同步電機(jī)原理課程ppt課件(已修改)
2025-05-18 18:13 本頁面
【正文】 同步電機(jī)原理 結(jié)構(gòu)模型 ? ◆ 同步發(fā)電機(jī)和其它類型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)一樣，由固定的定子和可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子兩大部分組成。一般分為轉(zhuǎn)場式同步電機(jī)和轉(zhuǎn)樞式同步電機(jī)。 ◆圖 ，其定子鐵心的內(nèi)圓均勻分布著定子槽，槽內(nèi)嵌放著按一定規(guī)律排列的三相對(duì)稱交流繞組。這種同步電機(jī)的定子又稱為電樞，定子鐵心和繞組又稱為電樞鐵心和電樞繞組。 ◆轉(zhuǎn)子鐵心上裝有制成一定形狀的成對(duì)磁極，磁極上繞有勵(lì)磁繞組，通以直流電流時(shí)，將會(huì)在電機(jī)的氣隙中形成極性相間的分布磁場，稱為勵(lì)磁磁場 (也稱主磁場、轉(zhuǎn)子磁場 )。 ◆氣隙處于電樞內(nèi)圓和轉(zhuǎn)子磁極之間，氣隙層的厚度和形狀對(duì)電機(jī)內(nèi)部磁場的分布和同步電機(jī)的性能有重大影響。 ◆ 除了轉(zhuǎn)場式同步電機(jī)外 ,還有轉(zhuǎn)樞式同步電機(jī)，其磁極安裝于定子上，而交流繞組分布于轉(zhuǎn)子表面的槽內(nèi)，這種同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子充當(dāng)了電樞。圖中用 AX、 BY、 CZ三個(gè)在空間錯(cuò)開 120電角度分布的線圈代表三相對(duì)稱交流繞組。 工作原理 ? ◆ 主磁場的建立：勵(lì)磁繞組通以直流勵(lì)磁電流，建立極性相間的勵(lì)磁磁場，即建立起主磁場。 ◆ 載流導(dǎo)體：三相對(duì)稱的電樞繞組充當(dāng)功率繞組，成為感應(yīng)電勢(shì)或者感應(yīng)電流的載體。 ◆ 切割運(yùn)動(dòng)：原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)（給電機(jī)輸入機(jī)械能），極性相間的勵(lì)磁磁場隨軸一起旋轉(zhuǎn)并順次切割定子各相繞組（相當(dāng)于繞組的導(dǎo)體反向切割勵(lì)磁磁場）。 ◆ 交變電勢(shì)的產(chǎn)生：由于電樞繞組與主磁場之間的相對(duì)切割運(yùn)動(dòng)，電樞繞組中將會(huì)感應(yīng)出大小和方向按周期性變化的三相對(duì)稱交變電勢(shì)。通過引出線，即可提供交流電源。 ◆ 感應(yīng)電勢(shì) 有效值：由第 11章可知，每相感應(yīng)電勢(shì)的有效值為 () ◆ 感應(yīng)電勢(shì) 頻率： 感應(yīng)電勢(shì)的頻率決定于同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速 n 和極對(duì)數(shù) p ，即 () ◆ 交變性與對(duì)稱性：由于旋轉(zhuǎn)磁場極性相間，使得感應(yīng)電勢(shì)的極性交變；由于電樞繞組的對(duì)稱性，保證了感應(yīng)電勢(shì)的三相對(duì)稱性。 同步轉(zhuǎn)速 ? ◆ 同步轉(zhuǎn)速 從供電品質(zhì)考慮，由眾多同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)構(gòu)成的交流電網(wǎng)的頻率應(yīng)該是一個(gè)不變的值，這就要求發(fā)電機(jī)的頻率應(yīng)該和電網(wǎng)的頻率一致。我國電網(wǎng)的頻率為 50Hz ，故有： () ◆要使得發(fā)電機(jī)供給電網(wǎng) 50Hz的工頻電能，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速必須為某些固定值，這些固定值稱為同步轉(zhuǎn)速。例如 2極電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為 3000r/min， 4極電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為 1500r/min，依次類推。只有運(yùn)行于同步轉(zhuǎn)速，同步電機(jī)才能正常運(yùn)行，這也是同步電機(jī)名稱的由來。 運(yùn)行方式 ? ◆ 同步電機(jī)的主要運(yùn)行方式有三種，即作為發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)和補(bǔ)償機(jī)運(yùn)行。 作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行是同步電機(jī)最主要的運(yùn)行方式，作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行是同步電機(jī)的另一種重要的運(yùn)行方式。同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)可以調(diào)節(jié)，在不要求調(diào)速的場合，應(yīng)用大型同步電動(dòng)機(jī)可以提高運(yùn)行效率。近年來，小型同步電動(dòng)機(jī)在變頻調(diào)速系統(tǒng)中開始得到較多地應(yīng)用。 同步電機(jī)還可以接于電網(wǎng)作為同步補(bǔ)償機(jī)。這時(shí)電機(jī)不帶任何機(jī)械負(fù)載，靠調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子中的勵(lì)磁電流向電網(wǎng)發(fā)出所需的感性或者容性無功功率，以達(dá)到改善電網(wǎng)功率因數(shù)或者調(diào)節(jié)電網(wǎng)電壓的目的。 同步發(fā)電機(jī)電勢(shì)方程式和相量圖 電勢(shì)方程式 ? ◇ 負(fù)載以后，同步發(fā)電機(jī)的電樞繞組中存在以下電勢(shì)： ①由勵(lì)磁磁通產(chǎn)生的勵(lì)磁電勢(shì)； ②由電樞反應(yīng)磁通產(chǎn)生的電樞反應(yīng)電勢(shì)； ③由電樞繞組漏磁通產(chǎn)生的漏磁電勢(shì) 。 由于電樞繞組的電阻很小，如果忽略電阻壓降，則每相感應(yīng)電勢(shì)總和即為發(fā)電機(jī)的端電壓，用方程式表示為 (167) ◇對(duì)于凸極電機(jī)來說 ,+=jj,其方程式可表示為 =+j+j (168) ◇對(duì)于隱極電機(jī)來說， +=j，其方程式可表示為 =+j (169) 隱極發(fā)電機(jī)電勢(shì)相量圖 凸極發(fā)電機(jī)電勢(shì)相量圖 ? 凸極發(fā)電機(jī)電勢(shì)相量圖 ◇對(duì)于凸極電機(jī)來說，需要首先將分解為和，然后才能根據(jù)方程式 (168)作出其電勢(shì)相量圖。由于與同方位，與正交，只要找出的方位，就可以方便地將分解為和。 ◇方程式 (168)兩邊同時(shí)加上 j()，即： 上式左邊的相量 j(
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