同步电动机原理介绍PPT演示文稿

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同步电机励磁原理PPT课件

序
同步电机的损坏主要表现言
1.定子绕组端部绑线蹦断，线圈外表绝缘蹭坏，连接处开焊；导线在槽口处断裂，进而引起短路；运行中噪音增大；定子铁芯松动等故障。〔见下一页图〕
2.转子励磁起动绕组笼条断裂；绕组接头处产生裂纹，开焊，局部过热烤焦绝缘；转子磁级的燕尾锲松动，退出；转子线圈绝缘损伤；电刷滑环松动；风叶断裂等故障。
序
同步电机补偿意义
言
这样既提高同步电动机运行的稳
定性，又给企业带来可观的经济效益。
序
目前同步电机的使用现状言
随着现代化大生产的开展，机电设备越来越趋向大型化、自动化、复杂化、生产过程连续化，由机电设备群体组成的系统一旦失效，就会对企业的平安生产及产品质量造成极大的威胁。同步电机由于其具有一系列优点，特别是转速稳定、单机容量大、能向电网发送无功功率，支持电网电压，在我国各行业已得到广泛应用，特别是在特大型企业，大型同步电动机担负着生产的重任，其一旦停机或故障，将严重影响连续生产，特别严重的电机设备事故将导致停产时间的延长，造成企业经济效益的严重损失，而长期以来发生同步电动机及其励磁装置损坏事故却屡见不鲜。
序
同步、异步电动机比较表
言
同步电动机
异步电动机
转速功率因数效率稳定性
不随负载的大小而随着负载的改变
改变
而改变
可调，可工作在超不可调，滞后前、平激、滞后
高
低
稳定性高，转矩与稳定性差，转矩端电压成正比：与端电压平方成
正比：
T emE s iU M n S d Te m m sU2R'r s s d
主
〔1〕采用全控桥式电路，停机时或失步时，其励磁控制系统的灭

同步电动机的基本理论

THANKS
感谢观看
低能耗和碳排放。
高效能同步电动机的应用领域
高效能同步电动机广泛应用于工业自动化、电力、交通、新能源等领域。在工业自动化领域，高效能同步电动机能够提高生产效率和降低运营成本；在电力和交通领域，高效能同步电动机能够提高能源利用效率和减少环境污染；在新能源领域，高效能同步电动
机能够助力可再生能源的利用和发展。
同步电动机的调速与控制
调速
同步电动机的调速可以通过改变电机的输入电压或电流来实现，也可以通过改变电机的极数或频率来实现。
控制
同步电动机的控制可以通过控制系统来实现，控制系统可以根据实际需求对电机的运行状态进行实时监测和控制，以保证电机的正常运行。
同步电动机的故障诊断与处理
故障诊断
同步电动机的故障诊断可以通过监测电机的运行状态和参数来实现，如电机温度、振动、声音等，一旦发现异常，立即进行故障诊断。
同步电动机的特点
效率高
同步电动机的效率一般在90%以上，比异步电动机高出10%左右。
调速性能好
同步电动机的转速与电源的频率成正比，可以通过调整电源的频率来实现调速，调速范围广，精度高。
维护方便
同步电动机的结构简单，维护方便，使用寿命长。
同步电动机的应用场景
大型工业设备
如轧钢机、造纸机等需要大功率驱动的设备。
同步电动机的智能化控制技术
智能化控制技术
随着信息技术和人工智能的发展，智能化控制技术成为同步电动机的重要发展方向。通过引入传感器、控制器和优化算法，实现同步电动机的实时监测、智能诊断和自动控制，提高电机的运行稳定性和可靠性。
VS
智能化控制技术的应用
智能化控制技术广泛应用于同步电动机的控制系统中。通过智能化控制技术，可以实现同步电动机的远程监控、故障预警和自动修复等功能，提高电机的运行效率和安全性。

同步发电机讲解ppt课件

1。机座:防护支承密封耐压防爆防振
2。定子铁心:轴向分段径向通风端部呈阶梯型 3。定子线圈水内冷:空心导体与实心导体组合而成
定子线圈水内冷水路连接为并联单流水路水电接头
4。定子端部的处理
6
卧式弹簧板隔振结构
有效隔离定子铁芯振动传到定子机座和基础上，避免产生共振
7
铁芯特点: 轴向分段,径向通风槽
9
已经完工的定子铁芯
10
定子线圈
11
定子线圈的槽内固定
12
定子线圈水电接头
13
定子线圈端部结构
14
定子线圈出线氢冷风路
15
转子结构特点
1。氢内冷转子，气隙取气径向斜流通风方式。冷却均匀
2。转子设有滑移层，铜线防磨损垫条适应调峰运行要求
3。转子端部设半阻尼绕组提高负序能力
16
正在加工的转子
• 机组排氢时，降低气体压力至20-30KPa，降压速度不可太快，以免引起静电。然后向机内引入CO2用以驱赶机内氢气。当CO2含显超过95％时，方可引入压缩空气驱赶CO2，当气体混合物中空气含量达到95%,才可终止向发电机内输送压缩空气。
27
置换空气流程
28
氢气系统冷却器
发电机氢冷系统的冷却 • 为闭式氢气循环系统，热氢通过发电机的
4 发电机机壳内最小氢气纯度
92
% 报警值
5 氢气总补充量保证值（在额定氢压下）
≤10 Nm3/24h
6 氢系统装置制造厂/国别
东电
7 氢系统装置型式
集装
8 氢系统装置尺寸（长×宽×高）
1080×1050 mm ×480
25
1. 对供给发电机的氢气要求 a.压力不高于3.2MPa, b.纯度不低于99.5%, c.露点温度≤-21℃，

《永磁同步电动机》课件

面临的挑战与解决方案
成本问题
随着高性能永磁材料价格的上涨，永磁同步电动机的成本也随之增加。解决方案包括采用替代性材料、优化设计等降低成本。
控制精度问题
在某些高精度应用场景中，永磁同步电动机的控制精度仍需提高。解决方案包括采用先进的控制算法和传感器技术提高控制精度。
可靠性问题
在高温、高湿等恶劣环境下，永磁同步电动机的可靠性可能会受到影响。解决方案包括加强散热设计、提高材料耐久性等提高可靠性。
总结词
风力发电系统中应用永磁同步电动机，具有高效、可靠、低噪音等优点。
详细描述
风力发电系统需要能够在风能不稳定的情况下高效、可靠运行的电机，永磁同步电动机能够满足这些要求。其高效、可靠、低噪音的特性使得风力发电系统在能源利用效率和
可靠性方面具有显著优势。
THANKS
感谢观看
工作原理
永磁同步电动机通过控制器调节电机电流，使电机转子与定子磁场保持同步，从而实现电机的运转。其工作原理基于磁场定向控制和矢量控制技术。
种类与特点
种类
永磁同步电动机根据结构可分为表面贴装式、内置式和无铁心式等类型。
特点
永磁同步电动机具有效率高、节能效果好、运行稳定、维护方便等优点，广泛应用于工业自动化、新能源、电动汽车等领域。
05
CATALOGUE
永磁同步电动机的发展趋势与挑战
技术发展趋势
高效能化
随着技术的不断进步，永磁同步电动机的效率和性能不断提升，能够满足更多高效率、高负载的应用需求。
智能化
随着物联网、传感器等技术的发展，永磁同步电动机的智能化水平不断提高，可以实现远程监控、故障诊断等功能。
紧凑化
为了适应空间受限的应用场景，永磁同步电动机的尺寸和重量不断减小，同时保持高性能。

同步电机工作原理 PPT

(4)根据 E 0 U IRajIdXd jIqXq, 从M点依次jI作 qXq及出 jIdXd,得到末端G,连接 OG 线段即 E 0. 得
6、4、2隐极同步发电机的电动势方程、相量图与等效电路一、电动势方程
电磁关系:
Φ f
If
Ff
Φ 0
I
Fa
Φ a
Φ
不计磁路饱与时有下列关系
短路时的等效电路
短路特性曲线
短路特性与空载特性配合能够求出电机的同步电抗。
三、外特性
定义: n n 1 ,I f C ,c o s C ,U f ( I )
外特性曲线
当发电机带阻性与感性负载时,外特性是下降的,原因是电枢反应的去磁作用与电枢漏阻抗产生了电压降、
带容性负载时且(发电机负载的容抗大于同步电抗)时,外特性是上升的,原因是电枢反应的助磁作用与容性电流在漏抗上的压降。
当忽略电枢回路电阻时得到的等效电路称为简化等效电路,对应的相量图称为简化相量图
考
虑
分别作出汽轮同步发电机带阻性、
题
纯感性、纯容性、电感性、电容性负
载时的简化相量图？并说明各种情况
下电枢反应的性质？
6、4、3 同步发电机特性
一、空载特性
定义: n n 1 ,I 0 ,U 0 E 0 f(I f)
６、1、2 同步电机的基本工作原理与分一类、同步发电机的基本工作原理
励磁绕组通入直流电流后建立恒定磁
场，原动机拖动转子以转速 n旋转时，其
磁场切割定子绕组而感应交流电动势 E 0.
频率： f p n 60
大小： E 04.44fN 1kw 1 0
波于形：的由B空(ex间) 分B布( x可)。l知v ，波形取决

《同步电机》PPT课件

精选ppt
10
5、饱和系数：饱和电机中E0一定时，气隙线
上的横坐标为气隙磁动势空载特性上的横坐标
为为励磁磁动势
饱和系数k=励磁磁动势/气隙磁动势=ac/ab= E0/UN
三、空载运行时空矢量图（见图6-7）
1、凸极机中： d轴-----直轴，转子磁极轴线
q轴-----交轴，N、S之间的中心线，与d轴垂直。
空载运行：原动机带动发电机在同步转速下运行,励磁（转子）绕组通过适当的励磁电流,电枢（定子）绕组不带任何负载（开路）时的运行情况，称为空载运行。
空载运行是同步发电机最简单的运行方式，其气隙磁场由转子磁势Ff（励磁磁势）单独建立，称励磁磁场。又经气隙与定子交链的磁通。为一以同步转速旋转的旋转磁场，磁密波形沿气隙圆周近似作正弦分布，其基波分量的每极磁通用0表示， 0参与电机的机电能量转换。
E0
3、 E0 = f(Ff)：改变If，可改变0 及E0，由此得空载特性曲线如图66。空载特性与电机磁路的磁化曲线具有类似的变化规律。
☆励磁电流较小时，由于磁通较小，电机磁路没有饱和，空载特性呈直线（将其延长后的射线称气隙线）。
精选ppt 图6-6 空载特性曲线 9
随着励磁电流的增大，磁路逐渐饱和，磁化曲线开始进入饱和段。为合理利用材料，空载额定电压一般设计在空载特性的弯曲处，如图中的c点。
2、时空矢量图（取定子绕组的时间参考轴即时轴与相轴重合）
Ff中的基波分量Ff1 (空间矢量）与由它产生的Bf1 (空间矢量）
☆空载特性可以通过计算或试验得到。试验测定的方法与直流发电机类似。同步电机的空载特性也常用标么值表示，空载电势以额定电压为基值，此时的励磁电流 (称为额定励磁电流)为励磁电流的基值。用标么值表示的空载特性具有典型性，不论电机容量的大小，电压的高低，其空载特性彼此非常接近。

第19章同步电动机.ppt

第19章同步电动机
19-5 同步电动机的异步启动
• 电磁转矩T倾向于使转子逆时钟转动；
• 定子磁场已转过180度，电磁转矩T倾向于使转子顺时钟转动。
• 定子磁场以同步速旋转，转
子上的力矩随时间以f =
50Hz作交变，平均转矩为 0。 • 同步电动机是不能自行起动的。（1）定、转子磁场之间相对运动速度很快；（2）转子本身转动惯量的存在。
电动状态，功角δ <0
第19章同步电动机
19.2、同步电动机的基本方程
按照发电机惯例，同步电动机可以看成是一台输出负的有功
功率的发电机，其电动势方程与发电机的方程相同，以隐极机为
例：
E0 U IRa jIX t
按照电动机惯例，把输出负电流看成是输入正电流即可，其电动势方程：
隐极机：
U E0 IM Ra jIM X t
第19章同步电动机
• 依次给C-C‘→A-A’→B-B‘相通电，转子逆着励磁顺序以顺时钟方向连续旋转；依次给B-B’ →AA‘→C-C’相通电，沿逆时钟方向旋转。
• SR电动机的转向取决于相绕组通电的顺序。
• 开关器件S1/S2导通时，A-A'相绕组从直流电源Us吸收电能，而当S1/S2关断时，绕组电流经续流二极管D1/D2继续流通，并回馈给电源Us。SR电动机具有再生作用，系统效率高。
• 对凸极转子，转子上不装设励磁绕组，也会存在电磁功率和对应的电磁转矩，其大小为
第19章同步电动机
• 电磁转矩与功角δ的关系是按(sin2δ)规律变化的。空力载线情不况发，生扭TM弯≈。0，磁
• 负载，转子直轴落后于定子旋转磁场轴线δ角，这个磁场被扭歪了。磁通具有使其所经路径的磁阻为最小的性质，使转子直轴方向与定子磁场轴线取得一致, 同转向 TM ，和负载转矩平衡。

《同步发电机原理》PPT课件

运动的电产生磁，运动的磁产生电。
结构模型同步电机原理和结构
◆同步发电机和其它类型的旋转电机一样，由固定的定子和可旋转的转子两大部分组成。一般分为转场式同步电机和转枢式同步电机。
◆图15.1给出了最常用的转场式同步发电机的结构模型，其定子铁心的内圆均匀分布着定子槽，槽内嵌放着按一定规律排列的三相对称交流绕组。这种同步电机的定子又称为电枢，定子铁心和绕组又称为电枢铁心和电枢绕组。
励磁方式简介
获得励磁电流的方法称为励磁方式。目前采用的励磁方式分为两大类：一类是用直流发电机作为励磁电源的直流励磁机励磁系统；另一类是用硅整流装置将交流转化成直流后供给励磁的整流器励磁系统。现说明如下：
1 直流励磁机励磁直流励磁机通常与同步发电机同轴，采用并励或者他励接法。采用他励接法时，励磁机的励磁电流由另一台被称为副励磁机的同轴的直流发电机供给。如图所示。
3 旋转整流器励磁静止整流器的直流输出必须经过电刷和集电环才能输送到旋转的励磁绕组，对于大容量的同步发电机，其励磁电流达到数千安培，使得集电环严重过热。因此，在大容量的同步发电机中，常采用不需要电刷和集电环的旋转整流器励磁系统，如所示。主励磁机是旋转电枢式三相同步发电机，旋转电枢的交流电流经与主轴一起旋转的硅整流器整流后，直接送到主发电机的转子励磁绕组。交流主励磁机的励磁电流由同轴的交流副励磁机经静止的晶闸管整流器整流后供给。由于这种励磁系统取消了集电环和电刷装置，故又称为无刷励磁系统。
◆空载特性在同步发电机理论中有着重要作用：①空载特性结合短路特性(在后面介绍 )可以求取同步电机的参数。②发电厂通过测取空载特性来判断三相绕组的对称性以及励磁系统的故障。
同步发电机负载运行和电枢反
应

电机学-同步电机的基本知识和结构ppt课件

➢水轮发电机
转子
特点：转速低，转轴短粗，为凸极式转子。作用：固定励磁绕组，产生励磁磁场。
定子
特点：固定定子绕组，由硅钢片叠成。作用：感应电势，通过电流，实现机电能量转换。
同步电机的基本知识和结构
§7-4 同步电机的励磁方式
同步电机工作时必须供给励磁绕组直流电流，以便建立励磁磁场。提供直流的电源及附属设备统称为励磁系统。获得励磁电流的方法称为励磁方式。
励磁系统的形式很多，按照励磁系统和发电机的关系，可分为他励式(separately excited)和自励式(self-excited)两类。
同步电机的基本知识和结构
§7-4 同步电机的励磁方式
一、他励式励磁系统他励式励磁系统主要有下列几种。 1．直流励磁机励磁系统
if
If
L
Rf
A
K
～G V
同步电动机：PN是指轴上输出的有效机械功率，也用千瓦(kW) 或兆瓦(MW)来表示。对于同步调相机，则用线端的额定无功功率来表示其容量。以千乏(kVAR)或兆乏(MVAR)为单位。
同步电机的基本知识和结构
§7-5 同步电机的额定值
➢额定电压UN 指在额定运行时电机定子三相线电压，单位为伏(V)或千伏(kV)。
Y
C
Y
C
A
.N
S
XA
n1
Z
B
Z
横截面图凸极式
N
S
X
.n1
B
隐极式
同步电机的基本知识和结构
§7-2 同步电机的基本工作原理
➢同步发电机
作为发电机运行时，用一原动机拖动转
子旋转，转子励磁绕组中通入直流电，
Y
从而在气隙中产生一旋转的磁场，该磁

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A
U E 0 E a d E a q IR 1 jX 1
（9-1）
Us
I s
E
Rs —— 定子绕组的相电阻； Xs —— 定子绕阻的相漏电抗。 B
C
图9.6 同步电动机各量的正方向
9
感应电动势 Ead 、Eaq 可以写成
E adjIdXad EaqjIqXaq
式中 Xad ——直轴电枢反应电抗； Xaq ——交轴电枢反应电抗。
式中 X d ——直轴同步电q Xaq X1。
在一般凸极同步电动机中，Xd Xq 。
2. 隐极同步电动机的电压方程对于隐极同步电动机，由于气隙均匀，因而直轴和交轴的同步电抗在数值上彼此相等，即有
Xd Xq Xc
式中 X c —— 隐极同步电动机的同步电抗。
，其中Id
产生磁动势Fad
一个分
；Iq
Id
Fad
Is
Iq
Faq
7
电磁关系
根据“双反应法”，凸极同步电动机电磁关系如下：
I f
F
E
I
F
E
E
I
E
I
F
E
E
8
9.2.3 同步电动机的电压平衡方程式
1. 凸极同步电动机的电压方程
不管是励磁磁通 f ，还是直轴磁通 ad 和交轴磁通 aq，都
是以同步转速逆时针旋转，因此都要在定子绕组中产生相应的感应电动势。根据图9-6给出的同步电动机定子绕组各电量正方向，可以列出A相回路的电压方程
电动机的电磁功率为
P MP 13U Icos
由凸极同步电动机的相量图（图9-7）可见，1 ，于是
P M 3 U Ic o sc o s 3 U Is ins in
此外，根据相量图可得
Id I sin Iq I cos Id X d E0 U cos Iq X q U sin
17
考虑以上这些关系，得
•
j Iq Xq
•
U
•
U
•
•
I
Iq
1
•
Id
a)
•
I 1
b)
图9.7 同步电动机相量图
a) 凸极式 b) 隐极式
13
9.3同步电动机的功率关系和矩角特性
前面在介绍直流电动机和三相异步电动机时，都重点分析了对应的机械特性T=ƒ(n)，而同步电动机由于以同步转速n1转动，转速不随转矩变化，其机械特性为一条直线。在同步电动机中，功率或转矩是随功角变化的，所以下面讨论功角特性 PM=ƒ(θ)和矩角特性T=ƒ(θ)。
11
这样，由式（9-4）可写出隐极同步电动机的电压方程为
UE0jIXc
（9-5）
9.2.4 同步电动机相量图同步电机作为电动机运行时，电源必须向电机的定子绕组输入有功功率，这时输入电动机的有功功率P1必须满足
P 13UIcos0
这就是说，定子相电流的有功分量 I co s 1 应与相电压 U 同相
第9章同步电动机 Synchronous Machines
南昌航空大学信息工程学院吴剑
1
同步电机的基本结构
2
同步电动机的两类转子
3
9.2 同步电动机的电磁关系
9.2.1 同步电动机的磁通势
n
q轴 If
F0 d 轴 N
S
图9.3 同步电机的纵轴与横轴
F0
d轴
q轴
N
n
S
0
图9.4 励磁磁通
4
P M pFe pmP 2
（8-15）
其中，铁损耗 pFe 与机械损耗 pm 之和称为空载损耗P0 ，即
P0pFepm
（8-16） 15
图9-11是同步电动机的功率流程图。
电功率
电磁功率
P1
PM
机械功率
P2
pCu
pFe
pm
图9-11 同步电动机的功率流程图
16
9.3.2 同步电动机的电磁功率与功角特性对于凸极同步电动机，当忽略定子绕组的电阻R1 时，同步
义为同步电动机的功角特性，由此所绘制出的曲线称为功角特性曲线，如图9-12所示。
18
上式所示凸极同步电动
机的电磁功率PM 中，第一项与励磁电流If 的大小有关，称为励磁电磁功率。第二项
Pem Te
14
9.3同步电动机的功率关系和矩角特性
9.3.1 同步电动机的功率方程
同步电动机从电源吸收有功功率P1 ，在扣除消耗于定子绕组的铜损耗 pCu3Is2Rs 后，转变为电磁功率PM ，即有
P1pCu PM
（8-14）
从电磁功率PM里再扣除铁损耗 pFe 和机械摩擦损耗 pm后，
得到输出给负载的机械功率P2
Fa
3 2
4 π
2 2
N1kW np
1Is
将上式分解为d、q轴上的直轴电枢磁动势和交轴电枢磁动势：
Fad
3 2
4 π
2 2
N1nkpW1Id
Faq
3 2
4 π
2 2
N1nkpW1Iq
6
考虑到式（8-2）的关系，即有
I Id Iq
即把电枢电流 I 按相量的关系分解成两个分量：
量产是生Id磁动，势F另aq 一个。分量是Iq
位。由此可见， U 与 I 二者之间的功率因数角必须小于
90 ，才能使电机运行于电动机状态。图9-9是根据凸极同步电
动机的电压方程，在 9 0 o （超前）时，电机运行于电动机
状态的相量图。
12
图9-7是根据隐极同步电动机的电压方程式画出的相量图。
•
•
j Id Xd E0
•
E0
•
j I Xc
整理，可得
U E 0 j I d X a d j I q X a q I s R 1 j X 1
得
U E 0 j I d X a d X 1 j I q X a q X 1 I d I q R 1
10
一般情况下，当同步电动机容量较大时，可忽略电阻R1，于是
U E 0jIdX djIqX q
9.2.2 凸极同步电动机的双反应原理
Fad
Φad
•
Fa
q
Fad n1
F a
Faq
qq
n1
Φaq
q
Faq
Φaadd
Fad
dd
Fad
dd
n1
I
f
Φaaqq
a)
b)
c)
图9-5 电枢反应磁动势及磁通
a) 电枢反应磁动势 b) 直轴磁通 c) 交轴磁通
dd
5
根据前一章的分析，这里可以写出由定子电流产生的电枢磁动势的表达式
P M3E X 0U d sin3 U2 2X X dd X qX q sin2
（9-7）
接在电网上运行的同步电动机，已知电源电压U、电源的频率f1都维持不变，如果保持电动机的励磁电流If 不变，则对应的电动势E0 的大小也是常数，此外电动机的参数Xd 、Xq又是已知的常数，这样同步电动机的电磁功率PM 就仅仅是θ的函数，当θ 角变化时，电磁功率PM也跟着变化。我们把PM f () 的关系定