【正文】 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） * 微型同步電動機 三相同步發(fā)電機的運行特性 三相同步電機的基本結(jié)構(gòu) 三相同步電機的工作原理 第 5 章 同步電機的基本理論 三相同步電機的基本結(jié)構(gòu) 三相同步電動機的運行分析 三相同步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩 三相同步電動機的的運行特性 三相同步電動機功率因數(shù)的調(diào)節(jié) 三相同步發(fā)電機的運行分析 三相同步發(fā)電機的功率和轉(zhuǎn)矩 同步發(fā)電機與電網(wǎng)的并聯(lián)運行 三相同步電機的工作原理 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） V1 V2 W2 W1 U1 U2 N S 三相同步電機的工作原理 定子 + Uf － If 轉(zhuǎn)子 勵磁 繞組 一、三相同步電動機 定子 旋轉(zhuǎn)磁場。 轉(zhuǎn)子 直流磁極。 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 同步 60 f1 p n = n0 = 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） V1 V2 W2 W1 U1 U2 N S 同步電動機中的磁通勢 定子 —— 電樞。 電樞旋轉(zhuǎn)磁通勢 Fam 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁通勢 F0m 氣隙旋轉(zhuǎn)磁通勢 F m N S n0 n0 θ 電樞反應 —— Fam 對 Fm 的影響。 N S S N 電動機狀態(tài) n0 n0 理想空載狀態(tài) F0m Fam Fm θ 功角 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 同步電動機中的感應電動勢 V1 V2 W2 W1 U1 U2 N S F0m Fam Fm θ F0m 電樞三相 繞組中感應 E0 Fm 電樞三相 繞組中感應 E1 E0 在時間上滯后于 E1θ角 F0m 在空間上 滯后于 Fmθ角 － E0 在時間上滯后于 － E1θ角 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 二、三相同步發(fā)電機 勵磁機 → F0m 旋轉(zhuǎn)的 F0 m和 Φ0 E0 原動機 電樞三相 繞組中感應 n0 N S n0 θ 發(fā)電機運行 N S S N n0 n0 理想空載狀態(tài) V1 V2 W2 W1 U1 U2 N S F0m Fam Fm θ 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 三相同步發(fā)電機空載運行時 電樞（定子）： I1 (Fam ) = 0 轉(zhuǎn)子每極磁通： Φ0 空載電動勢： E0 = kw1 N1f1 Φ0 或 電樞相電壓： U0P = E0 電樞線電壓（ Y 形聯(lián)結(jié)）： E0 = － kw1 N1f1 Φ0 E0 的頻率： f1 = pn 60 如果： f1 = 50Hz， 則： pn = 3 000 U0L =√3 E0 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 三相同步發(fā)電機負載運行時 電樞旋轉(zhuǎn)磁通勢 Fam 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁通勢 F0m 氣隙旋轉(zhuǎn)磁通勢 Fm 同步電動機中的感應電動勢 V1 V2 W2 W1 U1 U2 N S F0m Fam Fm θ F0m 電樞三相 繞組中感應 E0 Fm 電樞三相 繞組中感應 E1 E0 在時間上超前于 E1θ角 F0m 在空間上 超前于 Fmθ角 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 三、三相同步電機的可逆運行 N S n0 n0 θ 電動機狀態(tài) N S S N n0 n0 理想空載狀態(tài) n0 N S n0 θ 發(fā)電機運行 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 同步電機與異步電機主要結(jié)構(gòu)部件對比：從結(jié)構(gòu)上看，二者定子繞組和定子鐵心完全一樣，而且轉(zhuǎn)子鐵心也也都由導磁材料構(gòu)成，二者的區(qū)別就在于轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。 三相同步電機的基本結(jié)構(gòu) 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 在同步電機中，轉(zhuǎn)子是主磁 極，當外加的直流勵磁電流流入轉(zhuǎn)子繞組時，轉(zhuǎn)子鐵芯便表現(xiàn)出固定的極性，隨轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)，相當于一塊旋轉(zhuǎn)的磁鐵。 在異步電機中轉(zhuǎn)子繞組是一個自行閉合的繞組，當氣隙磁場切割轉(zhuǎn)子繞組時，便會在轉(zhuǎn)子繞組中感應電勢產(chǎn)生電流，轉(zhuǎn)子鐵芯便表現(xiàn)為表面旋轉(zhuǎn)變化的磁極。 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 一、主要部件 1. 定子（電樞） 由硅鋼片疊成。 對稱三相繞組。 (1)定子鐵心： (2)定子繞組： (3)機座和端蓋等。 定子鐵芯 端蓋 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 汽輪發(fā)電機的定子 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 機座 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） (1)轉(zhuǎn)子鐵心： 由整塊鑄（鍛）鋼制成。 (2)勵磁繞組： 工作時施加直流勵磁。 (3)阻尼繞組和轉(zhuǎn)軸等。 阻尼繞組 在同步發(fā)電機中，阻尼繞組抑制轉(zhuǎn)子機械振蕩；在同步電動機中，阻尼繞組做起動繞組用。 2. 轉(zhuǎn)子 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） N S + － 3 ~ 3 ~ + － N S 按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同：隱極式、凸極式。 (a)凸極式 (b)隱極式 磁極數(shù)多、直徑大、氣隙不均勻。多用于水輪發(fā)電機和一般中小型同步電機。 磁極數(shù)少，直徑小，氣隙均勻。主要用于大型汽輪發(fā)電機。 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） (a)凸極式 (b)隱極式 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 區(qū)別：對于高速旋轉(zhuǎn)的同步電機，在轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)上，我們采用隱極式，而對于低速旋轉(zhuǎn)的電機，由于轉(zhuǎn)子的圓周速度較低，離心力較小，故采用制造簡單、勵磁繞組集中安放的凸極式結(jié)構(gòu)。 大型同步發(fā)電機通常用汽輪機或水輪機作為原動機來拖動，前者稱為 汽輪發(fā)電機 ，后者稱為 水輪發(fā)電機 。 汽輪發(fā)電機：由氣輪機作為原動機，臥式安裝、轉(zhuǎn)速高、極對數(shù)少，采用隱極式。火電站和核電站采用。 水輪發(fā)電機：由水輪機作為原動機，立式安裝、轉(zhuǎn)速低、極對數(shù)多，采用凸極式。水電站采用。 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 水輪發(fā)電機：立式安裝 勵磁機 發(fā)電機 水輪機 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 汽輪發(fā)電機：臥式安裝 勵 磁 機 發(fā)電機 汽輪機 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 轉(zhuǎn)子鐵芯 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 小浪底電站水輪機組安裝 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 三峽電站首臺機組安裝 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 大連理工大學電氣工程系 水力發(fā)電 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 火力發(fā)電廠 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 燃燒室 燃料 鍋爐的 爐膛 循環(huán)水 汽輪機 發(fā)電機 3 600 r/min 升壓變壓器 超熱高壓蒸汽 電能輸出 電能的產(chǎn)生 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 熱電廠 1 煤傳送帶 2 加煤機 3 粉碎機 4 鍋爐 5 煤渣 6 空氣預熱器 7 靜電除塵 8 煙囪 9 汽輪機 10 冷凝器 11變壓器 12 冷卻塔 13 發(fā)電機 14 輸電線 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 二、勵磁方式 1. 直流勵磁機勵磁 勵磁繞組由小型直流發(fā)電機供電。 2. 靜止整流器勵磁 交流勵磁機 → 整流 → 直流電 3. 旋轉(zhuǎn)整流器勵磁 交流勵磁機 → 整流 → 直流電 → 勵磁繞組。 由于這種勵磁系統(tǒng)取消了集電環(huán)和電刷裝置，故又稱為無刷勵磁系統(tǒng)。 電刷 集電環(huán) 勵磁繞組。