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1、模块二模块二同步电机同步电机概概述述同步电机同步电机是类非常重要的交流电机。是类非常重要的交流电机。同步电机同步电机主要作主要作发电机发电机，用来生产交流电能。，用来生产交流电能。同步发电机与配套的原动机一起构成发电机机组。同步发电机与配套的原动机一起构成发电机机组。同步电机有三种运行方式：发电机、电动机、补偿机同步电机有三种运行方式：发电机、电动机、补偿机本模块主要讲述：本模块主要讲述：原理与结构原理与结构基本理论基本理论并网运行并网运行同步电动机同步电动机不正常运行不正常运行1培训电机学之同步电机第第 一单元一单元 同步电机同步电机原理和结构原理和结构 课题一一同步发电机的基本工作同步发电
2、机的基本工作原理原理 定子：定子：圆筒形铁心圆筒形铁心三相对称交流绕组三相对称交流绕组转子：转子：磁极磁极直流直流励磁绕组励磁绕组或或永久磁铁永久磁铁定转子之间定转子之间:气隙气隙对电机磁场分布和性能有重大影响。对电机磁场分布和性能有重大影响。除了除了转场式转场式同步电机外同步电机外,还有还有转枢式转枢式同步电机。同步电机。一、同步电机的模型结构是怎样的？一、同步电机的模型结构是怎样的？ SNAXBYCZ2培训电机学之同步电机+NSNS3培训电机学之同步电机二、如何理解同步发电机工作原理？二、如何理解同步发电机工作原理？NSAXBYCZ4培训电机学之同步电机工作原理归纳：工作原理归纳：励磁绕组
3、励磁绕组通以通以直流直流励磁电流，建立极性相间的励磁电流，建立极性相间的励磁磁场励磁磁场，即，即主磁场主磁场。原动机原动机拖动转子旋转拖动转子旋转,主磁场主磁场随轴旋转并顺次被电枢各相绕组切割。随轴旋转并顺次被电枢各相绕组切割。交变电势交变电势的产生：的产生：电枢绕组电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称三相对称交变电势交变电势。通过引出线，即可提供交流电源。通过引出线，即可提供交流电源。感应电势感应电势有效值有效值:感应电势感应电势频率频率:交变性交变性与与对称性对称性三、什么是同步转速？三、什么是同步转速？电网的电网的频率频率不变，我国为不
4、变，我国为50Hz，故转子的转速为故转子的转速为:四、同步电机有哪几种运行方式？四、同步电机有哪几种运行方式？ 发电机、电动机、补偿机发电机、电动机、补偿机 5培训电机学之同步电机课题二二同步电机同步电机型式型式和和结构结构 一一、同步电机的两种转子、同步电机的两种转子型式是什么？型式是什么？ 定子结构定子结构与与异步电机异步电机相似相似，转子结构转子结构有着自己的特点。有着自己的特点。 根据原动机的特点，同步电机的转子也制成两种型式与之配套。根据原动机的特点，同步电机的转子也制成两种型式与之配套。 1凸极式凸极式 凸出凸出的的成对磁极、成对磁极、集中的集中的励磁绕组励磁绕组。多极电机做成凸极
5、结构，工艺较为简单。多极电机做成凸极结构，工艺较为简单。凸极电机与凸极电机与转速较低的水轮机转速较低的水轮机相配套。相配套。 2隐极式隐极式 转子表面开转子表面开槽槽，槽中嵌放，槽中嵌放励磁绕组励磁绕组。隐极转子适合于隐极转子适合于2极极高速电机高速电机。常与高转速汽轮机配套常与高转速汽轮机配套(线速度达线速度达170米米/秒秒) 。考虑到转子冷却和强度方面的要求，隐极式转考虑到转子冷却和强度方面的要求，隐极式转子的结构和加工工艺较为复杂。子的结构和加工工艺较为复杂。 6培训电机学之同步电机二二、汽轮发电机有什么结构、汽轮发电机有什么结构特点？特点？ 定子铁心：定子铁心：叠片结构叠片结构：圆形
6、圆形或或扇形冲扇形冲片。片。机座：机座： 由由钢板钢板焊接而成。焊接而成。定子绕组：定子绕组：要有足够的要有足够的绝缘强度绝缘强度。转子：转子：采用采用隐极式隐极式。转子表面槽内放置励磁绕组。转子表面槽内放置励磁绕组。 极数多极数多-直径大直径大-轴向长度短轴向长度短-立式立式。定子铁心定子铁心由由扇形硅扇形硅钢片拼叠钢片拼叠,有有径向通风沟径向通风沟。转子转子采用采用凸极式凸极式，磁极由厚度为，磁极由厚度为12mm的钢的钢片叠成片叠成，阻尼绕组，阻尼绕组(起动绕组起动绕组)抑制抑制短路电流短路电流和减和减弱弱电机振荡电机振荡，磁极与，磁极与磁极轭磁极轭部采用部采用T形或鸽尾形或鸽尾形连接。形
7、连接。 三三、水轮发电机有什么结构、水轮发电机有什么结构特点？特点？ 7培训电机学之同步电机凸极式转子凸极式转子8培训电机学之同步电机隐极式转子隐极式转子9培训电机学之同步电机正在加工的大型同步发电机定子机座正在加工的大型同步发电机定子机座10培训电机学之同步电机汽轮发电机插转子汽轮发电机插转子11培训电机学之同步电机水轮发电机转子吊装12培训电机学之同步电机课题三课题三同步电机的铭牌同步电机的铭牌一、同步发电机铭牌有哪些额定值？一、同步发电机铭牌有哪些额定值？ 额定容量额定容量SN(VA,kVA,MVA等等)：指电机输出功率的：指电机输出功率的保证值保证值。额定电压额定电压 UN(V,kV等
8、等)：指额定运行时定子输出端的：指额定运行时定子输出端的线电压线电压。额定电流额定电流IN(A)：指额定运行时定子的指额定运行时定子的线电流线电流。额定功率因数额定功率因数cosj jN额定运行时电机的功率因数。额定运行时电机的功率因数。额定频率额定频率fN(Hz)：额定运行时电机电枢端电能的频率，我国标准频率为额定运行时电机电枢端电能的频率，我国标准频率为50Hz。额定转速额定转速nN：额定运行时电机的转速，即同步转速。额定运行时电机的转速，即同步转速。同步电机铭牌上还有额定负载时的温升同步电机铭牌上还有额定负载时的温升t tN、励磁容量励磁容量PfN和励磁电压和励磁电压UfN等。等。13培
9、训电机学之同步电机二、二、如何理解国产同步电机型号如何理解国产同步电机型号? ? 汽轮发电机有汽轮发电机有QFQ、QFN、QFS等系列，前两个字母表示等系列，前两个字母表示汽轮发电机汽轮发电机；第三个字母表；第三个字母表示示冷却方式冷却方式，Q表示表示氢外冷氢外冷，N表示表示氢内冷氢内冷，S表示双水内冷。表示双水内冷。大型水轮发电机为大型水轮发电机为TS系列，系列，T表示表示同步同步，S表示表示水轮水轮。举例：举例：QFS-300-2:表示容量为表示容量为300MW双水内冷双水内冷2极汽轮发电机极汽轮发电机。TSS1264/160-48:双水内冷水轮发电机双水内冷水轮发电机，定子外径，定子外径
10、1264cm，铁心长，铁心长160cm，极数为，极数为48。同步电动机系列有同步电动机系列有TD、TDL等，等，TD表示表示同步电动机同步电动机，后面的字母指出其主要用途。如，后面的字母指出其主要用途。如TDG表示表示高速高速同步电动机；同步电动机；TDL表示表示立式立式同步电动机。同步电动机。同步补偿机为同步补偿机为TT14培训电机学之同步电机直流励磁机直流励磁机通常与同步发电机通常与同步发电机同轴同轴，采用并励或者他励接法。采用他励接法时，采用并励或者他励接法。采用他励接法时，励磁机的励磁电流由另一台被称为励磁机的励磁电流由另一台被称为副励磁机副励磁机的同轴的直流发电机供给。的同轴的直流发
11、电机供给。 获得励磁电流的方法称为获得励磁电流的方法称为励磁方式励磁方式。目前采用的目前采用的励磁方式励磁方式用直流发电机作为励磁电源的用直流发电机作为励磁电源的直流励磁机励磁系统直流励磁机励磁系统；用用硅整流装置硅整流装置将交流转化成直流后供给励磁的将交流转化成直流后供给励磁的整流器励磁系统整流器励磁系统。1直流励磁机励磁直流励磁机励磁一一、同步发电机的励磁方式有哪些、同步发电机的励磁方式有哪些？ 课题四课题四 同步发电机的励磁方式同步发电机的励磁方式15培训电机学之同步电机2静止整流器励磁静止整流器励磁 同一轴上有三台交流发电机，同一轴上有三台交流发电机，主发电机主发电机交流主励磁机交流主
12、励磁机交流副励磁机交流副励磁机副励磁机的励磁电流开始时由外部直流电源提供，待电压建立起来后再转为自副励磁机的励磁电流开始时由外部直流电源提供，待电压建立起来后再转为自励励(有时采用永磁发电机有时采用永磁发电机)。副励磁机的输出电流经过静止晶闸管整流器整流后供给主励磁机。副励磁机的输出电流经过静止晶闸管整流器整流后供给主励磁机。主励磁机的交流输出电流经过静止的三相桥式硅整流器整流后供给主发电机的主励磁机的交流输出电流经过静止的三相桥式硅整流器整流后供给主发电机的励磁绕组。励磁绕组。 16培训电机学之同步电机3旋转整流器励磁旋转整流器励磁 静止整流器静止整流器的直流输出必须经过电刷和集电环才能输送
13、到旋转的励磁绕组，对于的直流输出必须经过电刷和集电环才能输送到旋转的励磁绕组，对于大容量的同步发电机，其励磁电流达到数千安培，使得集电环严重过热。大容量的同步发电机，其励磁电流达到数千安培，使得集电环严重过热。主励磁机是主励磁机是转转枢式枢式三相同步发电机，其电枢交流经与主轴一起旋转的硅整流器整三相同步发电机，其电枢交流经与主轴一起旋转的硅整流器整流后，直接送到主发电机的转子励磁绕组。流后，直接送到主发电机的转子励磁绕组。交流主励磁机的励磁电流由同轴的交流副励磁机经静止的晶闸管整流器整流后供交流主励磁机的励磁电流由同轴的交流副励磁机经静止的晶闸管整流器整流后供给。由于这种励磁系统取消了集电环和电刷装置，故又称为给。由于这种励磁系统取消了集电环和电刷装置，故又称为无刷励磁系统无刷励磁系统。17培训电机学之同步电机
