船舶电气系统全套课程课件第四章同步电机幻灯片.ppt

一、转动原理与起动 转动原理： 由并联运行同步发电机的功角特性可知：当同步发电机处于空载状态并联在电网时，若将原动机通过离合器脱开，此时转子在机械阻转矩的作用下将减速，电机的功角θ＜0 ，输出的有功功率为负值，即表示从电网吸收有功功率。也就是说：同步发电机就变成了同步电动机。 结论：功角θ＜0 ，输出P ＜0 ，即输入P，变成同步电动机。—— 转速仍然是同步转速。 同步电动机的起动 分析：若直接将静止不动的同步电动机转子进行励磁，而在定子三相电枢绕组通入三相交流电，在气隙中将有励磁磁场（恒定不变）和电枢磁场（旋转）同时存在，当电枢磁场超前励磁磁场时，将拖动励磁磁场转动，由于转子存在着惯性，而电枢磁场转速又很快，θ在180°内电枢磁场不能及时将转子拉入同步，而θ超过180°后，电枢磁场与励磁磁场的相互作用力变成斥力，于是在一个周期内，电磁转矩的平均值为零。因此，同步电动机不能直接起动。 起动方法：主要有间接起动和异步起动。 间接起动和异步起动 间接起动：通过其它机械（原动机）将同步电动机起动至额定转速，然后定子电枢绕组接三相交流电，转子励磁绕组通入励磁电流，通过机械离合器脱开原动机并带上机械负载，同步电动机进入正常的电动运行状态工作。 异步起动：依靠同步电动机磁极上的起动绕组（类似鼠笼绕组）起动。起动时，将转子绕组串联一个5～10倍励磁绕组电阻值的电阻，定子接入三相交流电，起动绕组以异步机的原理起动，当转子转速接近同步转速时，励磁绕组通过转换开关断开串联的电阻，接入正常励磁电流，此时由于电枢磁场与励磁磁场的相对转速很小，转子在电枢磁场的作用下将被拉入同步。拉入同步后的电动机就可带动机械负载正常工作。 异步法起动时注意：励磁绕组既不能开路也不能短路，而应在转子绕组回路中串联一个5～10倍励磁绕组电阻值的电阻。 这是因为：由于励磁绕组的匝数很多，起动时，若开路则会感应出很高的电压，造成设备损坏等后果。而若直接短路，则短路电流较大，会烧坏励磁绕组。 转子回路电阻的作用：即降压又限流。 注意 同步电动机电流的性质：与发电机类似，同步电动机过励时（励磁电流增大，使空载电势大于额定电压一定数值），输出感性无功；欠励则输出容性无功。同步电动机一般工作在过励状态，以改善电网的功率因数。 使用场合：大功率不经常且可空载起动的设备使用。由于起动困难，所以不经常起动并允许空载起动；大功率才能用来明显改善功率因数。 同步补偿机：与电网并联、工作在空载过励状态下的同步电机。 [第六节要点]：转动原理；起动方法；励磁与输出。 二、电动机的电流 第四章 各节要点 各节要点： 第一节：结构、原理、类型、额定参数。 第二节：空载特性实质；电枢反应（3种）；外特性与（Δu）；调节特性。 第三节：电压方程及相量图；转矩；独立运行的特点 。 第四节：理想合闸条件；功角特性；并联运行特点（无穷大，同容量）。 第五节：突然短路（各电抗大小及关系）；振荡（种类，危害）。 第六节：转动原理；起动方法；励磁与输出。 第四章的主要内容 主要内容：知道同步发电机工作原理；掌握同步发电机分析方法；熟练运用平衡方程和基本特性进行计算。知道同步发电机并联运行条件和特点。了解突然短路过程和危害。知道同步电动机的适用场合与异步起动法。—— 是“计算点之一”。 电枢反应是本章的相对难点。 结构、突然短路、同步电动机不作为重点，但要求知道基本概念点。 计算任务主要是：利用电磁关系、功率关系、并联运行时的特点和有关特性进行有无功功率和其它电路参数的计算。本章的计算任务是本课程的主要计算任务之一。 第四章 同步电机 §4—1．同步电机的结构 §4—2．同步发电机的基本特性 §4—3．同步发电机的电压、转矩和功率的平衡 §4—4．同步发电机的并联运行 §4—5．同步发电机的短路与振荡 §4—6．同步电动机 学习第四章应该注意的点 第四章学习应注意的几个问题： 1.同步发电机负载后电枢磁场对气隙磁场有何影响(电枢反应)？ 2.同步发电机空载特性的实质是什么？ 3.影响同步发电机的外特性的因素是什么？ 4.同步发电机的平衡方程式有那些？ 5.同步发电机并联运行时有什么特点？ 本章的计算任务主要是： 利用同步发电机的功率平衡方程和有关特性进行电量（电势、电压、电流、功率）计算；并联运行时有功功率和无功功率的计算。 比较难理解的点： 1.同步发电机的电枢反应；2.同步发电机的突然短路分析。 §4—1.同步电机的结构 本节的主要内容有两部分 基本结构： 主要点：类型与