电机学同步电机 全套课件

发电机输出的额定 转轴上输出的有 发电机出线端输出 有功功率（电功率） 效机械功率（W） 的无功功率（Var） （W）
额定电压UN 是指同步电机在额定运行时其定子三相的 线电压
额定电流 I N 是指同步电机在额定运行时流过其定子绕 组的线电流
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同步电机的额定值
额定功率因数 cos N 是指同步电机在额定运行时的功率 因数。
2、水轮发电机转子结构 大型水轮发电机通常都是立式 结构，它的转速低、极数多，要求转动惯量大，故其特 点是直径大、长度短。
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同步电机的额定值
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同步电机的额定值
同步电机的额定值（铭牌值）由以下几种：
额定容量 SN 或额定功率 PN
同步发电机
同步电动机
同步调相机
额定 容量
额定 功率
发电机出线端的额 定视在功率（VA）
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隐极式同步电机的空载磁动势
隐极式同步电机的转子绕组为分布绕组，在每极下有
一个大齿和若干个小齿，转子磁动势的空间分布波形为阶
梯波形，如下图所示，幅值为 Ff

I
f
N
（其中
f
If
为励磁
电流，N f 为励磁绕组的每极匝数）
f
f f1
0
f f Ff Ff1

大齿
定义磁极磁动势的基波分
量振幅 Ff 1 与实际磁动势
第五章 同步电机
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第五章 同 步 电 机
5.1 同步电机的基本 知识
5.2 同步电机的运行 原理
5.3 同步发电机的运 行特性
5.4 同步发电机的并 联运行
5.5 同步电动机和同 步调相机
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第一节 同步电机的基本知识
学习目标
了解同步电机的用途和主要分类 熟练掌握同步电机的基本工作原理 熟悉同步电机的基本结构，熟练掌握隐极和凸
额定效率 N 是指额定运行时的效率。
发电机 PN SN cosN 3UN IN cosN
电动机 PN P1NN 3UN IN cosNN
(P1N --额定输入功率）
额定转速 nN 和额定频率 f N 是指同步电机运行时的转速
（r/min）和定子绕组中电流与电压的工作频率（Hz）。
此外，同步电机还可以作为同步补偿机，他能够专 门用来向电网输送感性和容性无功功率。
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同步电机的用途和分类
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同步电机的用途和分类
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2. 同步电机的分类
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2. 同步电机的分类 同步发电机按原动机分类
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2. 同步电机的分类
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同步电机基本结构
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同步电机的基本结构形式
同步电机的定子和异步电机相同，定子铁芯上有齿和 槽，槽内设置三相绕组。转子上装有磁极和励磁绕组。 同步电机的磁极通常装在转子上，而电枢绕组放在定 子上，通常称为旋转磁极式电机。
（2）基波励磁磁动势
旋转磁极式电机同步电机的转子有凸极和隐极两种结 构形式。
用汽轮机作为原动机来拖动的称为汽轮发电机，一般 采用隐极式结构；用水轮机作为原动机来拖动的称为 水轮发电机，一般采用凸极式结构。同步电动机、由 内燃机拖动的同步发电机以及同步补偿机大多做成凸 极式。
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额定励磁电压 U fN 和额定励磁电流 I fN 是指同步电机额
定运行时加到励磁绕组上的直流电压和电流。
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同步电机的额定值
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同步电机的额定值
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小结
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小结
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第二节 同步电机的运行原理（基本电磁关系）
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第Baidu Nhomakorabea节 同步电机的运行原理（基本电磁关系）
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同步电机的励磁系统
同步电机运行时，必须在其转子励磁绕组中通 入直流电流，以便建立磁场，这个直流称为励 磁电流，供给励磁电流的整个系统称为励磁系 统。励磁系统是同步电机的重要组成部分，励 磁系统和励磁元件的性能对电机的运行性能有 重要影响。
最大幅值
Ff
之比为
k
，
f
x 称为电机的励磁磁动势波
形系数，即
kf

Ff 1 Ff
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（1）励磁磁动势
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凸极式同步电机的空载磁动势
凸极同步电机的绕组式集中
绕组，它所产生的磁动势是矩形 波，幅值为 Ff ， 基波分量的振幅为
Ff 1

4

Ff
励磁磁动势的波形系数
4
kf


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2.基波励磁磁动势
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主磁路，包括：空气隙、电枢齿、电枢轭、磁极极身和转子轭五个 部分。
主极磁通
是否通过气隙
交链
主磁通 0 通过
主极漏磁通 f 不通过
于定子绕住相交链 仅与励磁绕组相交链
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同步电机的空载运行
当转子以同步转速旋转时，主磁场就在气隙 中形成一个旋转磁场，它“切割”对称的三相 定子绕组后，就将在定子绕组内感应出频率为f 的一组对称三相空载电动势：
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同步电机的构造特点
定子 同步电机的定子大体上和异步电机相同， 是由铁芯、绕组、机座以及固定这些部分的其 他构件组成。
转子 （以同步发电机为例）
1、汽轮发电机转子结构 现代汽轮发电机一般都是二极 的，同步转速为3000或3600r/min。这是因为提高转速 可以提高汽轮机的运行效率，减小整个机组的尺寸、降 低机组的造价。转子不能做得过大，所以汽轮发电机的 直径较小，长度较长。汽轮发电机均为卧式结构。
E0A E00 E0B E0 120 E0C E0120
忽略高次谐波时，励磁电动势的有效值为
E0 4.44 fN1kw10
式中： 0 为每极的主磁通量
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同步发电机的空载运行
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同步发电机的空载运行
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（1）励磁磁动势
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（1）励磁磁动势
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（1）励磁磁动势
分类，励磁系统主要有两大类： 一类是直流发电机作为励磁电源的直流励磁机
励磁系统； 另一类是用整流装置将交流变成直流后供给励 磁的交流励磁机整流励磁系统。
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同步发电机的空载运行
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同步电机的空载运行
空载运行时，电枢电流为零，仅有由励磁电流所建立的主极磁场。 主极磁通分为主磁通和主极漏磁通，主磁通所经过的路径称为
极电机的结构特点 熟练掌握同步电机的额定值 熟练掌握同步发电机标幺值系统
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第一节 同步电机的基本知识
定义：
同步电机是指电机转子的转速与磁场转速相同的交流 电机。同步电机的转速为
运用范围：
n

n0

60 f1 p
同步电机主要用来作为发电机运行；
同步电机也可作为电动机应用，用于拖动生产机械， 一般使用在不需要调速的低速大功率机械中；