同步電機的基本工作原理與結(jié)構(gòu)

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1、6.1同步電機的基本工作原理與結(jié)構(gòu)6.2同步發(fā)電機的空載運行6.3同步發(fā)電機的電樞反應(yīng)6.4同步發(fā)電機的負(fù)載運行6.5同步發(fā)電機的并聯(lián)運行6.6同步電動機和同步調(diào)相機思考題與習(xí)題同步電機是交流旋轉(zhuǎn)電機的一種,因其轉(zhuǎn)速恒等于同步速機時得名。同步電機主要用作發(fā)電機，也可用作電動機和調(diào)相機。本章主要分析同步發(fā)電機的穩(wěn)態(tài)運行原理和運行特性，簡要分析同步電動機和調(diào)相機的運行狀態(tài)。６.1同步電機的基本工作原理與結(jié)構(gòu)６.1.1同步電機的基本結(jié)構(gòu)以汽輪發(fā)電機為例:定子鐵心：硅鋼片疊成。機座：鋼板焊接面成，有足夠的強度

2、和鋼度。電樞繞組：三相對稱繞組——銅線制成定子(電樞)轉(zhuǎn)子鐵心：采用整塊的含鉻、鎳和鉬的合金鋼鍛成護環(huán)：保護勵磁繞組受離心力時不甩出勵磁繞組：銅線制成滑環(huán)：引勵磁電流經(jīng)電刷、滑環(huán)進入勵磁繞組中心環(huán)：支持護環(huán)，阻止勵磁繞組軸向移動轉(zhuǎn)子機械端口轉(zhuǎn)子定子繞組定子鐵心電端口ABC返回返回1、汽輪發(fā)電機結(jié)構(gòu)（1）定子鐵心返回返回1、汽輪發(fā)電機結(jié)構(gòu)返回2、水輪發(fā)電機結(jié)構(gòu)(1)立式水輪發(fā)電機(2)臥式水輪發(fā)電機2、水輪發(fā)電機結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)10000kW水輪機轉(zhuǎn)子1.發(fā)電環(huán)節(jié)——各種電機引進600MW汽輪發(fā)電機國產(chǎn)30

3、0MW汽輪發(fā)電機國產(chǎn)200MW汽輪發(fā)電機定子國產(chǎn)200MW汽輪發(fā)電機定子鐵心現(xiàn)場運行的水輪發(fā)電機６.1同步電機的基本工作原理與結(jié)構(gòu)６.1.2同步電機的基本工作原理與分類一、同步發(fā)電機的基本工作原理大?。侯l率：勵磁繞組通入直流電流后建立恒定磁場，原動機拖動轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時，其磁場切割定子繞組而感應(yīng)交流電動勢.相序：由轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向決定。波形：由可知，波形取決于的空間分布。U2U1W2V1W1V2發(fā)電機的物理過程可用圖示表示旋轉(zhuǎn)示意圖1旋轉(zhuǎn)示意圖2二、同步電機的分類按運行方式，同步電機分發(fā)電機、電動機和調(diào)相機

4、。按結(jié)構(gòu)型式，同步電機分旋轉(zhuǎn)電樞式和旋轉(zhuǎn)磁極式。旋轉(zhuǎn)磁極式同步電機按磁極形狀，又分隱極式和凸極式兩種。按原動機類別,同步電機分為汽輪發(fā)電機、水輪發(fā)電機和柴油發(fā)電機等。汽輪發(fā)電機一般作成隱極式，現(xiàn)代汽輪發(fā)電機均為2極，轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分鐘，水輪發(fā)電機采用凸極式，極數(shù)多，轉(zhuǎn)速低。同步電動機、柴油發(fā)電機和調(diào)相機一般作成凸極式。６.1.3同步電機的額定值對同步發(fā)電機額定值之間關(guān)系為：額定運行時加在三相定子繞組上的線電壓。指電機額定運行時，輸出功率的保證值。同步發(fā)電機是指輸出的額定視在功率或有功功率，單位是K

5、VA或KW。電動機額定容量是指額定條件下轉(zhuǎn)軸上輸出的機械功率，單位是KW。調(diào)相機用KVA或Kvar表示。在額定運行狀態(tài)下三相定子繞組的線電流.６.2同步發(fā)電機的空載運行電磁關(guān)系：空載特性：同步發(fā)電機被原動機拖動到同步轉(zhuǎn)速，勵磁繞組中通入直流電流，定子繞組開路的運行稱為空載運行?？蛰d電動勢大小：６.3同步電機的電樞反應(yīng)電樞反應(yīng):電機帶上負(fù)載后，電樞磁動勢的基波在氣隙中使氣隙磁通的大小及位置均發(fā)生變化,這種影響稱為電樞反應(yīng).電樞反應(yīng)的性質(zhì)，取決于電樞磁動勢基波和勵磁磁動勢基波之間的相對位置，即與空載電動勢

6、和電樞電流之間的夾角有關(guān).勵磁磁勢和電樞磁勢的區(qū)別基波波形大小位置轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向勵磁磁動勢正弦波恒定，由勵磁電流決定由轉(zhuǎn)子位置決定由原動機的轉(zhuǎn)速決定由原動機決定電樞反應(yīng)磁動勢正弦波恒定，由電樞電流決定由電流瞬時值決定由磁極對數(shù)和電流頻率決定由電流相序決定６.3.1時的電樞反應(yīng)d軸q軸U軸U1U2W2V1W1V2NSW軸V軸電樞反應(yīng)性質(zhì)：交軸電樞反應(yīng)空載電動勢和電樞電流同相位.d軸q軸U軸U1U2W2V1W1V2NSW軸V軸６.3.2時的電樞反應(yīng)空載電動勢超前電樞電流電樞反應(yīng)性質(zhì)：直軸去磁電樞反應(yīng)d軸q軸U軸

7、U1U2W2V1W1V2NSW軸V軸6.3.3時的電樞反應(yīng)空載電動勢滯后電樞電流電樞反應(yīng)性質(zhì)：直軸助磁電樞反應(yīng)d軸q軸U軸U1U2W2V1W1V2NSW軸V軸6.3.4一般情況下的電樞反應(yīng)空載電動勢超前電樞電流角,電樞反應(yīng)性質(zhì)：既有交軸,還有直軸去磁電樞反應(yīng)此種情況下---直軸分量---交軸分量---直軸分量電流產(chǎn)生的合成磁動勢---交軸分量電流產(chǎn)生的合成磁動勢6.3.4一般情況下的電樞反應(yīng)（總結(jié)）上升下降上升下降下降下降不變不變下降R、C增強交軸直軸助磁d、q軸R、L削弱交軸直軸去磁d、q軸C增強直

8、軸助磁d軸L削弱直軸　去磁d軸R波形畸變交軸q軸負(fù)載性質(zhì)對電機的影響電樞反應(yīng)性質(zhì)記作夾角位置6.3.5電樞反應(yīng)與機--電能量轉(zhuǎn)換電樞反應(yīng)是同步電機在負(fù)載運行時的重要物理現(xiàn)象，它不僅是引起端電壓變化的主要原因，而且也是電機實現(xiàn)機---電能量轉(zhuǎn)換的樞紐。輸出的有功功率越大，有功分量電流就越大，交軸電樞反應(yīng)越強，越大，這就要求原動機輸入更大的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，維持電機的轉(zhuǎn)速不變。說明發(fā)電機帶感性(或容性)無功負(fù)載時,不需要原動機增加能量.但是直軸去磁（或助磁）電樞反應(yīng)