫色为流入 集电环 红色为流出 电刷 设转子 顺时针旋转

定子上装有三相对称绕组互差120°电角度。 转子上安放直流励磁绕组。 A B C S N 设转子 顺时针旋转 紫色为流入 红色为流出 ns 三、同步发电机的工作原理 + - 集电环 电刷