劳动出版社《电机变压器原理与维修》-B02-1158课题七　同步电机

课题七 同步电机,任务 同步发电机的认识,学习目标,¤ 了解同步发电机的结构。 ¤ 熟悉同步发电机的工作原理。 ¤ 掌握同步发电机的励磁方式。 ¤ 熟悉同步发电机的铭牌数据。,任务引入,本任务的主要内容是通过学习了解同步发电机的基本结构、 励磁方式和铭牌数据； 同时掌握同步发电机的工作原理， 进而掌握同步发电机并网运行的操作实验。,相关知识,一、 同步发电机的基本结构 同步发电机和其他类型的旋转电机一样， 由固定的定子和可旋转的转子两大部分组成。同步发电机的结构形式有两种， 一种是旋转电枢式， 即将三相绕组装在转子上， 磁极装在定子上； 另一种是旋转磁极式， 它与前者相反， 把磁极装在转子上， 三相绕组装在定子上。 由于旋转磁极式同步发电机的励磁绕组的电压、 电流、 容量比较小， 便于从电刷和集电环上引入， 所以旋转磁极式已经成为同步发电机的基本结构形式。,旋转磁极式同步发电机的结构模型 磁极 定子铁心 定子绕组 励磁绕组, 凸极式转子,凸极式同步发电机的结构简图 定子 转子,水轮发电机的结构图和实物图 定子 转子 励磁机, 隐极式转子,汽轮发电机的转子结构和实物图,二、 同步发电机的工作原理 （） 转子上装有励磁绕组， 当励磁绕组中通入直流电流时， 就在气隙中产生恒定的主极磁场， 其磁路如图所示中虚线所示。 （） 若用原动机驱动发电机转子恒速旋转时， 主极磁场就随着转子的转动在气隙中形成旋转磁场。 （） 同步发电机的定子上装有三相对称交流绕组， （ 图中绕组均画在各相绕组轴线上） 。,同步发电机的工作原理,（） 该旋转磁场切割定子三相绕组时， 在定子绕组中就会感应出三相对称交变电动势，如图所示。 每相感应电动势的有效值为： 式中 f电源频率； 每极平均磁通； N绕组总导体数； kw绕组系数。,三相对称交变电动势,三、 同步发电机的励磁方式 同步发电机运行时， 必须在励磁绕组中通入直流电来励磁， 获得励磁电流的方法称为励磁方式。 目前同步发电机采用的励磁方式分为两大类： 一类是用直流发电机作为励磁电源的直流励磁机励磁系统； 另一类是用硅整流装置将交流电转化成直流电后供给励磁的整流器励磁系统。,四、 同步发电机的型号和额定数据 同步发电机的铭牌如图所示。,同步发电机的铭牌,任务 同步电动机的认识,学习目标,¤ 了解同步电动机的结构。 ¤ 掌握同步电动机的工作原理。 ¤ 掌握同步电动机的启动方法。,任务引入,本任务的主要内容是学习了解同步电动机的基本结构， 同时掌握同步电动机的工作原理， 进而掌握同步电动机的启动方法和相关的操作技能。,相关知识,一、 同步电动机的基本结构 与直流电动机、 异步电动机一样， 同步电动机也是由定子和转子两大部分组成。,常见的同步电动机的外形, 定子 同步电动机的定子与异步电动机的定子结构基本相同， 由机座、 定子铁心、 电枢绕组等组成。 对于大型同步电动机， 由于尺寸太大， 硅钢片常制成扇形， 然后对成圆形。 转子 由磁极、 转轴、 阻尼绕组、 滑环、 电刷等组成， 在电刷和滑环通入直流电励磁， 产生固定磁极。 根据容量大小和转速高低转子结构分凸极式和隐极式两种。,同步电动机结构示意图 ） 凸极式 ） 隐极式 ） 实物图,3同步电动机的额定数据 额定容量 PN：指电动机轴上输出的有功功率，单位为 kW。 额定电压 UN：指定子三相绕组上的线电压，单位为 V。 额定电流 IN：指电动机额定运行时，流过定子绕组的线电流，单位为 A。 额定转速 nN：指电动机额定运行时的同步转速，单位为 r/min。 额定功率因数 cosN：指电动机额定运行时的功率因数。 额定频率 fN：指电动机额定运行规定的频率，单位为 Hz。 额定效率 N：指电动机额定运行时的效率。 额定励磁电压 UfN：指电动机额定运行时的励磁电压，单位为 V。 额定励磁电流 IfN ：指电动机额定运行时的励磁电流，单位为 A。,二、同步电动机的工作原理 1工作原理 同步电动机的定子三相绕组中通入对称三相交流电时，对称的三相绕组中产生旋转磁场，当转子的励磁绕组通入励磁电流时，转子好像一个“磁铁”，在旋转磁场的带动下旋转。这时，转子的转速和旋转磁场的同步转速相等。,在转子绕组加上直流励磁，转子将在定子旋转磁场的带动下，带动负载沿定子磁场的方向以相同的转速旋转，转子的转速n与定子电源频率f、磁极对数p之间应满足： 上式表明，同步电动机的转速与频率之间将保持严格不变的关系，当电源频率 f 不变时，转速恒为同步转速，与负载大小无关。,同步电动机工作原理示意图,三、 同步电动机的启动 同步电动机的定、 转子通电， 定子三相绕组产生旋转磁场， 转子绕组产生恒定磁场。 假设启动瞬间， 定、 转子磁极的相对位置如图 所示。在一个周期内， 作用在同步电动机转子上的平均启动转矩为零。 所以， 同步电动机就不能自行启动。,同步电动机启动时定子磁场对转子磁场的作用 ） 定、 转子磁极的相对位置一 ） 定、 转子磁极的相对位置二, 辅助电动机启动法 辅助电动机启动法是选用一台与同步电动机极数相同的小型异步电动机作为辅助电动机。 变频启动法 变频启动法是在启动前将转子加入直流， 利用变频电源使频率从零缓慢升高， 旋转磁场牵引转子缓慢同步加速， 直至达到额定转速， 启动完毕。 异步启动法 异步启动法是在转子上加装启动绕组， 其结构如同异步电动机的笼型绕组。,