2019本科電機(jī)學(xué)之同步電機(jī)1ppt課件

1、第五篇第五篇 同步電機(jī)同步電機(jī)概概 述述 同步電機(jī)是類非常重要的交流電機(jī)。同步電機(jī)是類非常重要的交流電機(jī)。 同步電機(jī)主要作發(fā)電機(jī)，用來生產(chǎn)交流電能。同步電機(jī)主要作發(fā)電機(jī)，用來生產(chǎn)交流電能。 同步發(fā)電機(jī)與配套的原動(dòng)機(jī)一起構(gòu)成發(fā)電機(jī)機(jī)組。同步發(fā)電機(jī)與配套的原動(dòng)機(jī)一起構(gòu)成發(fā)電機(jī)機(jī)組。 同步電機(jī)有三種運(yùn)行方式：發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、補(bǔ)償同步電機(jī)有三種運(yùn)行方式：發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、補(bǔ)償機(jī)機(jī) 本模塊主要講述：本模塊主要講述： 原理與結(jié)構(gòu)原理與結(jié)構(gòu) 基本理論基本理論 并網(wǎng)運(yùn)行并網(wǎng)運(yùn)行 同步電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī) 不正常運(yùn)行不正常運(yùn)行第第 一單元一單元 同步電機(jī)原理和結(jié)構(gòu)同步電機(jī)原理和結(jié)構(gòu) 課題一課題一 同步發(fā)電機(jī)的基本工作

2、原理同步發(fā)電機(jī)的基本工作原理 定子：圓筒形鐵心三相對稱交流繞組定子：圓筒形鐵心三相對稱交流繞組 轉(zhuǎn)子：磁極直流勵(lì)磁繞組轉(zhuǎn)子：磁極直流勵(lì)磁繞組 或或 永久磁鐵永久磁鐵 定轉(zhuǎn)子之間定轉(zhuǎn)子之間: 氣隙對電機(jī)磁場分布和性能有重大影響。氣隙對電機(jī)磁場分布和性能有重大影響。 除了轉(zhuǎn)場式同步電機(jī)外除了轉(zhuǎn)場式同步電機(jī)外, 還有轉(zhuǎn)樞式同步電機(jī)。還有轉(zhuǎn)樞式同步電機(jī)。一、同步電機(jī)的模型結(jié)構(gòu)是怎樣的？一、同步電機(jī)的模型結(jié)構(gòu)是怎樣的？ SNAXBYCZ+NSNS二、如何理解同步發(fā)電機(jī)工作原理？二、如何理解同步發(fā)電機(jī)工作原理？NSAXBYCZAXeBYeCZet0120240360120120120工作原理歸納：工作原理

3、歸納： 勵(lì)磁繞組通以直流勵(lì)磁電流，建立極性相間的勵(lì)磁磁場，即主磁場。勵(lì)磁繞組通以直流勵(lì)磁電流，建立極性相間的勵(lì)磁磁場，即主磁場。 原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),主磁場隨軸旋轉(zhuǎn)并順次被電樞各相繞組切割。主磁場隨軸旋轉(zhuǎn)并順次被電樞各相繞組切割。 交變電勢的產(chǎn)生：電樞繞組中將會(huì)感應(yīng)出大小和方向按周期性變化的三相對稱交變電勢的產(chǎn)生：電樞繞組中將會(huì)感應(yīng)出大小和方向按周期性變化的三相對稱 交變電勢。通過引出線，即可提供交流電源。交變電勢。通過引出線，即可提供交流電源。 感應(yīng)電勢有效值感應(yīng)電勢有效值:04.44wfENfk 感應(yīng)電勢頻率感應(yīng)電勢頻率:60pnf 交變性與對稱性交變性與對稱性三、什么是

4、同步轉(zhuǎn)速？三、什么是同步轉(zhuǎn)速？ 電網(wǎng)的頻率不變，我國為電網(wǎng)的頻率不變，我國為50Hz ，故轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為，故轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為: 603000fnpp四、同步電機(jī)有哪幾種運(yùn)行方式？四、同步電機(jī)有哪幾種運(yùn)行方式？ 發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、補(bǔ)償機(jī)發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、補(bǔ)償機(jī) 課題二課題二 同步電機(jī)型式和結(jié)構(gòu)同步電機(jī)型式和結(jié)構(gòu) 一、同步電機(jī)的兩種轉(zhuǎn)子型式是什么？一、同步電機(jī)的兩種轉(zhuǎn)子型式是什么？ 定子結(jié)構(gòu)與異步電機(jī)相似，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有著自己的特點(diǎn)。定子結(jié)構(gòu)與異步電機(jī)相似，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有著自己的特點(diǎn)。 根據(jù)原動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)，同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子也制成兩種型式與之配套。根據(jù)原動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)，同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子也制成兩種型式與之配套。 1 凸極式凸極式

5、 凸出的成對磁極、集中的勵(lì)磁繞組。凸出的成對磁極、集中的勵(lì)磁繞組。 多極電機(jī)做成凸極結(jié)構(gòu)，工藝較為簡單。多極電機(jī)做成凸極結(jié)構(gòu)，工藝較為簡單。 凸極電機(jī)與轉(zhuǎn)速較低的水輪機(jī)相配套。凸極電機(jī)與轉(zhuǎn)速較低的水輪機(jī)相配套。 2 隱極式隱極式 轉(zhuǎn)子表面開槽，槽中嵌放勵(lì)磁繞組。轉(zhuǎn)子表面開槽，槽中嵌放勵(lì)磁繞組。 隱極轉(zhuǎn)子適合于隱極轉(zhuǎn)子適合于2極高速電機(jī)。極高速電機(jī)。 常與高轉(zhuǎn)速汽輪機(jī)配套常與高轉(zhuǎn)速汽輪機(jī)配套(線速度達(dá)線速度達(dá)170米米/秒秒) 。 考慮到轉(zhuǎn)子冷卻和強(qiáng)度方面的要求，隱極式轉(zhuǎn)考慮到轉(zhuǎn)子冷卻和強(qiáng)度方面的要求，隱極式轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)和加工工藝較為復(fù)雜。子的結(jié)構(gòu)和加工工藝較為復(fù)雜。 二、汽輪發(fā)電機(jī)有什么結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

6、？二、汽輪發(fā)電機(jī)有什么結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？ 定子鐵心：疊片結(jié)構(gòu)：圓形或扇形沖片。定子鐵心：疊片結(jié)構(gòu)：圓形或扇形沖片。機(jī)座：機(jī)座： 由鋼板焊接而成。由鋼板焊接而成。定子繞組：要有足夠的絕緣強(qiáng)度。定子繞組：要有足夠的絕緣強(qiáng)度。轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子： 采用隱極式。轉(zhuǎn)子表面槽內(nèi)放置勵(lì)磁繞組。采用隱極式。轉(zhuǎn)子表面槽內(nèi)放置勵(lì)磁繞組。 極數(shù)多極數(shù)多-直徑大直徑大-軸向長度短軸向長度短-立式。立式。定子鐵心定子鐵心 由扇形硅鋼片拼疊由扇形硅鋼片拼疊,有徑向通風(fēng)溝。有徑向通風(fēng)溝。轉(zhuǎn)子采用凸極式，磁極由厚度為轉(zhuǎn)子采用凸極式，磁極由厚度為12mm的鋼的鋼片疊成，阻尼繞組片疊成，阻尼繞組(起動(dòng)繞組起動(dòng)繞組)抑制短路電流和減抑制短路電流和

7、減弱電機(jī)振蕩，磁極與磁極軛部采用弱電機(jī)振蕩，磁極與磁極軛部采用 T 形或鴿尾形或鴿尾形連接。形連接。 三、水輪發(fā)電機(jī)有什么結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？三、水輪發(fā)電機(jī)有什么結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？ 凸極式轉(zhuǎn)子凸極式轉(zhuǎn)子隱極式轉(zhuǎn)子隱極式轉(zhuǎn)子正在加工的大型同步發(fā)電機(jī)定子機(jī)座正在加工的大型同步發(fā)電機(jī)定子機(jī)座汽輪發(fā)電機(jī)插轉(zhuǎn)子汽輪發(fā)電機(jī)插轉(zhuǎn)子水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子吊裝課題三課題三 同步電機(jī)的銘牌同步電機(jī)的銘牌 一、同步發(fā)電機(jī)銘牌有哪些額定值？一、同步發(fā)電機(jī)銘牌有哪些額定值？ 額定容量額定容量 SN (VA, kVA, MVA等等) ：指電機(jī)輸出功率的保證值。：指電機(jī)輸出功率的保證值。 額定電壓額定電壓 UN (V,kV等等) ：指額定運(yùn)行時(shí)定子

8、輸出端的線電壓。：指額定運(yùn)行時(shí)定子輸出端的線電壓。 額定電流額定電流IN (A)：指額定運(yùn)行時(shí)定子的線電流。：指額定運(yùn)行時(shí)定子的線電流。 額定功率因數(shù)額定功率因數(shù)cosjN 額定運(yùn)行時(shí)電機(jī)的功率因數(shù)。額定運(yùn)行時(shí)電機(jī)的功率因數(shù)。 額定頻率額定頻率 fN (Hz)：額定運(yùn)行時(shí)電機(jī)電樞端電能的頻率，我國標(biāo)準(zhǔn)頻率為：額定運(yùn)行時(shí)電機(jī)電樞端電能的頻率，我國標(biāo)準(zhǔn)頻率為50Hz。 額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速nN ：額定運(yùn)行時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，即同步轉(zhuǎn)速。：額定運(yùn)行時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，即同步轉(zhuǎn)速。 同步電機(jī)銘牌上還有額定負(fù)載時(shí)的溫升同步電機(jī)銘牌上還有額定負(fù)載時(shí)的溫升tN、勵(lì)磁容量、勵(lì)磁容量PfN和勵(lì)磁電壓和勵(lì)磁電壓UfN等。等。二、

9、如何理解國產(chǎn)同步電機(jī)型號(hào)二、如何理解國產(chǎn)同步電機(jī)型號(hào)? ? 汽輪發(fā)電機(jī)有QFQ、QFN、QFS等系列，前兩個(gè)字母表示汽輪發(fā)電機(jī)；第三個(gè)字母表示冷卻方式，Q表示氫外冷，N表示氫內(nèi)冷，S表示雙水內(nèi)冷。 大型水輪發(fā)電機(jī)為TS系列，T表示同步，S表示水輪。舉例：QFS-300-2 : 表示容量為300MW雙水內(nèi)冷2極汽輪發(fā)電機(jī)。TSS1264/160-48 : 雙水內(nèi)冷水輪發(fā)電機(jī)，定子外徑1264cm，鐵心長160cm，極數(shù)為48。同步電動(dòng)機(jī)系列有TD、TDL等，TD表示同步電動(dòng)機(jī)，后面的字母指出其主要用途。如TDG表示高速同步電動(dòng)機(jī)；TDL表示立式同步電動(dòng)機(jī)。同步補(bǔ)償機(jī)為TT直流勵(lì)磁機(jī)通常與同步發(fā)電

10、機(jī)同軸，采用并勵(lì)或者他勵(lì)接法。采用他勵(lì)接法時(shí)，直流勵(lì)磁機(jī)通常與同步發(fā)電機(jī)同軸，采用并勵(lì)或者他勵(lì)接法。采用他勵(lì)接法時(shí)，勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流由另一臺(tái)被稱為副勵(lì)磁機(jī)的同軸的直流發(fā)電機(jī)供給。勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流由另一臺(tái)被稱為副勵(lì)磁機(jī)的同軸的直流發(fā)電機(jī)供給。 獲得勵(lì)磁電流的方法稱為勵(lì)磁方式。獲得勵(lì)磁電流的方法稱為勵(lì)磁方式。 目前采用的勵(lì)磁方式目前采用的勵(lì)磁方式用直流發(fā)電機(jī)作為勵(lì)磁電源的直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)；用直流發(fā)電機(jī)作為勵(lì)磁電源的直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)；用硅整流裝置將交流轉(zhuǎn)化成直流后供給勵(lì)磁的整流器勵(lì)磁系統(tǒng)。用硅整流裝置將交流轉(zhuǎn)化成直流后供給勵(lì)磁的整流器勵(lì)磁系統(tǒng)。1 直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁 一、同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)

11、磁方式有哪些？一、同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式有哪些？ 課題四課題四 同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁方式2 靜止整流器勵(lì)磁靜止整流器勵(lì)磁 同一軸上有三臺(tái)交流發(fā)電機(jī)，同一軸上有三臺(tái)交流發(fā)電機(jī)，主發(fā)電機(jī)主發(fā)電機(jī)交流主勵(lì)磁機(jī)交流主勵(lì)磁機(jī)交流副勵(lì)磁機(jī)交流副勵(lì)磁機(jī) 副勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流開始時(shí)由外部直流電源提供，待電壓建立起來后再轉(zhuǎn)為副勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流開始時(shí)由外部直流電源提供，待電壓建立起來后再轉(zhuǎn)為自勵(lì)自勵(lì)(有時(shí)采用永磁發(fā)電機(jī)有時(shí)采用永磁發(fā)電機(jī))。 副勵(lì)磁機(jī)的輸出電流經(jīng)過靜止晶閘管整流器整流后供給主勵(lì)磁機(jī)。副勵(lì)磁機(jī)的輸出電流經(jīng)過靜止晶閘管整流器整流后供給主勵(lì)磁機(jī)。 主勵(lì)磁機(jī)的交流輸出電流經(jīng)過靜止的三相橋式硅整流器整流后供給主發(fā)電機(jī)主勵(lì)磁機(jī)的交流輸出電流經(jīng)過靜止的三相橋式硅整流器整流后供給主發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組。的勵(lì)磁繞組。 3 旋轉(zhuǎn)整流器勵(lì)磁旋轉(zhuǎn)整流器勵(lì)磁 靜止整流器的直流輸出必須經(jīng)過電刷和集電環(huán)才能輸送到旋轉(zhuǎn)的勵(lì)磁繞組，對于靜止整流器的直流輸出必須經(jīng)過電刷和集電環(huán)才能輸送到旋轉(zhuǎn)的勵(lì)磁繞組，對于大容量的同步發(fā)電機(jī)，其勵(lì)磁電流達(dá)到數(shù)千安培，使得集電環(huán)嚴(yán)重過熱。大容量的同步發(fā)電機(jī)，其勵(lì)磁電流達(dá)到數(shù)千安培，使得集電環(huán)嚴(yán)重過熱。主勵(lì)磁機(jī)是轉(zhuǎn)樞式三相同步發(fā)電機(jī)，其電樞交流經(jīng)與主軸一起旋轉(zhuǎn)的硅整流器整主勵(lì)磁機(jī)是轉(zhuǎn)樞式三相同步發(fā)電機(jī)，其電樞交流經(jīng)