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1、第12章 同步电机原理和结构本章要求n目的要求：了解同步电机的结构形式，理解同步电机的工作原理、同步电机的额定值n重点难点： 同步电机工作原理n考核点：同步电机工作原理第12章 同步电机原理和结构n本章主要内容：n型式与构造n汽轮发电机构造特点n水轮发电机构造特点n分数槽绕组n同步电机的发展第12章 同步电机原理和结构同步电机模像直观第12章 同步电机原理和结构n 主要特征：n定子和异步电机基本相同，定子铁心上有齿 和槽，槽内设置三相对称绕组n转子上装有磁极和激磁绕组。当激磁绕组通 以直流电流后，产生转子磁场12.1 同步发电机原理第12章 同步电机原理和结构12.1.1 同步电机构造原理图X
2、1ooooxxxxA1A2X2NNSS第12章 同步电机原理和结构n原动机带动转子旋转，则磁场与定子绕 组间有相对运动，在定子绕组中感应出 三相交流电势n电势的频率取决于电机的n极对数n转子的转速12.1.2 工作原理第12章 同步电机原理和结构n导体经过一对磁极，导体中的感应电势e 就变化了一个周波n若转子旋转一周经过p对极，那么导体中 所感应的电势就变化了p个周波n励磁电势：第12章 同步电机原理和结构n同步电机无论作为发电机或电动机，它 的转子转速总等于由电机极对数和电枢 电流频率所决定的同步转速n“同步”机因而得名第12章 同步电机原理和结构12.1.3 同步发电机运行方式电枢磁场与转
3、子磁场之间没有相对运动n发电机方式n转子磁场超前定子磁场n电动机方式n定子磁场超前转子磁场F1F2n1F2F1n1电动机发电机第12章 同步电机原理和结构n同步电机一般为磁极旋转式n即以电枢为定子，磁极为转子。n电枢功率极大，电压高n激磁功率较小，电压低n大功率不宜通过滑动接触引入引出n激磁电流可通过集电环引入到转子12.1 型式和结构第12章 同步电机原理和结构n1 同步电机的转子有两种构造型式：n凸极式第12章 同步电机原理和结构n隐极式4第12章 同步电机原理和结构n12.1 隐极式转子构造特点：n圆周上铣有槽和齿n槽的部分约占有圆周的2/3n激磁绕组为分布绕组，嵌入转子槽中n极数较少，
4、转速较高时，应用隐极式转子n当极对数 时，由于构造上的困难，都 用凸极式转子第12章 同步电机原理和结构n汽轮发电机都为隐极式n汽轮机高速时较为经济n一般都为两极机，转速为3000r/minn汽轮发电机组一般为横轴式汽轮机同步机汽轮发电机组第12章 同步电机原理和结构n水轮发电机都为凸极式n水轮机转速较低n转速为每分钟数十转至数百转，依水头 高低、流量大小而定n水轮发电机的极数就很多 水轮发电机组一般为竖轴式水轮机同步机水轮发电机组第12章 同步电机原理和结构n同步电机有较大的空气隙n0.58cm左右n激磁电流由其他电源供给n异步电机的空气隙很小n激磁电流来源于电网第12章 同步电机原理和结构
5、n定子：n铁芯由厚度为0.35或0.5mm的电工钢片叠成n小型电机的定子钢片可以整块冲成n定子铁芯的外径较大时n每层钢片常由若干块扇形片组合而成汽轮发电机的构造特点第12章 同步电机原理和结构第一层第二层扇形片组成铁芯时叠装示意图第12章 同步电机原理和结构n定子的机座n常由钢板焊接而成n与外壳和端盖构成仅与风室沟通 的密封系统n端盖n常用非磁性材料铸造而成n一般制成左右两半。第12章 同步电机原理和结构n定子绕组n一般均采用双层三相对称绕组n定子槽型均系矩形开口槽n为了便于绕组下线n两种绝缘方式n套管式和连续式n电压1820KV，B级绝缘n表面涂防晕漆第12章 同步电机原理和结构n绕组端接部
6、分n采用向后弯曲22.530n槽外的绕组表面形成喇叭状的圆锥形n在圆锥形外表面套有几个箍环，箍环 再由托架支撑第12章 同步电机原理和结构213端接表面的固定1箍环；2托架；3端接部分第12章 同步电机原理和结构n转子n转子直径限制在1m左右n受到转子材料机械强度的限制n增大电机容量n就只能增加转子的长度，n转子为细长的圆柱体n长度l与外径D之比约为2.56第12章 同步电机原理和结构n转子材料的要求极高n采用含铬、镍和钼的特种合金钢n构造n整块式和组合式两种整块式转子第12章 同步电机原理和结构组合式转子第12章 同步电机原理和结构n转子本体（中间最粗部分）n表面用铣床铣出径向的槽n激磁绕组
7、即分布于这些槽中n槽口用槽楔封住 n由于转速高，离心力大n槽楔必须有足够的机械强度，并且 不导磁，故一般采用铝青铜或硬铝 等合金材料制成第12章 同步电机原理和结构两极汽轮发电机的转子剖面第12章 同步电机原理和结构两极汽轮发电机的转子槽剖面绕组槽楔通风槽阻尼 绕组第12章 同步电机原理和结构n转子绕组n转子绕组用矩形截面的导体绕制n线圈跨度大小不同的同心式绕组n端接部分应用护环和中心环来固定 ，且为非磁性材料。第12章 同步电机原理和结构1234转子绕组端接部分的箍紧1端接部分；2护环；3中心环；4转子轴第12章 同步电机原理和结构n转轴n转轴按机械强度计算分成粗细不同的 几段n转轴经联轴器
8、与汽轮机相联的一端为 汽机端n转轴经联轴器与励磁机相接的另一端 为励磁机端n转速较快，转轴需要极好的平衡第12章 同步电机原理和结构n主要特征n水轮机拖动n竖轴式n低速n多极n凸极水轮发电机的构造特点第12章 同步电机原理和结构n转子n磁极由厚度为12mm的钢片叠成n在极心上套有激磁绕组n扁铜线绕制而成的同心式线圈。n凸极式电机多半装有阻尼绕组n磁极极心表面处截面较大的凸出部分 称为极靴第12章 同步电机原理和结构凸极式同步电机的阻尼绕组1阻尼条；2阻尼环1 2NS第12章 同步电机原理和结构n转子支架n由于大型水轮发电机转子直径很大， 往往超过10mn转轴和转子磁轭间有一纯粹起机械联 接作用
9、的支架第12章 同步电机原理和结构凸极转子的机械支撑1转子轭 2轴套 3支撑筋1 23第12章 同步电机原理和结构n定子n结构和一般交流电机相似n主要特点是直径大n为便于运输，将定子分成四至六瓣n定子绕组常采用所谓分数槽绕组第12章 同步电机原理和结构n支撑部件n水轮发电机的构造型式有两种n悬式和伞式第12章 同步电机原理和结构(a)122悬式水轮机1推力轴承 2导轴承第12章 同步电机原理和结构伞式水轮机1推力轴承 2导轴承12 (b)第12章 同步电机原理和结构n支撑部件n水轮发电机的构造型式有两种n悬式n稳定性好，常用于转速较高的水轮发 电机n伞式n转速在150r/min以下的水轮发电机第12章 同步电机原理和结构n12.1.3 励磁系统n直流励磁机励磁系统n交流励磁机整流励磁系统第12章 同步电机原理和结构n直流励磁机励磁系统第12章 同步电机原理和结构n交流机励磁整流励磁系统n静止整流励磁第12章 同步电机原理和结构n旋转整流励磁第12章 同步电机原理和结构12.1 额定值和型号n12.1.1 额定值n额定容量：Snn额定功率：kV.An额定电压：线电压n额定电流：线电流n 第12章 同步电机原理和结构n12.1.3 国产同步电机型号n汽轮机 QFQ QFN QFSn水轮机 TSSn电动机 TDL
