电机学-同步电机.ppt

1、本章重点介绍：(1)同步电机的工作原理；(2)同步发电机的基本方程和电磁关系；(3)发电机并网运行；(1)时空向量的表达方法；(2)凸极电机的双反作用理论；(6)同步电动机，6.6三相同步发电机的运行特性；(6)同步电动机，6.2同步发电机空载和负载时的磁场。三相隐极同步发电机运行分析，6.4三相凸极同步发电机，6.5三相同步发电机功率和转矩，6.7同步发电机与电网并联运行，6.1三相同步电动机的工作原理和结构，6.1同步电动机、定子、转子、励磁绕组的工作原理和结构，1。三相同步电机，定子旋转磁场。转子的DC极。转子速度，同步，第一，同步电机的工作原理，同步电机中的磁动势，定子电枢。电枢旋转磁

2、动势Fa转子旋转磁动势F0，气隙旋转磁动势F，电枢反应，Fa对F的影响.电机状态，理想空载状态，功角，同步电机感应电动势，2。三相同步发电机、励磁机、F0、旋转F0和0、E0、发电机运行时，A、B、C三相绕组结构完全相同，空间分布相差120个电角度。实现了三相电位对称和三相电压对称。动画，电枢(定子):I1 (Fa)=0转子每极磁通：0空载电动势：E0=4.44 f1 kw1 N10 or，电枢相电压：U0P=E0电枢线电压(y形连接):E0频率：如果：f1=50Hz，那么：pn=当三相同步发电机在负载下运行时，电枢旋转磁动势Fa转子旋转磁动势F0，气隙旋转磁动势F，同步电机中的感应电动势，3

3、。三相同步电机可逆运行、2。同步电机的基本结构。整体结构，点击播放，2。主要部件由硅钢片堆叠而成。对称三相绕组。定子铁芯：定子绕组：框架和端盖等。转子铁芯由整块铸造(锻造)钢制成。励磁绕组：运行期间应用DC励磁。阻尼绕组和旋转轴等。阻尼绕组，(2)转子，(1)定子(电枢)，(3)励磁方式，(1)DC励磁机的励磁绕组由小DC发电机供电。(2)静止整流励磁交流励磁机整流DC (3)旋转整流励磁交流励磁机整流DC励磁绕组。(1)根据能量转换的不同方式：同步发动机和同步电机。(2)三相和单相：根据相数。(3)根据不同的转子结构：隐极式和凸极式。主要类型：N、s、N、s、励磁机、发电机、水轮机、卧式和立

4、式。(5)根据不同的原动机：涡轮发电机和水力发电机。(4)根据不同的安装方式：小浪底水电站水轮机组安装，三峡水电站首台机组安装，火力发电厂安装，小型同步电机安装，5。额定值，(1)额定电压UN:线路电压额定值。(2)额定电流IN:线路电流的额定值。(3)额定功率PN:输出功率的额定值。三相同步电动机：三相同步发电机：(4)额定速度nN:额定运行速度。(5)额定频率fn: 50hz。6.2同步发电机空载和负载时的磁场。1.空载运行时，转子铁芯上装有成对的磁极，磁极做成一定的形状，磁极上绕有励磁绕组。当施加DC电流时，在电机的气隙中会形成极性交替的分布磁场，称为励磁磁场(也称为主磁场和转子磁场)。

5、在空载运行时，同步电机中只有由励磁电流建立的主极磁场。右图显示了四极电机空载时的磁通图。从图中可以看出，主极磁通分为两部分：主磁通0和漏磁通f，前者通过气隙与定子绕组相交，而后者不通过气隙，只与励磁绕组相交。主磁通量通过的主磁路包括五个部分：气隙齿、电枢轭、磁极体和转子轭。当转子以同步速度旋转时，主同步电动机空载特性，对称负载下电枢反应，电枢磁动势基波在气隙中产生的磁场称为电枢反应。电枢反应(磁化、消磁或交变磁化)的性质取决于电枢磁动势和主磁场在空间中的相对位置。分析表明，该相对位置取决于激励电动势e 0和负载电流I之间的相角差(称为内部功率因数角)。下面分为两个案例进行分析。与a)定子绕组电

6、动势、电流和磁动势的空间矢量图、b)时间矢量图，c)在不同相位时，直轴电枢反应被消磁；当处于不同相位时，c)预先得到时空统一矢量图，并且直接轴电枢反应被磁化。6.3三相隐极同步发电机运行分析，1。电磁关系分析，隐极同步发电机在负载运行下的电磁关系为、n，s，2。基本方程，UF IF F00E0，I1，FA，EA，因为Ea a Fa I1，不管磁饱和，电枢铁损，Xa，电枢反应电抗。x电枢漏抗。Xs=XaX同步电抗。忽略R1，然后，2。等效电路，3。根据负载功率因数和电路方程绘制相量图。忽略R1时，(c)电容，(a)电感，(b)电阻：6.4三相凸极同步发电机的运行分析，1。基本方程，ufiff00

7、e0，i1，fadfaq，adaq，eadeaq，因为eadad fadidEaq aq Faq Iq，I1，所以有以下关系，Xad直接轴电枢反应电抗。Xaq横轴电枢反应电抗。x电枢漏抗。Xd=Xad X直轴同步电抗。Xq=Xaq X正交轴同步电抗。忽略R1，然后，2。假设等效电路忽略R1，那么，3。相量图，根据电路方程和负载特性制作相量图。(c)容性，(a)感性，(b)阻性。当忽略R1时，已知U1L=11千伏，y形连接，I1=460安，=0.8(电感)，Xd=16，Xq=8，R1被忽略。寻找，E0。解决方案：=1.474=arc tan 1.474=55.85 o=55.85 o 36.87

8、 o=18.98 e 0=u1 cos xd=(6 351 co 18.98 o 16460 in 55.85 o)v=12 096.63v，6.5三相同步发电机1的功率和扭矩。功率(1)输入功率(2)空载损耗(3)电磁功率(4)铜损耗(5)输出功率(6)功率关系，P1=t1p 0=pfepmepadpe=p1p 0p Cu=3r 1i 12 p 2=pepcu=3u 11 cosp 1=p0pe=pfepmepadpcup 2，(7)功率流程图和效率，P1，pe，p2，2。扭矩(1)输入扭矩(2)空载扭矩(3)电磁扭矩(4)扭矩关系，T1=T0，6.6三相同步发电机的运行特性，1。当n=nN

9、，If，=常数时，U1L和I1L之间的关系为U1L=f (I1L)。调整If，使I1L=IN，=N且U1L=UN，If=IfN。电压调整率：当nN、n和IfN保持不变时，2。调整特性，当保持n=NN、U1L=UN和=n时，中频和I1之间的关系为中频=f (I1)。3。功角特性和矩角特性功角特性：当N，If和U1保持不变时，Pe和之间的关系，即Pe=f()。矩角特性：当n，If和U1保持不变时，T和之间的关系，即T=f()。上述关系与同步电机相同。6.7同步发电机与电网并联运行，并联运行的优点(1)提高电力系统的经济指标。(2)降低电厂备用机组的容量。(3)提高供电可靠性。(4)提高供电质量。1.并联运行的条件相序一致，频率