同步电机·第二十章概述·同步电机的基本结构和额定值
电机与拖动 同步电机的基本结构和额定值、三相同步电机的工作原理
电机与拖动同步电机的基本结构和额定值、三相同步电机的工作原理主题：同步电机的辅导文章——同步电机的基本结构和额定值、三相同步电机的工作原理学习时间：2016年11月21日--11月27日内容：我们这周主要学习课件第5章同步电机的相关内容。
希望通过下面的内容能使同学们加深对同步电机相关知识的理解。
一、同步电机的基本结构和额定值（重点了解）1.同步电机是由定子和转子组成的。
其中定子又由定子铁心、定子绕组、机座、端盖等部件组成，转子由转子铁心、励磁绕组、阻尼绕组和转轴等组成。
图1同步电机的定子称为电枢（而直流电机的转子称为电枢），定子铁心和定子绕组称为电枢铁心和电枢绕组。
同步电机一般采用旋转磁极式结构。
按转子主磁极形状的不同，同步电机又分为隐极式和凸极式两种基本形式，同步电机的转子绕组为励磁绕组，工作时需要励磁系统为其励磁，以产生同步电机的主极磁场。
同步电机的几种主要励磁方式：直流励磁机励磁、静止整流器励磁、旋转整流器励磁。
2.同步电机的额定值1）额定容量或额定功率：均是指同步电机额定运行时的输出功率。
对于同步发电机，额定容量是指额定运行时电枢输出的额定视在功率，额定功率是指同步发电机额定运行时电枢输出的额定有功功率。
对于同步电动机，额定功率是指额定运行时轴上输出的额定机械功率，补偿机则用无功功率表示。
2）额定电压：是指同步电机在额定状态下运行时电枢的线电压。
3）额定电流：是指同步电机在额定状态下运行时电枢的线电流。
4）额定功率因数：是指同步电机在额定状态下运行的电机的功率因数。
5）额定频率：是指同步电机在额定状态下运行时电枢的频率。
我国同步电机的额定频率规定为50Hz 。
6）额定转速：是指同步电机在额定状态下运行时电机的转速，额定转速即为同步转速。
二、三相同步电机的工作原理（重点了解）三相同步电机为双边励磁电机，工作时，一方面，转子励磁电流产生励磁磁动势0F ,形成同步电机的主极磁场；另一方面，电枢（定子）三相绕组上的对称三相电流产生同步转速为1n 的旋转磁动势a F 而形成电枢旋转磁场；转子主极磁场与电枢旋转磁场相互作用，产生电磁转矩，转子以同步转速1n 恒速旋转，从而实现机电能量的转换。
培训电机学同步电机结构
同步电机具有恒定的转速，与 电源频率保持同步。
同步电机的分类
01
02
03
按照用途分类
可分为发电机和电动机。 发电机将机械能转换为电 能，电动机则将电能转换 为机械能。
按照冷却方式分类
可分为空气冷却、水冷却 和油冷却等类型。不同的 冷却方式会影响电机的效 率和温升。
按照励磁方式分类
可分为直流励磁、无励磁 和交流励磁等类型。励磁 方式对电机的性能和调节 特性有一定影响。
电动运行时，同步电机作为电动机使 用，将电能转换为机械能，驱动负载 转动。
发电机运行
当同步电机作为发电机运行时，转子在原动机（如汽轮机、水轮机等）的驱动下 旋转，产生电流。
发电机运行时，同步电机将机械能转换为电能，通过调节励磁电流的大小和方向 ，控制输出电压和电流的幅值和相位。
调相机运行
调相机运行是同步电机的特殊运行方式，主要用于调节电网 的电压和无功功率。
运行。
清洁保养
定期清理电机表面灰尘、油污 等，保持电机清洁。
润滑保养
定期对电机的轴承、齿轮等部 位进行润滑，确保电机正常运
行。
更换磨损件
对电机的磨损件进行定期更换 ，确保电机的正常运行和使用
寿命。
06
同步电机的发展趋势与未来展望
技术创新与改进
1 2 3
高效能电机设计
通过改进电机材料、优化结构设计、提高制造工 艺等手段，提高同步电机的效率，降低能耗。
同步电机的基本结构
定子
功能
定子是同步电机的主要组 成部分，负责产生磁场。
组成
定子通常由铁芯和绕组组 成，铁芯由硅钢片叠成， 绕组则由绝缘导线绕制而 成。
工作原理
当电流通过绕组时，会产 生磁场，该磁场与转子相 互作用，驱动转子旋转。
华南理工电机学课后习题及答案
华南理工电机学课后习题及答案第-篇直流电机1.在直流发电机屮，电刷顺着电枢旋转方向移动一角度后，负载时，（C ）A只有直轴电枢反应磁势。
B只有交轴电枢反应磁势。
C直轴和交轴电枢反应磁势都有，而且直轴电枢反应为去磁性质。
D 直轴和交轴电枢反应磁势都有，而II直轴电枢反应为助磁性质。
2.单波绕组的并联支路数应等于（A ）A2 B极对数p C极数2p D换向片数k3.电磁转矩应等于（B ）A Ce<I)nB CT(DIaC P2/QD CeKflfla3. 电磁转矩应等于（B ）A CeOnB CT中laC P2/QD CeKflfla4.他励发电机外特性是指转速恒定且（A ）A励磁电流恒定时，发电机端电压与线路电流之间的关系。
B发电机端电压恒定时，励磁电流与线路电流之间的关系。
C发电机线路电流恒定时，发电机端电压与励磁电流之间的关系。
D发电机端电压恒定时，励磁电压与线路电流之间的关系。
5.他励发屯机的调整特性是（B ）A卜垂C水平D没准6.下列说法错误的是（C ）A直流电动机制动的方法有能耗制动、反接制动和冋馈制动。
B直流电动机起动的方法有直接起动、电枢回路串电阻起动和降压起动。
C串励电动机允许空载运行。
D串励电动机的优点足有较大的起动转矩和过载能力。
7.电磁功率应等于（A）A EalaB Pl+pOC P2-p08.单叠绕组的并联支路数应等于（C ）A 2 B极对数p C极数2p9.感应电动势应等于（A ）A CeOnB CTOIaC P2 /la10.对于能耗制动来说，下列说法错误的是（A ）A能量冋馈到电网。
B电机内仍符主磁场。
C电机变成他励发电机。
D T2QD换向片数kI) CTKfTflaD电磁转矩为制动性转矩。
13.A 用虚槽数计算的节距有（ABD第一节距 B 第二节距)oC换向器节距 D 合成节距14.直流电动机的电磁功率表达式有（BCD)oAPl-pO B TeQC Pl-pcuf-pcuaD Eala14.直流电动机的电磁功率表达式有（ BCD )<,APl-pO B TeQc Pl-pcuf-pcuaD Eala15.并励直流发电机的自励条件有（ACD)oA磁路中必须有剩磁B 电枢回路的总电阻必须小于临界电阻C 励磁磁动势与剩磁方向相同 D励磁回路的总电阻必须小P 临界电阻16.并励直流发电机外特性的特点是（ABC ）。
同步发电机的参数及其额定值PPT课件
表1-2不同冷却介质温度时发电机定子和转子电流容许倍数
（0 ℃）
I
IN Ir I Nr
20 1.22 1.11
30 1.22 1.05
40 1.00 1.00
50 0.87 0.95
60 0.71 0.88
14
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§1同步发电机的运行
I I N, I r INr
在运行中不要发生电气损坏、机械故障和缩短寿命，即定子绕组、转子绕组、 铁芯温度都不超过容许值，各部分产生的应力都不超过容许限度等。
5
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§1同步发电机的运行
1）冷却介质不同于额定值时对容量的影响
6
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§1同步发电机的运行
7
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§1同步发电机的运行
8
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1
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§1同步发电机的运行
§1.1 同步发电机的参数及其额定值
一、同步发电机的结构
图1-1 QFSN—300—2型汽轮发电机组侧视图
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1－X、Y、Z引出 线； 2－电流互感器； 3－A、B、C引出 线； 4－永磁副励磁机； 5－主励磁机； 6－励磁机轴承； 7－出线盒； 8－汽体冷却器； 9－碳刷架隔音罩； 10－端部； 11－机壳； 12－测温引线盒；
1.2
1.1
1.0
转子 0.9
0.8
定子
0.7 20 30 40 50 60
(oc)
图1-2 冷却介质变化时的容许出力
15
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§1同步发电机的运行
结论：
当冷却介质温度高于额定值时，应降低的定子电流倍数比转子电流为多， 所以应按定子电流限制来减小出力，转子绕组温度此时不会超过容许值； 当冷却介质温度低于额定值时,定子电流可以提高的倍数比转子多，所 以应按转子电流容许增大的倍数来提高出力，此时定子绕组温度不会超 过容许值。 虽然各台发电机的温升数据不尽相同，但图1-2所表明的基本特性，即 冷却介质温度比额定值每低1℃所能增加的电流倍数，较之冷却介质比额 定值每高1℃所应降低的电流倍数小。这个原则对一般外冷发电机都适用。 发电机运行规程中规定的电流容许变化便是依据这一原则确定的。不过 规程从普遍安全考虑，规定的数据较严。
1同步电机的基本结构
2．励磁绕组
• 励磁绕组由扁铜线绕成同心式线圈。各线匝之间垫 有绝缘，线圈与铁心之间要有可靠的“对地绝缘”。 励磁绕组是被糟楔压紧在槽里的，由于转子圆周速 很高，槽仅必须采用具有较高机械强度的材料，如 硬质铝合金，及铝铁镍青铜。 • 大容量汽轮发电机为了降低不平衡运行时转子的发 热，在每一槽楔与转子导体之间放臵一细长铜片， 其两端接到转子两端的阻尼端环上，形成一短路绕 组，称为阻尼绕组，当电机负载不平衡或发生振荡 时，阻尼绕组中感应出电流可减弱负序旋转磁场和 由其引起的转子杂散损耗和发热，并使振荡衰减。
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二、转子
• 图示是2极空气冷却汽轮发电机转子结构示意图。图上绘出 了转子的各组成部件和相互组装的情况。转子由转子铁心， 励磁绕组，护环、中心环，滑环及风扇等部件组成。由于转 速高，转子直径受离心力的影响，最多只能取到1.5m。因此 转子呈细长圆柱形。
引言
什么是同步电机？ 一.同步电机和异步电机的区别
①转子绕组结构 感应电机: 三相双层叠绕组或其他交流绕组 笼式绕组,构成闭合回路 同步电机: 多为同心式绕组，外接直电源 ②转子转速和同步转速的关系 ③绕组中的电流 ④气隙大小的差别
二、同步电机的运行原理
• 当励磁绕组通以直流电之后，建立恒定的磁 场，转子转速为n时，定子的导体感应交流电 动势，其频率是
840 20 22453.8 0.9 50 75 5 1.35
840 20 22453.8 0.9 50 75 5 2.03
发电机各主要部件尺寸
序 号
1 2 3
项目
定子直径 定子铁芯外径 定子铁芯内径
电机复习资料
1.同步电机的转速n在稳态运行时，与极对数P和频率f之间具有固定不变的关系，n=60f/p也就等于同步转速，若电网的频率不变，同步电机的转速恒为常值，而且与负载大小无关。
第二十章概述2.根据电机的可逆原理，同步电机有发电机、电动机和补偿机三种运行状态。
发电机把机械能转换为电能，电动机把电能转换为机械能，补偿机不转换有功功率，专门发出或吸收无功功率、调节电网的功率因数，因此也称调相机。
同步电机实际运行状态取决于定、转子磁场的相对位臵，其空间夹角称为转矩角，用功率角表征，是定、转子合成磁场之间的夹角，也是同步电机的一个基本量。
第二十一章同步发电机的运行原理3.空载运行时，电枢电流为零，主极磁通分为主磁通和主极漏磁通，主磁通经过的路径称为主磁路。
当转子以同步转速旋转时，主磁场就在气隙中形成旋转磁场，它切割对称的三相定子绕组后，就在定子绕组内感应出频率为f的三相对称电动势，称为励磁电动势。
（公式21-1和公式21-2）P1984.电枢磁动势基波对气隙磁场的影响称为电枢反应。
5.电枢磁动势和主极磁动势在电机内的相对位臵始终保持不变，共同建立气隙磁场。
6.电枢反应的性质取决于电枢磁动势和主磁场在空间的相对位臵，与励磁电动势和负载电流之间的相角差有关。
称为内功率因数角，与负载的性质有关（感性，容性和阻性）。
7.=0°，电枢电流和励磁电动势同相时，电枢磁动势是一个交轴磁动势，（公式21-3）8.交轴电枢磁动势所产生的电枢反应称为交轴电枢反应。
对主极磁场而言，交轴电枢反应在前极尖起去磁作用，在后极尖起増磁作用，称为交磁性质，使气隙磁场发生畸变。
9.电磁转矩和能量转换与交轴电枢磁动势相关联。
对于同步发电机，当=0°时，主磁场将超前于气隙合成磁场，于是主极上将受到一个制动性质的电磁转矩。
10.=90°，电枢电流滞后于励磁电动势时，电枢磁动势是一个直轴磁动势，(公式21-4)P20011.直轴电枢磁动势所产生的电枢反应称为直轴电枢反应。
同步电机概述
三、 静止(jìngzhǐ)整流器励磁
图6-7
静止(jìngzhǐ)整流器励磁 共二十四页
同一轴上有三台交流发电机，即主发电机、交流主励磁机 和交流副励磁机。副励磁机的励磁电流开始时由外部直流电 源提供，待电压建立起来后再转为自励(有时采用(cǎiyòng)永磁 发电机)。副励磁机的输出电流经过静止晶闸管整流器整流 后供给主励磁机，而主励磁机的交流输出电流经过静止的三 相桥式硅整流器整流后供给主发电机的励磁绕组。(见图6-7）
➢另一类是用硅整流装置将交流转化成直流后供给励磁 的整流器励磁系统。
图6-6直流励共磁二十四(页lìcí)机励磁(lì
二、 直流励磁机励磁 （图6-6）直流励磁机通常(tōngcháng)与同步发电机同轴，
采用并励、他励或永磁励磁方式。采用他励接法时，励 磁机的励磁电流由另一台被称为副励磁机的同轴的直流 发电机供给。
共二十四页
6.1.4 额定值
1、额定功率(é dìnɡ ɡōnɡ lǜ) (kW) 输出的额定功率(é dìnɡ
ɡōnɡ lǜ)
发电机：电功率； 电动机：机械功率
2、 额定电压(diànyā)(V)：定子绕组额定线电压(diànyā)
3、 额定电流(A)：定子(dìngzǐ)绕组额定线电流
4、 额定转速 (r/min)：额定运行时的转子转速
(1)立式(lì shì)水轮发电 机
(2)卧式水轮发电机
共二十四页
(3)灯泡(dēngpào)贯流式水轮发电机
共二十四页
(4)水轮(shuǐ lún)发电机转子结构
10000kw水轮机转子
共二十四页
6.1.2 同步电机的励磁(lìcí)方式
【2019年整理】同步电机的基本结构和运行状态
6.1同步电机的基本结构和运行状态一、同步电机的基本结构 按照结构型式，同步电机可以分为 旋转电枢式 和旋转磁极式 两类。
旋转电枢式—— 电枢装设在转子上，主磁极装设在定子上。
这种结构在小容量同步电 机中得到一定的应用。
旋转磁极式—— 主磁极装设在转子上，电枢装设在定子上。
对于高压、大容量的同步 电机， 通常采用旋转磁极式结构。
由于励磁部分的容量和电压常较电枢小得多， 电刷和集电 环的负载就大为减轻，工作条件得以改善。
目前， 旋转磁极式结构已成为中、大型同步电机 的基本结构型式。
在旋转磁极式电机中，按照主极的形状，又可分成 隐极式—— 转于做成圆柱形，气隙为均匀；凸极式—— 转子有明显的凸出的磁极，气隙为不均匀。
对于高速的同步电机 （3000r ／ min ）．从转子机械强度和妥善地固定励磁绕组考虑，采用 励磁绕组分布于转子表面槽内的隐极式结构较为可靠．对于低速电机（1000r ／ min 及以下 ），隐极同步电机以汽轮发电机为例来说明隐极同步电机的结构。
现代的汽轮发电机一般都是两极的， 同 步转速为 3000r ／ min （对 50Hz 的电机 ）。
由于转速高，所以汽轮发电机的直径较小，长度较 长．汽轮发电机均为卧式结构，图 6—2 表示一台汽轮发电机的外形图。
汽轮发电机的定子般用厚 o ． 5mm 的 DR360 硅0.8～ lcm 的通风槽。
整个铁心用非磁性大容量汽轮发电机的转子周速可达 170 —180m/s 。
由于周速高，转子受到极大的机 械应力，因此转子一般都用整块具有良好导 磁性的高强度合金钢锻成．沿转子表面约 2 ／ 3 部分铣有轴向凹槽， 励磁绕组就嵌放在这 些槽里；不开槽的部分组成一个“大齿” ， 嵌线部分和大齿一起构成了主磁极（图 6-la ）。
为把励磁绕组可靠地固定在转子上， 转子槽楔采用非磁性的金属槽楔， 端部套上 用高强度非磁性钢段成的护环。
图 6-3 表示 一台嵌完线的汽轮发电机的转子。
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第五篇同步电机·第二十章概述·第一节同步电机的基本结构和额定值
1.转子本体与基波旋转磁场同速的电机称为同步机。
对
2.转子本体与基波旋转磁场异速的电机称为同步机。
错
3.实际应用的同步机多是转枢式。
错
4.同步电机实际运行状态取决于定、转子磁场的相对位置。
对
5. 无刷励磁需要刷-环机构。
错
第五篇同步电机·第二十一章同步发电机的运行原理·第一节同步发电机的空载运行1. 空载电势又叫励磁电势。
对
第五篇同步电机·第二十一章同步发电机的运行原理·第二节对称负载时的电枢反应
1.电枢反应改变的是主极磁场。
对
2.内功因角是空载电势与电枢电流之间的夹角。
对
3. 电枢反应与内功因角无关。
错
第五篇同步电机·第二十一章同步发电机的运行原理·第三节隐极同步发电机的数学模型
1.计及饱和时，可以引入电枢反应电抗的概念。
错
2. 不计饱和时，电枢反应电势可以写成负的电抗压降形式。
对
第五篇同步电机·第二十一章同步发电机的运行原理·第四节凸极同步发电机的数学模型
1.计及饱和时，可以应用双反应理论。
错
2.引入虚拟电势后，可以画出凸极同步发电机的等效电路。
对
3.直轴同步电抗下雨交轴同步电抗。
对
第五篇同步电机·第二十一章同步发电机的运行原理·第五节同步发电机的功率和转
矩
1.对同步发电机言，输入功率扣掉铁耗、机耗，剩下的就是电磁功率。
对
2.对同步发电机言，电磁功率就是空载电势发出的电功率。
对
3.对同步发电机言，空载转矩对应铁耗与机耗之和，电磁转矩对应电磁功率。
对
4. 功率角既是空载电势与端电压之间的夹角，又近似地是主磁场与合成磁场之间的夹角。
对
第五篇同步电机·第二十二章同步发电机的特性·第一节同步发电机的基本特性
1.空载特性反映了定子量与转子量之间的关系。
错
2.短路特性不是直线。
错
3. 零功率因数负载特性和空载特性之间相差一个特性三角形。
对
第五篇同步电机·第二十二章同步发电机的特性·第二节同步发电机的参数测定
1.短路试验时磁路是饱和的。
错
2.短路比反映了一定条件下短路电流的大小。
对
3.短路比等于饱和直轴同步电抗的倒数。
对
4.零功率因数特性的实测曲线要比理想曲线高。
错
5. 坡梯漏抗比实际漏抗略大。
对
第五篇同步电机·第二十二章同步发电机的特性·第三节同步发电机的运行特性
1.感性负载的调整特性是降低的。
错
2.感性负载的外特性是升高的。
错
3. 额定效率是同步发电机的性能指标之一。
对、、
第五篇同步电机·第二十三章同步发电机的并联运行·第一节投入并联运行的条件和方法
1.理想并联分条件是（A\B\C\D）
A相序一致。
B幅值一致。
C频率一致。
D相位一致。
2.实际并联的方法有（A\B）
A准确同步法。
B自整步法。
3.并联会形成天然的环路。
对
4. 理想并联总条件是环路合成电势不为零。
错
第五篇同步电机·第二十三章同步发电机的并联运行·第二节同步发电机的功角特性
1.功角特性可以用来研究同步发电机的静态稳定。
对
2.凸极同步机的功角特性是正弦曲线。
对
3.隐极同步机的功角特性在功率角取90°时达最大值。
对
第五篇同步电机·第二十三章同步发电机的并联运行·第三节有功功率的调节和静态稳定
1.隐极机稳定区间为（A）
A（0，90°）。
B（90°，180°）。
C（180°，270°）。
D（270°，360°）。
2.同步发电机的有功调节必须借助于原动机。
对
3. 先有平衡再有稳定。
对
第五篇同步电机·第二十三章同步发电机的并联运行·第四节无功功率的调节
1.根据功率因数可把励磁电流分为（A\B\D）
A过励。
B正励。
C欠励。
2.调节励磁可以调节无功。
对
3.功率因数为1时的励磁称为正励。
对
4.欠励程度太深可能导致不稳定。
5.过励时，主磁通增多，为维持电枢绕组的合成磁通不变，发电机应输出滞后电流，使去磁性的电枢反应增加，以抵消过多的主磁通。
对
第五篇同步电机·第二十四章同步电动机和同步补偿机·第一节同步电动机的运行
原理
1.隐极电动机相量图的特点有（A\B）
A E0在U之下，即相量E0落后于相量U，亦即功率角为负。
B 典型状态为电流超前于电压，即对电网而言，同步电动机相当于一个电容器。
2.向电网发出感性无功与从电网汲取容性无功等价。
错
3.同步电动机的功角特性表达式与同步发电机的形式相同。
对
第五篇同步电机·第二十四章同步电动机和同步补偿机·第二节同步电动机的运行特性
1.同步电动机的工作特性是指电枢电压为额定值，励磁电流为额定值时，电磁转矩、电枢电流、效率、功因
与输出功率之间的关系。
对
2.同步电动机的最大电磁功率与额定功率之比，称为过载能力。
对
3. 同步电动机的功因是不可以调节的。
错
第五篇同步电机·第二十四章同步电动机和同步补偿机·第三节同步电动机的起动
1.阻尼绕组也叫起动绕组。
对
2.起动绕组相当于感应电动机转子上的笼型绕组。
对
第五篇同步电机·第二十四章同步电动机和同步补偿机·第四节同步补偿机
1.同步补偿机本质上是一台空载的同步电动机。
对
2.无功补偿有一个原则是：就地补偿。
对。