电机学同步电机 全套课件

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Ead jIdXad Eaq jIqXaq E jIX
E 0 U IR a E a d E a q E
E 0 U I R a jI d X a d + jI q X a q + jI X
I=Id +Iq E 0U IR ajIdX d+ jIqX q
6.2 同步电机的运行原理
6.2.1 同步发电机的空载运行
空载运行时，电机内的 磁场仅由励磁电流建立， 分为主磁通和漏 磁通。
主磁通：与定、转子同时铰链的基波磁通 漏磁通：仅与励磁绕组铰链以及主磁通的谐波分量
E04.44fN kN 1 0
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同步发电机空载运行的时——空矢量图
时间矢量和空间矢量
6.2.4 凸极同步发电机的负载运行
1、凸极同步发电机电枢反应的特点
双反应理论：当电枢磁动势作用在交、直轴间的任 意位置时，可以将其分解为交轴分量和直轴分量， 分别求出交、直轴电枢反应，最后再把它们的效果 叠加起来。
Fad Fa sin Faq Fa cos
2、不考虑饱和凸极同步发电机负载运行
把时间矢量图和空间矢量图画在一起，如果各相时间矢量的时间 轴都取在各自的相轴线上，这样相电流矢量和三相合成磁动势基 波矢量就重合了。
6.2.2 同步发电机的电枢反应
当发电机带上负载运行，定子绕组中出现电流，该电流产生 旋转磁动势，影响励磁磁场，称之为电枢反应。
气隙磁场有励磁磁场和电枢磁场共同建立，并且两个 磁场均以同步速旋转，在空间上相对静止，在同步电 机中，无论是励磁磁场或电枢磁场都是指基波磁场
同步电机有旋转电枢式和旋转磁极式两种，主要以旋转 磁极式为主

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
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【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

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2. 同步电机的电枢反应
电机接三相对称负载
电枢感应电动势 E0作用下
三相对称电枢电流
电机内的气隙磁场
共同建立
与转子同步旋转的圆形旋 转磁动势（基波为Fa）
励磁磁动势基波Ff1
电枢反应：电枢电流产生的磁场对主极磁场产生影响
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电枢反应的性质
根据前面时空矢量的画法，即取相轴线作为时轴，负载 时的时空矢量图如下：
电枢反应的性质
助磁：Fa与Ff1同方向 去磁：Fa与Ff1反方向 交磁经典：PPT模F版a与欢迎F下f载1成90°电角度
不同ψ时电枢反应性质
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双反应理论：电枢反应对气隙磁场的影响
(1) 隐极同步电机
对调相机（Var、kVar或Mvar） 额定功率PN： 对发电机为额定输出有功电功率
PN SN cosN 3UN IN cosN
对电动机是轴上输出的额定机械功率
PN SN cosNN 3UN IN cosNN
额定频率f：(Hz); 额定转速nN：(r/min); 额定励磁电流IfN(A); 额定励磁电压UfN(V)。
1. 同步电机空载运行
空载运行：同步发电机被原动机 拖动到同步转速，转子励磁绕组 通入直流励磁电流而定子绕组开 路时的运行工况
励磁磁场：电机内的磁场仅由 转子励磁电流If及相应的励磁磁 动势Ff单独建立
主磁通基波分量的每极 磁通量Φ0 漏磁通Φfσ
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空载感应电动势(励磁电动势)
空载感应电动势： 基波主磁通切割定子 绕组感应出频率为 f=pn/60的对称三相基 波电动势

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3. 水冷却 水冷却效果又优于氢气，主要方式为内冷式，并以 定子绕组内冷的应用为多，但面临泄露和积垢堵塞问题。
4. 超导发电机 超导电机的绕组在超导状态时电阻完全消失，从而 彻底解决了巨型电机绕组的发热、温升问题。同时， 电机绕组损耗消除，电机效率提高。
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对绝缘材料和绝缘结构也就有特殊要求；此外，为限制电流密度，
2. 转子 主要由铁心、励磁绕组、护环、中心环和滑环等构成。由于受离 心力限制，转子直径最多为1.5m，但最大线速度已高达236m / S。
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转子铁心
转子铁心是汽轮发电机最关键的部件之一，它既是转子磁极的
主体，也是巨大离心力的受体，因此要求它兼备高导磁性能和高 机械强度，转子铁心一般采用铬镍钼合金钢锻制而成，并与转轴 锻为一个整体，在铁心表面，以主极轴线为对称中心， 1 / 3极距宽度 范围内不开槽，称为“大齿”，另外2 / 3极距宽度（对称两侧各1 / 3） 内均匀铣制开口式平行槽。
磁极一般采用1mm ~ 3mm的钢板迭压而成，高速电机则采用 实心形式，外形与直流电机磁极相近，只是极靴为外圆弧，励 磁绕组多数为同心式线圈套装结构，磁轭可用铸钢，也可用冲 片迭压，磁极与磁轭之间的连接应牢固，以满足旋转受力要求。
阻尼绕组与异步电动机的笼形结构相似，由若干插在极靴槽 中的铜条经两端环短接而成。
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一、隐极同步电机 隐极同步电机适合于高速旋转，多与汽轮机构成发电机组， 所以汽轮发电机大多作成具有最高同步转速的两极结构。
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图6.3为一台200 MW汽轮发电机组的实物照片， 图片中部汽轮发电机。 由于转速高，离心力 大，汽轮发电机的外形必然细长，现代汽轮 发电机转子长度与直径之比 L / D 2.5 ~ 6.5，且容量越大比值越高。