[計(jì)算機(jī)硬件及網(wǎng)絡(luò)]e第1章西門子同步電機(jī)(已修改)
2025-01-10 12:18 本頁(yè)面
【正文】 第一章 同步電動(dòng)機(jī)原理與結(jié)構(gòu) 第 1節(jié)、西門子同步電機(jī)的類型 , 第 2節(jié)、無刷可調(diào)勵(lì)磁的同步電機(jī)的結(jié)構(gòu) 外形如圖 11所示。 剖面圖如圖 12所示。 定子（電樞）如 13所示 轉(zhuǎn)子如 14所示 第 5節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部電路 第 6節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的變頻起動(dòng)、停止、運(yùn)行。 第 3節(jié)同步電動(dòng)機(jī)各部分的功能 第 4節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的工作原理 第一節(jié)、同步電機(jī)的分類 有刷可調(diào)勵(lì)磁的同步電機(jī)，是最常見一種，容量比較大，轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁可由靜止勵(lì)磁裝置通過集流環(huán)和電刷送到組中，由于電刷集流環(huán)的存在，增加了維修工作量并限制了其在劣勢(shì)環(huán)境下工作。 無刷可調(diào)勵(lì)磁的同步電機(jī) 無刷勵(lì)磁同步電動(dòng)機(jī)的目前同步電動(dòng)機(jī)流行的無刷勵(lì)磁系統(tǒng)。一般選用繞線轉(zhuǎn)子異步發(fā)電機(jī)作為交流勵(lì)磁機(jī) (電源 )，交流勵(lì)磁機(jī)的定子三相繞組接由雙向晶閘管組成的固態(tài)三相交流調(diào)壓器，交流勵(lì)磁機(jī)的轉(zhuǎn)子與同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子同軸。當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，交流勵(lì)磁機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組就感應(yīng)出交流三相電動(dòng)勢(shì)，經(jīng)過固定在同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸上的二極管整流器變換成直流電流，供給同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組。這樣就省掉了電刷和集電環(huán)。 永磁鐵勵(lì)磁的同步電機(jī) 永磁同步電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng) 用于小功率(小于 I0kW)、要求有良好的靜態(tài)性能和高動(dòng)態(tài)響應(yīng)的伺服驅(qū)動(dòng)中，如數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等。在性能上已達(dá)到甚至超過了直流伺服裝置的性能，而且堅(jiān)固性、可靠性方面比直流伺服裝置優(yōu)越。與異步電動(dòng)機(jī)相比，它的主要優(yōu)點(diǎn)是消除了轉(zhuǎn)子損耗，但另一方面，減弱勵(lì)磁保持恒功率調(diào)這比較困難；目前這種系統(tǒng)正向智能化、高精度化的方向發(fā)展 開關(guān)磁電阻電動(dòng)機(jī) 開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng) 此系統(tǒng)是機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，堅(jiān)固耐用，適于較惡劣環(huán)境，容量能做到，200kw，為中等容量的同步電動(dòng)機(jī)變頻傳動(dòng)，可用于輕工、化工、機(jī)床、冶金等行業(yè)，取代直流調(diào)速系統(tǒng)。由于開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)的特殊性，本書將不做重點(diǎn)闡述 第 2節(jié)、無刷可調(diào)勵(lì)磁的同步電機(jī)的結(jié)構(gòu) 外形如圖 11所示。 西門子同步電動(dòng)機(jī)主要參數(shù) ? 額定功率： 22022KW ? 額定電壓： 2 4800V ? 額定電流： 2 1470A ? 轉(zhuǎn)速范圍： 3120～ 5040r/min ? 額定轉(zhuǎn)速： 4800r/min ? 最高轉(zhuǎn)速： 5545r/min ? 頻率范圍： 52 ～ 84HZ ? 額定轉(zhuǎn)矩： 西門子同步機(jī)剖面圖如圖 12所示。 同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)由以下部分組成 : ? 分為電動(dòng)機(jī)和主勵(lì)磁發(fā)電機(jī)兩大部分 ? 電動(dòng)機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子組成 ? 主勵(lì)磁發(fā)電機(jī)由主勵(lì)磁發(fā)電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子組成 ? 主勵(lì)磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子共軸 ? 主勵(lì)磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上裝旋轉(zhuǎn)整流器 ,為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子提供勵(lì)磁電流 . 同步電動(dòng)機(jī)的定子轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)結(jié)構(gòu) 主勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)圖 （ 1）、 主勵(lì)磁 發(fā)電機(jī)定子 （ 2） 主 勵(lì) 磁 發(fā) 電 機(jī) 定 子 無 線 圈 主勵(lì)磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖 第三節(jié)同步電動(dòng)機(jī)各部分功能 1．定子 同步電機(jī)定子與異步電機(jī)定子結(jié)構(gòu)基本相同，由鐵芯、電樞繞組、機(jī)座以及端蓋等結(jié)構(gòu)部件組成。 定子鐵芯是構(gòu)成磁路的部件，一般采用硅鋼片疊裝而成，以減少磁滯和渦流損耗。定子沖片分段疊裝，每段之間有通風(fēng)槽片，以構(gòu)成徑向通風(fēng)。大型同步電機(jī)由于尺寸太大，硅鋼片常被制成扇形沖片，然后組裝成圓形。 電樞繞組為三相對(duì)稱交流繞組，多為雙層繞組，嵌裝在定子槽內(nèi)。 定子機(jī)座是文承部件，用于安放定子鐵芯和電樞繞組，并構(gòu)成所需的通風(fēng)路徑，因此要求它有足夠的剛度和強(qiáng)度。大型同步電機(jī)的機(jī)座都采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)。 端蓋的作用與異步電機(jī)相同，將電機(jī)本體的兩端封蓋起來，并與機(jī)座、定子鐵芯和轉(zhuǎn)子一起構(gòu)成電機(jī)內(nèi)部完整的通風(fēng)系統(tǒng) 2．轉(zhuǎn)子 同步電機(jī)轉(zhuǎn)子與異步電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不同，通常由轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)軸、繞組和滑環(huán)等組成。 同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有兩種類型，可分為隱極式和凸極式兩種。 隱極式轉(zhuǎn)子如圖所示，轉(zhuǎn)子呈圓柱形，無明顯的磁極。隱極式轉(zhuǎn)子的圓周上開槽，槽中嵌放分布式直流勵(lì)磁繞組。隱極式轉(zhuǎn)子的機(jī)械強(qiáng)度高，故多用于高速同步電機(jī)，例如汽輪發(fā)電機(jī)。在同步電機(jī)運(yùn)行過程中，轉(zhuǎn)子由于高速旋轉(zhuǎn)而承受很大的機(jī)械應(yīng)力，所以隱極式轉(zhuǎn)子大多由整塊強(qiáng)度高和導(dǎo)磁性能好的鑄鋼或鍛鋼加工而成。隱極電機(jī)的氣隙是均勻的，圓周上各處的磁阻相同 凸極式轉(zhuǎn)子如圖所示，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，磁極形狀與直流機(jī)相似，磁極上裝有集中式直流勵(lì)磁繞阻。凸極式轉(zhuǎn)子制造方便，容易制成多極，但是機(jī)械強(qiáng)度低，多用于中速或低速的場(chǎng)合，例如，水輪發(fā)電機(jī)或者柴油發(fā)電機(jī)。凸極電機(jī)的氣隙是不均勻的，圓周上各處的磁阻各不相同，在轉(zhuǎn)子磁極的幾何中線處氣隙最大，磁阻也大。 習(xí)慣上我們稱轉(zhuǎn)子繞組的軸線為直軸，用符號(hào) d表示，兩極之間的中線稱為交軸，用符號(hào) q表示。 此外，同步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極表面都裝有類似籠型異步電機(jī)轉(zhuǎn)子的短路繞組，由嵌入磁極表面的若干銅條組成，這些銅條的兩端用短路環(huán)聯(lián)結(jié)起來。此繞組在同步發(fā)電機(jī)中起到了抑制轉(zhuǎn)子機(jī)械振蕩的作用，稱為阻尼繞組；在同步電動(dòng)機(jī)中主要作起動(dòng)繞組使用，同步運(yùn)行時(shí)也起穩(wěn)定作用。 滑環(huán)裝在轉(zhuǎn)子軸上，經(jīng)引線接至勵(lì)磁繞組，并由電刷接到勵(lì)磁裝置 。 第 4節(jié)、 同步電機(jī)的勵(lì)磁方式 同步電機(jī)的直流勵(lì)磁電流需要從外部提供，供給同步電機(jī)勵(lì)磁電流的裝置稱為勵(lì)磁系統(tǒng)，獲得勵(lì)磁電流的方法稱為勵(lì)磁方式。按照所采用的整流裝置不同，勵(lì)磁系統(tǒng)可以分為以下幾種。 (1)直流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)。這是傳統(tǒng)的勵(lì)磁系統(tǒng)，由裝在同步電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的小型直流發(fā)電機(jī)供電。這種專供勵(lì)磁的直流發(fā)電機(jī)稱為勵(lì)磁機(jī)。 (2)靜止整流器勵(lì)
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