电机学课件同步电机

X

E
0

0
～
E
E

I

U
E
I Ra jI X

s




0
U

a
E E0 E

I
7
E U I R a jX


电机学
隐极同步发电机 相量图的求解方法
d

已知：U, I, φ, Ra, Xs 求：E0, δ
E
0

c





0
U
I Ra
jI X
s
I
为了确定 ψ0，画出相量图，定义一个虚拟电动势： 与E0同相



d
EQ E0 j I

X
d
d
X
q

q
jI


d
d
X
d
X
q

U I Ra j I

X
d
jI
d
X
q
jI
X

d
X
q


E
U

E
Q
0

U I Ra j I q I
：
A

0

d

q



隐
11
极
凸
极
电机学
凸极同步发电机的电枢磁场
ψ0=90°
d轴 Fad Bad1 Bad Baq1 ψ0=0° q轴

阻尼绕组对突然短路电流和励磁电流的影响：
转子装上阻尼绕组后，A相电流的表达式为：
iA
1 2E0[ X d
( 1 Xd
1 Xd
t
)e Td
( 1 X d
1 Xd
t
)e Td ]cos(t
0 )
2E0 X d
t
cos0e Ta
由于阻尼绕组的“屏蔽作用”，励磁绕组中直流感应电流的 初始幅值和峰值，将比无阻尼绕组时稍小。
5.同步补偿机
同步补偿机: 实质是一台不带任何机械负载 、专门用以改 善功率因数的同步电动机。
工作原理(按电动机惯例叙述) 正常励磁时，电枢电流很小，接近0 过励磁时，电流超前电压，即补偿机从电网 吸收超前的无功 欠励磁时，电流滞后电压，即补偿机从电网 吸收滞后的无功
过励补偿的工作原理
电力系统中大部分复杂为感性的，从电网吸收 一定的滞后无功，使电网功率因数很低。传输 一定功率时，电流偏大，线路损耗增加。
2E0
sin
t
e Ta
Xd
2. 无阻尼绕组时突然短路电流的表达式
突然短路时，电枢的短路电流中有交流分量和直流分量两部 分，即：
i i i

2E0[
1 Xd
( 1 Xd
1 Xd
t
)e Td ]sin(t )
2E0
sin
t
e Ta
Xd
突然短路时，定、转子电流的对应关系：
➢ 励磁电流的稳态分量If0将产生稳态短路电流；励磁电流的直 流瞬态分量△if=，与定子的瞬态交流分量相对应，两者均以 瞬态时间常数Td＇衰减；励磁电流中的交流分量，则与定子 电流中的直流自由分量相对应，两者均以电枢时间常数Ta衰 减。

23、一切节省，背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
【培训课件】电机学课件--同 步电机结构
11、战争满足了，或曾经满足过人的 好斗的 本能， 但它同 时还满 足了人 对掠夺 ，破坏 以及残 酷的纪 律和专 制力的 欲望。 ——查·埃利奥 特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段 。纪律 是教育 过程的 结果， 首先是 学生集 体表现 在一切 生活领 域—— 生产、 日常生 活、学 校、文 化等领 域中努 力的结 果。— —马卡 连柯(名 言网)
13、遵守纪律的风气的培养，只有领 导者本 身在这 方面以 身作则 才能收 到成效 。—— 马卡连 柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅 精神以 及同全 世界劳 动者的 团结一 致，是 取得最 后胜利 的保证 。—— 列宁 摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈

◆结论（对于同步发电机）：
① 交轴电枢反应使气隙磁场发生畸变，F0 始终 超前于 F，即主极磁场超前于气隙合成磁场， 使主磁极始终受到一个制动性质的 Te 的作用， 原动机克服该制动转矩而做功，从而实现了 机械能到电能的转换。
② 直轴电枢反应产生去磁或增磁作用，对同步 电机的运行性能影响很大。
四、三相同步电机的运行状态
Fa = Fad＋Faq I1 Id Iq
Id I1 sin
Iq
I1
cos
2. 基本方程式 电磁关系(不计磁路饱和) ：
Uf If
F0 0 E0
Id Fad ad Ead
E1
U1 I1
Iq Faq aq Eaq
s Es
R1I1
E1 E0 Ead Eaq
因为 Ead ∝ad ∝Fad ∝Id
• 关于相序：
转向及绕组相序已标明；或用相序指示器判断。
• 关于空载端电压： 调节 If → 调节 E0 ；调节瞬时速度→改变相位。
• 关于频率：调节 n →调节 f 。
二、并联运行的方法
1. 准确整步法
方法：把 G 调整到完全符合并网条件时，才投入电网。 缺点：手续繁琐，费时较多。
2. 自整步法
If = f ( I1)
三、效率特性
1
P P2 P
100 %
※ N = 94% ~ 98.5%； 氢冷时，N 增加约 1%。
5.6 同步发电机与电网的并联运行
一、并联运行的条件
1. 发电机的相序与电网相序一致 2. 发电机的频率与电网频率相同 3. 发电机的端电压与电网电压相等
1. 发电机的相序与电网相序一致
5.1 同步电机的基本结构和额定值

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定子三相电流 I Fa a Ea E
定子电动势平衡方程
E E0 Ea E E E U IRa
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感应电动势与电枢反应电抗
电枢反应电动势和电枢反应漏电动势可写成负电抗压降的形式
电枢反应电抗Xa ：在数值上等于单位电流所感应的电枢反应电动势
定子电动势平衡方程
E E0 Ea E E E U IRa
个统一的基准上对交、直轴电枢反应进行计算，并将效果叠加（即
解决交、直轴电枢磁动势的折算问题）。
Fa
Fad
Bad1
ad
Ead
Faq
Baq1
aq
Eaq
Ff
Bf1
0
E0
E Ead Eaq E0
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3.隐极同步发电机的负载运行
不考虑饱和(可利用叠加原理求解）
转子励磁电流 I f Ff 1 0 E0 E
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3.隐极同步发电机的负载运行
考虑饱和
大多数情况下同步电机工作在饱和区，即磁化曲线的膝部附近运行。
叠加原理不再适用，即F作用的结果并非Ff 1和Fa分别作用效果之和，
0 a，E E0 Ea
If
Ff 1
I
Fa
F
E
E
磁动势平衡方程为F Ff 1 Fa
E0=4.44fNkN1Φ0
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空载电动势与励磁电流的关系
转速一定时，E0 0
E0 f (I f )与0 f (I f )相似
电机磁路的饱和系数
k
ac ab
dh oa

谢谢
11、越是没有本领的就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
பைடு நூலகம்
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
电机学课件
同步电机 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。

【培训课件】电机学课件--同步电机 结构
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37ห้องสมุดไป่ตู้纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克

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。

S N
f
发电机运行
6.1 同步电机的基本结构和运行状态
3.同步电机基本运行状态
f
S N
S N
f
同步电机空载或补偿机运行
6.1 同步电机的基本结构和运行状态
3.同步电机基本运行状态
f
f'
S N
T
S
f'
N
f
电动机运行
6.1 同步电机的基本结构和运行状态
4.额定值
1、额定功率 PN (kW，MW) ：指输出的额定功率；
级数展开得到基波和谐波，基波幅值为2
6.1 同步电机的基本结构和运行状态
2.同步电机基本类型与结构
6.1 同步电机的基本结构和运行状态
2.同步电机基本类型与结构 1)汽轮发电机的基本结构
一般汽轮发电机都作成一对磁极，为了减小转子表面巨大离心 力，大型汽轮发电机都做成细长的隐极式圆柱体转子。转子表 面无明显凸出的磁极：沿着转子本体圆周表面，开有许多槽， 这些槽中嵌放着励磁绕组。在转子表面约1/3部分没有开槽， 构成所谓大齿，是磁极的中心区，即N、S极。考虑到转子冷却 和强度方面的要求，隐极式转子的结构和加工工艺较为复杂。
6.1 同步电机的基本结构和运行状态
2.同步电机基本类型与结构 1)用途：发电机、电动机、调相机（补偿机） 2)转子结构：凸极式（salint-pole)、隐极式(nonsalint-pole) 3)按原动机类型（发电机）：汽轮发电机(turbe generator)、
水轮发电机（hydroelectric generator)
6.1 同步电机的基本结构和运行状态
2.同步电机基本类型与结构 2)水轮发电机的基本结构
6.1 同步电机的基本结构和运行状态