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《电机学》课件同步电机

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《电机学同步电机》课件

《电机学同步电机》课件

同步电机的运行
1
同步电机的起动和饱和
解释同步电机的起动过程，包括对饱和现象的讨论。
2
同步电机与电源的同步性
探究同步电机与电源之间的同步性要求和影响因素。
3
同步电机的转速控制
探讨同步电机转速控制方法，包括定子电压和转子电流的控制。
同步电机的应用
同步电机在空调中的应用
讲解同步电机在空调系统中的作 用和优势。
《电机学同步电机》PPT课件
# 电机学同步电机PPT课件 ## 概述 - 什么是同步电机？ - 同步电机的工作原理 - 同分析永磁同步电机的内部组成和工作原理。
交流电动机的结构
讲解交流电动机的构造和工作原理。
同步电机的特点
介绍同步电机与其他电机的不同之处和特点。
同步电机在风机中的应用
介绍同步电机在风机系统中的应 用案例和效果。
同步电机在泵站中的应用
解释同步电机在水泵站系统中的 运行和应用场景。
同步电机的维护与保养
1
同步电机的检修
2
讲解同步电机故障排查和维修过程。
3
同步电机的保养
介绍同步电机的定期保养工作和注意事 项。
同步电机的故障排除
解决常见的同步电机故障问题，并提供 解决方案。
总结
同步电机的优缺点
分析同步电机的优点和局限性。
同步电机的发展趋势
探讨同步电机在未来的技术和市场发展趋势。
同步电机的未来发展前景
展望同步电机在工业和家用领域的未来应用和前景。

电机学-同步电机

电机学-同步电机
生的切向力及电磁转矩和电磁功率就越大。
表征气隙合成磁场的等效磁极
ns
S
N
δ
ns
N0
Te
S0
主极
发电机旋转时，原动机必须输入驱动转矩来克服制动电磁转
矩，从而将机械能转变成电能，所以交轴电枢反应与电磁转 矩的产生和机电能量转换直接相关。
29
(2)、电枢电流 I 滞后激磁电动势 E 0 90 (0 = 90) 时
同步电机
同步电机和感应电机同属于交流电机，与感应电机
的区别是同步电机的转子转速 n 与电网频率 f 之间
具有固定不变的关系 子转速 n≠ns。
n
ns
60 f p
，而感应电机的转
本章主要讲述同步发电机的工作原理、电磁关系，
导出基本方程、等效电路和相量图；
同时分析同步发电机的运行特性，以及与电网的并 联运行和功率调节问题。
相量重合；
(2)、忽略磁滞和涡流损耗时，旋转磁场的磁密矢量
与产生它的磁动势矢量重合；
(3)、该相绕组交链的磁通相量与产生它的磁密矢量
重合。
a
s
Ba
FIa
同步发电机的时空矢量图
25
2、对称负载时的电枢反应
s
E 0 Fa
0 I
Ff1
B0
0
N
一般情况下同步发电机的时空矢量图
电枢反应的性质（增磁、去磁或交磁）取决于电枢磁动势 基波 Fa与励磁磁动势基波 Ff1 的空间相对位置。
f
pns 60
。
同步电机转速与电网频率有着严格不变的关系，
即电网频率一定时，同步电机转速不变。
22
2、空载特性
在同步转速下，激磁电动势E0与励磁电流 If 之间的 关系曲线E0= f ( If )，称为同步电机的空载特性。

电机学课件同步电机结构ppt课件

电机学课件同步电机结构ppt课件
曲线相似(成比例)
为磁路的磁化特性
1 c
一般将发电机的空载额定电压
设计于弯曲部分C点
0
10/2006 C.B.Zeng
d
If(Ff)
30
3.电机磁路的饱和系数
Ks
Ff0 F
ac ab
dn dc
(
Ks
1.1 ~ 1.25) E0 ( 0)
2 n
气隙线:将空载特性
ab
的直线部分延长得线
c
段2，称为气隙线。
设oa代表额定电压， 则 ac为产生额定电压所需
F
Ff0
0
gd
磁势:
Ff0 ac ab bc F FFe
10/2006 C.B.Zeng
1
31
Ff0 ac ab bc F FFe
ab=F：不计饱和时产生oa电压所需磁势，称为气隙磁势。
bc=FFe：由于饱和，使得产生 oa电压的磁势增大的部分，
电枢反应 概念：内功率因数角ψ 不同情况电枢反应分析
10/2006 C.B.Zeng
36
1、电枢反应的定义：
I f
F f
随转子旋转（n1) 基波F f 1(n1 ) E0
f1
Pn 60
接三相对称负载
或加三相对称电源 i三相对称，f1 电枢磁势Fa
大 转 转
小
速 向
Fa
1.35 WKW 1 P
亦如图示方向。此时A相
Fa 出现在A相轴线上。
F
1
d轴 Ff
B轴
q轴
A轴
Fa
Y
C
A
X
NS
Z n1 B
C轴
10/2006 C.B.Zeng

《同步电机》PPT课件

《同步电机》PPT课件

精选ppt
15
..
Ia
E0
★y=(0~900 ) (参图6-9） 滞后 一个锐角
Id=Iasiny Iq=Iacosy
A、直轴分量Id直轴去磁作用
Ff1
B、交轴分量 Iq交磁作用， F，
其轴线位置从空载时直轴处逆转
子转向后移一个锐角
Iq F Faq
. E0 .
Ia Fa
(Id)Fad
图6-9
精选ppt
图6-4 凸极式转子
精选ppt
6
同步电机的运行原理
一、同步发电机工作原理
参考同步电机结构模型图6-5
1、定子上：三相绕组，空间互 差1200电角度，匝数相等
转子上：If,由转子N极出 来气隙定子铁心气隙转 子S极
原动机n逆时针恒速旋转定子 上导体切割磁力线产生e
图6-5
精选ppt
7
6.2 同步发电机的空载运行
.
E . .
EE
.. . E =E0+Ea
=U.+I.Ra+jI.X
a0
.
E 基波
.
U
精选ppt
17
图6-10
. . .. . .
..
. . . E0=-Ea+U+IRa +jIX =U+IRa +jIX+jIXa
=U+IRa+jIXt
Xt =X+ Xa
大小：E0=4.44f1NKN10
Xt--隐极机同步电抗，表征对称稳态运行时电枢反应基波磁场和漏磁场 .
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）

培训电机学之同步电机课件

培训电机学之同步电机课件
交变电势。通过引出线，即可提供Байду номын сангаас流电源。
✓ 感应电势有效值: E04.44Nfkwf
✓ 感应电势频率: ✓ 交变性与对称性
f pn 60
三、什么是同步转速？
✓ 电网的频率不变，我国为50Hz ，故转子的转速为: n 60 f 3000 pp
四、同步电机有哪几种运行方式？
✓发电机、电动机、补偿机培训电机学之同步电机
第 一单元 同步电机原理和结构
课题一 同步发电机的基本工作原理
一、同步电机的模型结构是怎样的？
✓ 定子：圆筒形铁心＋三相对称交流绕组
✓ 转子：磁极＋直流励磁绕组 或 永久磁铁
✓ 定转子之间: 气隙对电机磁场分布和性能有重大影响。
✓ 除了转场式同步电机外, 还有转枢式同步电机。
培训电机学之同步电机
N
YA Z
4
课题二 同步电机型式和结构
一、同步电机的两种转子型式是什么？
✓ 定子结构与异步电机相似，转子结构有着自己的特点。 ✓ 根据原动机的特点，同步电机的转子也制成两种型式与之配套。
1 凸极式
✓ 凸出的成对磁极、集中的励磁绕组。 ✓ 多极电机做成凸极结构，工艺较为简单。 ✓ 凸极电机与转速较低的水轮机相配套。
培训电机学之同步电机
12
二、如何理解国产同步电机型号?
✓ 汽轮发电机有QFQ、QFN、QFS等系列，前两个字母表示汽轮发电机；第三个字母 表示冷却方式，Q表示氢外冷，N表示氢内冷，S表示双水内冷。
✓ 大型水轮发电机为TS系列，T表示同步，S表示水轮。
✓举例： QFS-300-2 : 表示容量为300MW双水内冷2极汽轮发电机。 TSS1264/160-48 : 双水内冷水轮发电机，定子外径1264cm，铁心长160cm，极数为48。 ✓同步电动机系列有TD、TDL等，TD表示同步电动机，后面的字母指出其主要用途。如 TDG表示高速同步电动机；TDL表示立式同步电动机。 ✓同步补偿机为TT

电机学 第5章 同步电机

电机学 第5章 同步电机
5、旋转变压器
输出电压随转子转角变化而变化，两者呈成正弦、余弦函 数关系称为正余弦旋转变压器；成线性关系称为线性旋转 变压器，主要用于坐标变换、三角运算的角度测量等。
转子转速与磁场转速不相等。 n0=60f/p，n不等于n0。
退出
3、三相同步电动机的运行特性
（1）机械特性
转速与负载转矩之间的关系。
n
n=f（M）
n0
由于同步电动机转速恒定不随转
矩而变，这种特性成为绝对硬特
性，即恒转速特性。是同步电动
M
机的基本特性。
退出
（2）工作特性
指同步电动机外加电压、励磁电流为常数时电磁转矩、定 子电流、功率因数、效率、和输出机械功率P2之间的关系曲 线。
退出
额定容量SN 3U相I相；
输出有功功率 SNcos；
输出无功功率 SNsin；
额定电压：线电压U
；
L
额定电流：线电流I；
当Y形连接时，额定电流 SN SN 3U相 3UL
当形连接时，额定电流 SN SN 3U相 3UL
退出
解：(1)转子磁极对数p 3,旋转磁场转速为
n 60f 60 50 1000r/min
退出
例：一台三相Y形连接的隐极同步发电机，每相电抗 为2欧姆，每相电阻为0.1欧姆，当容量为500kvA， cosφ=0.8（滞后）时，端电压为2300v，求气隙磁场在 一相绕组中产生的电动势。
解：相电压U UL 2300 1327.9V
3
3
相电流I S 500103 125.（ 5 A） 3UL 3 2300
退出
3、微型同步电动机
将不变的交流电信号转变为转速恒定的机械运动。在自动 控制中作为执行元件。在恒速传动装置中广泛应用。分为永 磁式、反应式、磁滞式等类型。

电机学同步电机 全套课件


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+ 画在同一坐标平面上的时间相量图和空
间矢量图称为时空矢量图。 + 参考轴的选取是任意的。但一般
– – – – – 把相绕组轴线作为空间矢量参考轴 时间相量： E , , I ,U 令时间相量参考轴与空间矢量参考轴重合 空间矢量： F, B 相绕组轴线－相轴； 转子绕组轴线－直轴； 相轴，交轴 时轴 与直轴正交（90度电角度）－交轴 定义为内功率因数角。
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71
72
电枢反应的性质（内功率因数角
0 ）
与 与 同方向， 同方向 相矢图中，按参考轴设 定，有： F F f 0 a a
f1
0
ff
Ff F f 1

x
最大幅值 Ff 之比为 k f， 称为电机的励磁磁动势波 形系数，即
f1
大齿
kf
Ff 1 Ff
42
43
凸极同步电机的绕组式集中
绕组，它所产生的磁动势是矩形 Ff 波，幅值为 ， 基波分量的振幅为 4
Ff 1

Ff
4 励磁磁动势的波形系数 kf

44
45
式中： 0 为每极的主磁通量
36
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39
40
41
f
隐极式同步电机的转子绕组为分布绕组， 在每极下有一个大齿和若干个小齿，转子磁 If Ff I f N f 动势的空间分布波形为阶梯波形，如下图所 Nf 示，幅值为 （其中 为励磁电流， 定义磁极磁动势的基波分 为励磁绕组的每极匝数） f 量振幅 F 与实际磁动势

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

电机学课件第6章 同步电机


，整体或低碳钢片迭成。
直流励磁绕组
:
同心式绕组或集中绕组
。
电刷和集电环
同步电机又分为隐极式和凸极式两种。
N
+
S
N
SS
+
N
隐极式
转子圆柱形，气隙均匀，转子机 械强度高，励磁绕组固定容易。
适合于高速发电机
凸极式
有明显的凸出的磁极，气 隙不均匀，制作简单。
适合于低速发电机
汽轮发电机 由汽轮机驱动的同步发电机
• 极对数多
•采用凸极结构
• 转子粗而短
D2 5 ~ 7 L2
• 励磁绕组为集中绕组
• 立式结构
• 阻尼绕组
阻尼绕组的结构与笼型感应电机的转子的笼型绕组相似。
阻尼绕组的作用作用 同步发电机中：抑制转子机械振荡 同步电动机和同步补偿机中：起动绕组 与感应电机一样同步电机定转子极数应相同。
二、同步电机的运行状态 同步电机有发电机、电动机、补偿机三种运行状态。 运行状态取决于磁场的相对位置
• 额定电压UN 单位为kV • 额定电流IN 单位为A, kA
• 额定频率 f N 单位为Hz • 额定功率因数 cos N
• 额定转速n N 单位为r/min • 额定温升θN • 额定励磁电流和电压 IfN 、UfN
6.2 同步发电机的空载磁场和电枢反应
一、空载运行
ns If I=0
1.空载磁场——主磁场
第六章 同步电机
同步电机转子转速是常值且与同步速相等，与负载的大 小无关。
n ns
60 f p
(r/ min)
同步电机主要用作发电机，也可以用作电动机和补偿机。
同步发电机的稳态对称运行 主要内容 同步电动机和调相机

电机学第19章课件


0.8815(滞后）
计算表明，若选用同步电动机，工厂所需要的总视在功率较小，
总功率因数较高。
4. 同步电动机的起动
同步电动机仅在同步转速时才产生恒定的同步电磁转矩。 起动时若把定子直接投入电网，转子加上直流励磁，则定 子旋转磁场以同步转速旋转，而转子磁场静止不动，定、 转子磁场之间具有相对运动，所以作用在转子上的同步电 磁转矩正、负交变，平均转矩为零，电机不能自行起动。 因此，要把同步电动机起动起来，必须借助其他方法。
额定功率因数 cosM
1，电动机的参数为 X d *
0.8，X
* q
0.5，
电枢电阻和磁饱和忽略 不计，求：
（1）该机在额定电流，cosM 1的情况下运行时，激磁 电动势
的标么值和该激磁电动 势下的功角特性；
（2）若负载转矩不变，励 磁增加20%，问电枢电流和功率因 数
将变成多少？
解：采用标幺值计算。
U
于是，电流的直轴和交轴分量
I dM I M sin 0M sin 26.57 0.4473 I qM I M cos 0M cos26.57 0.8944
M
jIq X q
jId X d
注意：用标幺 E0 值表示时，式
激磁电动势E0*为：
E0*
U * cos M
I
* dM
X
d
*
凸极同步电动机
U E0 IM ra jIdM X d jIqM X q
画凸极同步电动机向量图时，需要先确定ψ0M角。
0M
arctan U sinM U cosM
IM IM
xq Ra
EQ U IM ra jIM X q
图19-3 凸极同步电动机的相量图
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F F cos ψ aq
a
---交轴分量电流产生的合成磁动势
一般情况下的电枢反应（总结）
位置 夹角 q轴
d轴
记作
电枢 反应 性质
交轴
对电机的影响
负载性质
波形 畸变
下降 不变
R
直、去 削弱 不变 下降 L
d轴
d、q 轴
d、q 轴
直、助 增强 不变 上升 C
交、直 去
削弱
交、 直助
增强
下降 下降 下降 上升
同步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 。
波形：由e=Blv可知，波形取决于磁密的空间分布。 频率：f=pn/60 大小：E=4.44fN1kw1Φ 相序：由转子的转向决定
同步电机的分类
按运行方式，同步电机分发电机、电动机和调相机。 按结构型式，同步电机分旋转电枢式和旋转磁极式。 旋转磁极式同步电机按磁极形状，又分隐极式和凸极
输出的有功功率越大，有功分量电流就越大， 交轴电枢反应越强，电磁转矩越大，为了保持 电机的转速不变，要求原动机输入更大的驱动 转矩——调节有功功率。
R、L R、C
电磁转矩
同步发电机带上负载后，电枢电流建 立电枢反应磁场，它与励磁电流作用 产生电磁力，在某些情况下形成电磁 转矩，实现机电能量转换。
1.有功电流产生电磁力,形成电磁转矩
当发电机带有功负载(阻性负载)时,可以近似认为
机电能量转换
有功电流产生电磁力,形成电磁转矩
即，电枢绕组流过有功电流时,产生交轴 电枢反应磁场。励磁绕组载流体在该磁 场作用产生电磁力，并形成制动性质的 电磁转矩。
型号 发电机型号表示该发电机的类型和特点 QFQS-200-2表示定子绕组水内冷、转
子绕组氢内冷、铁心氢冷的二极汽轮发 电机，容量为200MW。 ＴＳ854/210-40表示立式同步水轮 发电机，定子铁心外径为854cm，定子 铁心长度为210cm，有40个磁极。
额定值
额定容量和额定功率
指电机额定运行时，输出功率的保证值。同步发电机是 指输出的额定视在功率或有功功率，单位是KVA或KW。 电动机额定容量是指额定条件下转轴上输出的机械功率，
1.三个角
1)内功率因数角 是E0与F之间的时间相位角,与电机参数及负载有关. 2)外功率因数角 是U与F之间的时间相位角,与负载有关
3)功率角(功角) 是E0与U之间的时间相位角. 三个角之间的关系为ψ=Φ+δ
2.四个轴
直轴(纵轴、d轴）：主磁极轴线位置。 交轴（横轴、q轴）： 与直轴成900电角度的位置。 相轴： 每相绕组的轴线位置。 时轴： 时间相量在其上投影可得到时间量的瞬时值。
单位是KW。调相机用KVA或Kvar表示。
额定电压
额定运行时加在三相定子绕组上的线电压。
额定电流
在额定运行状态下三相定子绕组的线电流.
• 6.2同步发电机的运行原理
同步发电机的电枢反应 同步发电机的电动势方程和相量图； 同步发电机的运行特性 同步发电机的并列 同步发电机的有功功率功角特性和静态稳定 同步发电机的无功功率功角特性和Ｖ形曲线 同步调相机和同步电动机
式两种。 按原动机类别,同步电机分为汽轮发电机、水轮发电机
和柴油发电机等。 汽轮发电机一般作成隐极式，现代汽轮发电机均为2极，
转速为3000转/分钟，水轮发电机采用凸极式，极数 多，转速低。 同步电动机、柴油发电机和调相机一般作成凸极式。 按冷却介质和冷却方式分，有空外冷、氢冷、水内冷
同步电机的型号
同步电机结构图
Y
C
N A
S X
Z
B
1.ψ=0°时的电枢反应
空载电动势E0和电枢电流Ia同相位. q轴 A轴
C
B轴
C轴
Ff与Fa的夹角为ψ+90° 电枢反应性质： 交轴电枢反应
2.ψ=90°时的电枢反应
空载电动势 E0 超前电枢电流Ia90° Ff与Fa的夹角为ψ+90°
电枢反应性质：
直轴去磁电枢反应
电机学
第6章
概述
6.1.1同步电机的结构型式
一、汽轮同步电机的基本结构 定子
定子铁心：硅钢片叠成。 机座：钢板焊接面成，有足够的强度和钢度。 电枢绕组：三相对称绕组——铜线制成
转子 转子铁心：采用整块的含铬、镍和钼的合金钢锻成 护环：保护励磁绕组受离心力时不甩出 励磁绕组：铜线制成 滑环：引励磁电流经电刷、滑环进入励磁绕组 中心环：支持护环，阻止励磁绕组轴向移动
3.ψ=-90°时的电枢反应
空载电动势 E0 滞后电枢电流Ia90° Ff与Fa的夹角为ψ+90°
电枢反应性质：
直轴助磁电枢反应
4.0°＜ψ＜90°时的电枢反 应
空载电动势 E0 超前电枢电流ψ Ff与Fa的夹角为ψ+90°
电枢反应性质：
交轴电枢反应兼 直轴去磁电枢反应
4.0°＜ψ＜90°时的电枢反 应
励磁磁势和电枢磁势的区别
由电流相序决定 由原动机决定 转向 由磁极对数和电流频率决定 由电流瞬时值决定 恒定，由电枢电流决定 正弦波 电枢反应磁动势 由原动机的转速决定 由转子位置决定 恒定，由励磁电流决定 正弦波 励磁磁动势 转速 位置 大小 基波波形
准备工作
同步发电机的空载运行
同步发电机转子由原动机拖动到同步转速，转子绕组 通以恒定的直流励磁电流，定子电枢绕组开路，这种运行 状态，称为同步发电机的空载运行。
励磁电流If单独建立的励磁磁动势Ff产生的主、漏通。
主、漏磁通均随转子旋转，在气隙中形成旋转磁场。主磁 通交链电枢绕组，在电枢绕组中感应电动势；
漏磁通不交链电枢绕组，不在电枢绕组中感应电动势， 不参与定、转子之间的能量转换.
此种情况下
I Id Iq I d Isin ψ I q Icos ψ
---直轴分量 ---交轴分量
I d与E0成900 Iq 与E0同相位
4.0°＜ψ＜90°时的电枢反 应
此种情况下Fຫໍສະໝຸດ aqFaFfψ 900
F ad
F a F ad F aq
F F sin ψ ad
a
---直轴分量电流产生的合成磁动势
空载特性
空载时电磁关系： 空载特性： 空载电动势 大小： 空载特性曲线： 气隙线
电枢反应
电机带上负载后，电枢磁动势的基波 在气隙中使气隙 磁通的大小及位置均发生 变化, 这种影响称为电枢反应.
电枢反应的性质，取决于电枢磁动势 基波和励磁磁动势基波 之间的相对位置， 即与空载电动势 和电枢电流 之间的夹角 有关.