电机学－同步电机的基本知识和结构(3068KB).ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * 同步电机的基本知识和结构 本章重点内容： 1. 掌握同步电机的基本工作原理。 2．掌握同步电机的转子转速与电动势频率的关系。 3．了解同步电机的基本结构。 4．了解同步电机的额定值。 同步电机的基本知识和结构 §7-1 概述 什么是同步电机 同步电机：是一种旋转的交流电机，它的转子转速n与电动势频率f之间保持严格不变的关系。 对同步发电机，发出的电动势频率f满足 对同步电动机，转子转速满足 同步电机的基本知识和结构 §7-1 概述 同步电机的运行方式 同步电机的基本知识和结构 §7-2 同步电机的基本工作原理 同步发电机 基本构成：定子、转子、气隙、励磁绕组、电枢绕组。 横截面图 凸极式 隐极式 同步电机的基本知识和结构 §7-2 同步电机的基本工作原理 同步发电机 作为发电机运行时，用一原动机拖动转子旋转，转子励磁绕组中通入直流电，从而在气隙中产生一旋转的磁场，该磁场切割定子上的电枢导体，电枢绕组便感应出交流电动势。设气隙磁密按正弦分布，则在定子三相绕组里感应出正弦变化的三相电动势，交流电动势的频率取决于电机的极对数 p 和转子转速 n，若电机为一对极，当转子旋转一周时，导体中感应电动势变化一个周波。 同步电机的基本知识和结构 §7-2 同步电机的基本工作原理 同步发电机 考察电枢导体 A 的感应电动势。e = B l v ，右手定则。导体相对于磁场的运动方向。 e = E max 电枢导体 A 处径向磁密等于0 e = 0 同步电机的基本知识和结构 §7-2 同步电机的基本工作原理 同步发电机 e = － E max 电枢导体 A 处径向磁密等于0 e = 0 同步电机的基本知识和结构 §7-2 同步电机的基本工作原理 同步发电机 若为 p 对极，当转子旋转一周时，导体感应电动势变化 p 个周波。设转子每分钟旋转 n 转，则对 p对极电机，导体感应电动势每分钟变化 pn 个周波，每秒钟变化 pn/60 个周波，这就是电动势的频率。 注：我国电力系统，规定交流电的频率为50Hz，因此极对数和转速有如下固定关系 同步电机的基本知识和结构 §7-2 同步电机的基本工作原理 同步电动机 如果同步电机作为电动机运行，则必须在定子三相绕组上加上三相交流电压，三相交流电流流过定子绕组，会在电机里产生旋转磁场，当励磁绕组加上直流励磁电流时，转子好象是一个磁铁，于是旋转磁场带动这个磁铁，按旋转磁场的转向和转速旋转，从而实现把电能转换成机械能的目的。这时转子的转速 n 为 “同步”的概念 同步电机无论作为发电机还是电动机运行，当极数一定时，它的转速 n 和频率 f 之间保持严格不变的关系，用电机专业术语说，叫做“同步”，所以这种电机叫同步电机 。 同步电机的基本知识和结构 §7-3 同步电机的基本结构 汽轮发电机 转子 特点：转速高，转轴细长，由高机械强度和导磁性能较好的合金钢锻 成，并且和转轴作成一个整体，为隐极式转子。 作用：固定励磁绕组，产生励磁磁场。 定子 特点：固定定子绕组，由硅钢片叠成。 作用：感应电势，通过电流，实现机电能量转换。 机座 固定定子铁心。 水轮发电机 转子 特点：转速低，转轴短粗，为凸极式转子。 作用：固定励磁绕组，产生励磁磁场。 定子 特点：固定定子绕组，由硅钢片叠成。 作用：感应电势，通过电流，实现机电能量转换。 同步电机的基本知识和结构 §7-4 同步电机的励磁方式 同步电机工作时必须供给励磁绕组直流电流，以便建立励磁磁场。提供直流的电源及附属设备统称为励磁系统。获得励磁电流的方法称为励磁方式。 励磁系统的形式很多，按照励磁系统和发电机的关系，可分为他励式(separately excited)和自励式(self-excited)两类。 同步电机的基本知识和结构 §7-4 同步电机的励磁方式 同步电机工作时必须供给励磁绕组直流电流，以便建立励磁磁场。提供直流的电源及附属设备统称为励磁系统。获得励磁电流的方法称为励磁方式。 励磁系统的形式很多，按照励磁系统和发电机的关系，可分为他励式(separately excited)和自励式(self-excited)两类。 同步电机的基本知识和结构 §7-4 同步电机的励磁方式 一、他励式励磁系统 他励式励磁系统主要有下列几种。 1．直流励磁机励磁系统 同步电机的基本知识和结构 §7-4 同步电机的励磁方式 2．他励式静止半导体励磁系统 同步电机的基本知识和结构 §7-4