【正文】 f1?F fx一、隱極式同步電機(jī)的空載磁動(dòng)勢(shì) fff FFk 1?fff NIF ???定義： 勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)波形系數(shù) 實(shí)際波形 基波分量 轉(zhuǎn)子磁極 轉(zhuǎn)子繞組 kf取決于 r（小齒齒距之和 /極距） F f1?fF fx??圖1214 凸極同步 電機(jī)轉(zhuǎn)子磁勢(shì)二、凸極式同步電機(jī)的空載磁動(dòng)勢(shì) 2s in41??? ff FF ? 2s in4 ????fk實(shí)際波形 基波分量 轉(zhuǎn)子磁極 轉(zhuǎn)子繞組 三、時(shí)間相量和空間矢量 ?空間矢量： 在 空間 按正弦規(guī)律分布的量 1fF?氣隙 磁動(dòng)勢(shì)基波分量 1fB?氣隙 磁密基波分量 ?時(shí)間相量： 隨 時(shí)間 按正弦規(guī)律變化的量 0??定子 繞組 所匝鏈的磁通 0E?定子 繞組 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) ?時(shí)空矢量圖的定義： 將具有 相同角速度 的空間矢量和 時(shí)間相量畫在同一坐標(biāo)即為時(shí)空矢量圖。也有采用 它勵(lì) 直流發(fā)電機(jī) ?一般帶有自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器 直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng) 注：紅色為轉(zhuǎn)動(dòng)部件 2 、交流勵(lì)磁機(jī)整流勵(lì)磁系統(tǒng) 1）靜止整流勵(lì)磁系統(tǒng) (他勵(lì) ) ?交流勵(lì)磁機(jī)與整流裝置相配合 ?又可分為靜止整流勵(lì)磁和旋轉(zhuǎn)整流勵(lì)磁 ?無電刷和集電環(huán)，系統(tǒng)運(yùn)行可靠，勵(lì)磁容量高 交流副勵(lì)磁機(jī) 500Hz交流主勵(lì)磁機(jī) 100Hz主發(fā)電機(jī)自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器同軸連接電壓輸出圖1211 他勵(lì)式靜止整流勵(lì)磁系統(tǒng)2）旋轉(zhuǎn)整流勵(lì)磁系統(tǒng) (無刷勵(lì)磁系統(tǒng) ) ?主勵(lì)磁機(jī)采用旋轉(zhuǎn)電樞式三相同步發(fā)電機(jī) ?無電刷和集電環(huán)，運(yùn)行可靠，適用于防燃防爆場(chǎng)合 ?但滅磁時(shí)間常數(shù)大，轉(zhuǎn)子繞組保護(hù)困難 交流副勵(lì)磁機(jī) 500Hz圖12 12 旋 轉(zhuǎn)整流勵(lì)磁系統(tǒng)主發(fā)電機(jī)交流主勵(lì)磁機(jī)100Hz旋轉(zhuǎn)電樞繞組電壓輸出自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器同軸連接167。第十二章 同步電機(jī)的基本理論和運(yùn)行特性 ? 同步電機(jī)的結(jié)構(gòu) 同步電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng) 同步電機(jī)的空載運(yùn)行 對(duì)稱負(fù)載時(shí)的電樞反應(yīng) 隱極同步發(fā)電機(jī)的分析方法 凸極同步發(fā)電機(jī)的分析方法 電樞繞組的漏抗 同步發(fā)電機(jī)的空載、短路和負(fù)載特性 同步發(fā)電機(jī)的參數(shù)及測(cè)定 同步發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特性 同步電機(jī)的結(jié)構(gòu) ? 基本特點(diǎn) ? ①根據(jù) 電磁感應(yīng) 原理工作的 交流旋轉(zhuǎn) 電機(jī) ? ②轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速固定為 同步轉(zhuǎn)速 pfnn 601 ?? 當(dāng) f=50Hz時(shí)， p= 5… 則： n=n1=3000、 1500、 1000、 750、 600… 主要用途 ①主要作 發(fā)電機(jī) ②電動(dòng)機(jī)（無需調(diào)速、低速大功率機(jī)械、改善功率因數(shù)） ③補(bǔ)償機(jī)（空轉(zhuǎn)的同步電動(dòng)機(jī)，向電網(wǎng)輸送無功功率） 一、同步電機(jī)的基本工作原理 A、同步發(fā)電機(jī) 原動(dòng)機(jī) 拖動(dòng)轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)子磁場(chǎng) 切割定子繞組 感應(yīng) 三相交流電勢(shì) 轉(zhuǎn)子加 直流勵(lì)磁 定子 鐵芯 電樞繞組 (交流 ) 轉(zhuǎn)子 鐵芯 勵(lì)磁繞組 (直流 ) mwfN KE ??? 相電勢(shì)大小： 頻率 ： 60pnf ?★ 與異步機(jī)比較 B、同步電動(dòng)機(jī)： ? 定子： 三相繞組通入三相交流電 →產(chǎn)生氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) ? 轉(zhuǎn)子： 磁極的勵(lì)磁繞組通入直流電產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁場(chǎng) ? 定子、轉(zhuǎn)子 相互吸引，轉(zhuǎn)子跟隨定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn) pfnIaA B C601 ??????fIpfnn 601 ?? 可見： 無論是同步發(fā)電機(jī)還是同步電動(dòng)機(jī)，恒有： pfnn 601 ??兩種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 電樞磁場(chǎng) (交流勵(lì)磁的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) ) aF?轉(zhuǎn)子磁極磁場(chǎng) (直流勵(lì)磁的機(jī)械旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) ) fF?★ 思考：區(qū)別（產(chǎn)生機(jī)理、轉(zhuǎn)速、分布）？ eT1n?N1 S2 定子 發(fā)電機(jī) 轉(zhuǎn)子磁場(chǎng) Ff超前 于電樞磁場(chǎng) Fa Te與 n1反向 同步機(jī)的三種運(yùn)行方式 : 阻力 N1 S2 0?eT1n補(bǔ)償機(jī) 定子 1n?N1 S2 1n電動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)子磁場(chǎng) Ff滯后 于電樞磁場(chǎng) Fa Te與 n1同向 eT定子 驅(qū)動(dòng)力 1n電 機(jī) 旋轉(zhuǎn)電樞式 旋轉(zhuǎn)磁極式 隱極式 （ Salientpole） 凸極式 （ CylindricalRotor） 電樞：高電壓、大電流，裝在定子便于引出 磁極 (勵(lì)磁 )：電流小，通過電刷可以引入轉(zhuǎn)子 用于小容量或特殊用途同步電機(jī) 如同步電機(jī)的交流勵(lì)磁機(jī) 二、同步電機(jī)的構(gòu)造特點(diǎn) 同步電機(jī)的組成：定子、 (氣隙 )、轉(zhuǎn)子 N S N S + A A B C C B 氣隙 轉(zhuǎn)子磁極鐵芯 轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組 集電環(huán) （滑環(huán)） 轉(zhuǎn)子 定子鐵芯 定子繞組 電刷 定子 Back 定子 （同一般的交流電機(jī)相似；尺寸大，常采用拼裝） 組成： 鐵芯、繞組、機(jī)座及其他部件 ～ ，疊壓 定子鐵心 由扇型片拼成，省材，便于運(yùn)輸 矩形開口槽 ,徑向 ,軸向通風(fēng)道 定子繞組 — 三相對(duì)稱雙層繞組 (電樞） 扁銅線繞制而成 ,采用成型線圈 機(jī) 座 — 用鋼板焊接而成 其他部件 — 隔振結(jié)構(gòu)、電刷等 隱極機(jī)定子 (隱 )內(nèi)定子插入外機(jī)座 (隱 )外機(jī)座加工 凸極機(jī)定子機(jī)座 轉(zhuǎn)子 汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子 (隱極 ) ?最大直徑限制在 1m左右 ?瘦長(zhǎng)型：采用增大長(zhǎng)度來增大容量（ l/D=5~7) ?形式：整塊式、組合式 ?其它部件：轉(zhuǎn)軸、風(fēng)扇、集電環(huán) ?大齒：小齒 =1： 2 水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子 (凸極 ) 吊裝中的水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子 (320MW) ?結(jié)構(gòu)：凸極、極靴、阻尼繞組、轉(zhuǎn)子支架 ?形式：矮胖，直徑大（ 10m） ?安裝：懸式、傘式 (見下圖 ) 磁極鐵芯、轉(zhuǎn)子軛、支撐筋、轉(zhuǎn)軸 阻尼繞組及作用 轉(zhuǎn)子其它部件： 懸式 傘式 上導(dǎo)軸承 上機(jī)架 推力軸承 下導(dǎo)軸承 下機(jī)架 傘式： 優(yōu) — 減小電機(jī)的軸向高度和廠房高度，節(jié)約投資 缺 — 機(jī)械穩(wěn)定性稍差，用于低速 懸式： 優(yōu) — 減小振動(dòng)和增加機(jī)械穩(wěn)定性，用于高速 缺 — 軸向高度大，投資成本高 N S N S + N S + 隱極式 （ Salientpole） 凸極式 （ CylindricalRotor） 類型 隱極式 凸極式 定子 鐵芯 +三相對(duì)稱繞組 鐵芯 +三相對(duì)稱繞組 轉(zhuǎn)子磁極 細(xì)長(zhǎng)圓柱形，圓周上銑有 大齒、小齒（ 1： 2） 矮胖凸極形狀 轉(zhuǎn)子繞組 分布 集中 氣隙 均勻 極弧下小、極間大 速度 離心力小 — 高速 離心力大 — 低速 應(yīng)用 汽輪發(fā)電機(jī)（ p≤2) 水輪發(fā)電機(jī) (p≥3) 總結(jié)對(duì)比 汽輪發(fā)電機(jī)組 水 輪 發(fā) 電 機(jī) 組 三、同步電機(jī)的額定值（銘牌） ? 額定容量 SN(或功率 PN)：額定運(yùn)行時(shí)的 輸出容量（或功率） ? 額定電壓 UN —— 定子的 線電壓 ? 額定電流 IN —— 定子的 線電流 ? 額定功率因數(shù) cosθ N —— 額定運(yùn)行時(shí)電機(jī)的功率因數(shù) ? 額定頻率 fN —— 我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)工頻 50Hz ? 額定轉(zhuǎn)速 nN —— 即為同步轉(zhuǎn)速 ? 額定效率 η N （ 發(fā)電機(jī)： )