同步电机的基本结构
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。
电机学第六章同步电机
交流主励磁机（100Hz）
～
自励 恒压器
可控 整流器
～
不可控 整流器
主发电机 ～
电流互感器
电压互感器
静止整流器励磁
电压 调整器
优点：运行、维护方便，没有直流励磁机，使励磁容量得以提高，因而在大 容量汽轮发电机 中得到了广泛的应用。
缺点：存在电刷、集电环的滑动接触（薄弱环节）。
• 自励式 主发电机发出的功率经静止整流器整流为直流，然后通过电刷和集电环通入到主发电机的励磁 绕组中。
当ψ角为不同值的电枢反应
Ψ=00 Ψ=900 Ψ=-900 00<Ψ<900 -900<Ψ<00
位置 q轴 d轴 d轴 d、q轴 d、q轴
电枢反应性质 交轴
直、去 直、增 交、直去 交、直增
负载性质 R L C
R、L R、C
励磁磁动势和电枢磁动势的区别
基波波形
幅值大小
位置
转速
励磁 磁动势
正弦波
恒定，由励磁电流决 由转子位置决定 由原动机的转速
Z
N
ns S
B
X
Fa
Y n s A相轴线 C Faq
电流超前电动势的向量图
FaqFacoψs 交磁
Fad Fa sin ψ 与Ff同 向，对 d轴磁场有加 强作用称之为助磁。
直轴电枢反应的影响 • 电机单机运行时，直轴电枢反应将直接影响端电压的大小。去磁时，端电压降低；助磁时 端电压升高。
• 并网运行时，直轴电枢反应影响电机输出的无功功率。
D2 5 ~ 7 L2
• 励磁绕组为集中绕组
• 立式结构
• 阻尼绕组
水轮发电机的转子结构
同步电机的基本知识及结构
同步电机的基本知识及结构同步电机是一种采用交流电源供电、定子感应电动势与转子磁场同步工作的电动机。
它具有结构简单、功率因数高、转速恒定等优点，广泛应用于工业生产线、空调、电力系统等领域。
一、基本原理：同步电机的工作原理是通过感应电动势与转子磁场的同步运动来实现转子运转。
当同步电机的定子绕组通电时，在定子绕组内产生一个旋转磁场。
而当转子上的匝数大于定子，转子上也会感应出一个电动势，使转子上的磁场也具有旋转特性。
由于两者是同步发展的，所以称之为同步电机。
二、基本结构：1.定子：2.转子：3.端环和碳刷：同步电机转子上的绕组通过端环连接，以便于外部电源的接驳。
转子上还设有碳刷，用于保持转子绕组的绝缘。
4.外壳：三、工作方式：同步电机的工作方式可以分为饱和同步、欠饱和同步和过磁同步三种。
其中，饱和同步是指定子绕组的磁场与转子磁场完全同步，欠饱和同步是指定子绕组的磁场与转子磁场不完全同步，过磁同步则是指定子绕组的磁场与转子磁场超前一定角度。
四、应用领域：同步电机具有功率因数高、转速恒定等优点，广泛应用于工业生产线、空调、电力系统等领域。
在工业生产线中，同步电机常用于驱动各种机械设备，如风机、泵等。
在空调中，同步电机作为风机的驱动装置，能够提供稳定的风流，并降低噪音。
在电力系统中，同步电机作为发电机使用，可以将机械能转换为电能，并通过同步工作产生的电动势向电网输送能量。
总结起来，同步电机是一种采用交流电源供电、定子感应电动势与转子磁场同步工作的电动机。
它的主要结构包括定子、转子、端环、碳刷和外壳等。
同步电机具有结构简单、功率因数高、转速恒定等优点，被广泛应用于工业生产线、空调、电力系统等领域。
电机学课件同步电机结构ppt课件
为磁路的磁化特性
1 c
一般将发电机的空载额定电压
设计于弯曲部分C点
0
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d
If(Ff)
30
3.电机磁路的饱和系数
Ks
Ff0 F
ac ab
dn dc
(
Ks
1.1 ~ 1.25) E0 ( 0)
2 n
气隙线:将空载特性
ab
的直线部分延长得线
c
段2，称为气隙线。
设oa代表额定电压， 则 ac为产生额定电压所需
F
Ff0
0
gd
磁势:
Ff0 ac ab bc F FFe
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1
31
Ff0 ac ab bc F FFe
ab=F：不计饱和时产生oa电压所需磁势，称为气隙磁势。
bc=FFe：由于饱和，使得产生 oa电压的磁势增大的部分，
电枢反应 概念：内功率因数角ψ 不同情况电枢反应分析
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36
1、电枢反应的定义：
I f
F f
随转子旋转（n1) 基波F f 1(n1 ) E0
f1
Pn 60
接三相对称负载
或加三相对称电源 i三相对称，f1 电枢磁势Fa
大 转 转
小
速 向
Fa
1.35 WKW 1 P
亦如图示方向。此时A相
Fa 出现在A相轴线上。
F
1
d轴 Ff
B轴
q轴
A轴
Fa
Y
C
A
X
NS
Z n1 B
C轴
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同步发电机的基本结构和工作原理
同步发电机的基本结构和工作原理同步发电机是一种采用电磁感应原理将机械能转化为电能的设备。
它是电力系统中最常用的发电机类型之一，其结构和工作原理对于我们深入了解发电机的工作机制具有重要意义。
本文将介绍同步发电机的基本结构和工作原理。
一、基本结构同步发电机的基本结构包括定子、转子、励磁系统和机械部分。
1. 定子：定子是发电机的不动部分，通常由一组三相绕组和铁心构成。
三相绕组均匀分布在铁心上，并通过定子上的三个相序对称的绕组实现电能的产生。
2. 转子：转子是发电机的旋转部分，通常由一组绕组和铁心构成。
转子的绕组称为励磁绕组，其目的是通过旋转产生磁通，并与定子磁通相互作用，从而引发电磁感应。
3. 励磁系统：励磁系统是发电机提供直流电源的部分，通常由励磁机、整流器和调压器组成。
励磁机通过机械能驱动，产生直流电流，并经过整流器和调压器进行稳定和调节。
励磁系统的主要功能是提供足够的电流，以激励转子产生磁通。
4. 机械部分：机械部分包括轴、轴承和飞轮等设备，用于支持转子的旋转以及传递机械能。
二、工作原理同步发电机的工作原理基于电磁感应和电磁力的相互作用。
1. 励磁：当发电机启动时，励磁机产生的直流电流通过励磁绕组，形成转子磁通。
转子磁通的大小和方向决定了转子在定子磁场中受到的电磁力。
若磁通与定子磁场同相，转子将受到斥力；若磁通与定子磁场反相，转子将受到吸力。
通过调整励磁电流的大小和方向，可以控制电机的输出功率和功角。
2. 电磁感应：当励磁电流形成转子磁通后，转子通过与定子磁场的相互作用，产生感应电动势并输出电能。
根据电磁感应定律，当转子绕组被电磁力驱动旋转时，绕组中将产生感应电动势，从而产生电流。
这些感应电流通过定子绕组，形成电磁场，并与转子磁场相互作用，维持着发电机的运转。
3. 同步：同步是指发电机输出的频率和电流与电网频率和电流相匹配。
在发电机输出电能时，通过调整励磁电流和转速来保持发电机的同步，以确保发电机与电网的稳定运行。
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，又可分成隐极式和凸极式，如图6-l所示。
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)，转子的离心力较小，故采用制造简单、励磁绕组集中安放的凸极式结构较为合理。
大型同步发电机通常采用汽柁机或水轮机作为原动机来拖动，前者称为汽轮发电机，后者称为水轮发电机。
由于汽轮机是一种高速原动机，所以汽轮发电机一般采用隐极式结构。
水轮机则是一种低速原动机，所以水轮发电机一般都是凸极式结构。
同步电动机、由内燃机拖动的同步发电机以及同步补偿机．大多做成凸极式，少数两极的高速同步电动机亦有做成隐极式的。
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。
汽轮发电机的定子由定子铁心、定于绕组、机座、端盖等部件组成。
定子铁心一般用厚o ．5mm 的DR360硅钢片叠成，每叠厚度为3—6cm ，叠与叠之间留有宽0.8～lcm 的通风槽。
同步电机的基本结构
同步电机的基本结构概述同步电机是一种配备有永磁体的感应电机，它的工作原理是不断地将电能直接转换成机械能。
相较于其他类型的电机，同步电机能够提供高效的转速控制与快速动态响应，因此被广泛应用于驱动需要高速、高精度的机械设备中。
下文将着重介绍同步电机的基本结构。
基本元件同步电机有三个基本元件：定子、转子和磁场。
其中，定子是电机的静止部分，通常由外壳和线圈组成。
转子则是运动部分，通常由物理和永磁体组成。
磁场是形成在定子和转子之间的磁场相互作用，可以是由传统线圈激励、永磁体力场或两者的组合产生。
载流体除了三个基本元件之外，同步电机还涉及到一种被称作载流体的力学概念。
载流体是指电机旋转过程中所承载的力，通常通过气体填充来减小物理受力点之间的摩擦。
用于缓冲载流体的空气通常通过一个所谓的气密区进行处理，这个区域充满了高压的气体，缓冲载流体的压力也可以在此处调整。
制动器同步电机通常采用制动器来上下调节装置旋转。
制动器可以对旋转轴施加阻力，使其按顺序缓慢的移动。
制动器一般分为块式和液式，通常需要适当的润滑和保养才能保证其正常工作。
电子控制器同步电机需要一定的电子控制器支持，因此一个成熟的同步电机系统通常包括一个集成电路板、运算器和一个开发单板。
集成电路板上包含了众多的控制器、感应器和测量器，在控制器接收到输入信号后，控制器可以产生测量值和必要的控制操作。
开发单板是一种内置控制器和相关运算器的特殊单板，可以对电机进行任意方式的配置和智能化控制。
小结本文简要介绍了同步电机的基本结构，包括三个基本元件、载流体、制动器和电子控制器。
对于同步电机的结构深入了解，有助于对其性能和工作原理的认识。
同步电机(第六章)
列出电压方程：
E 0 E ad E aq U I Ra j I X
Fad Fa sin 0 Faq Fa cos 0
I f Ff 0 E 0
I
Id
Fad ad E ad Faq aq E aq
U E I ( Ra jX )
Ea a Fa I
所以：
Ea j I Xa
Xa是电枢反应磁通相应的电抗，称为电枢反应电抗。 （电枢电流产生电枢反应磁场，在定子每相绕组中感应 电势可以表示为电枢绕组相电流与电枢反应电抗的乘积） 所以：
E 0 U E a I ( Ra jX ) U I Ra jI ( X X a ) U I Ra j I X s
(3) 灯泡贯流式水轮发电机
(4)转子结构
10000kw水轮机转子
凸极极通常有卧式和立式两种结构，通常同步电动机、 同步补偿机、内燃机和冲击式水轮机拖动同步发电机采用 卧式结构，而大型水轮发电机采用立式结构，立式水轮发 电机的推力轴承是关键部件。
除了转子励磁绕组，通常在转子上还装有阻尼绕组。 起抑制转子转速的作用。在同步电动机和补偿机中，主要
汽轮发电机一般采用细长结构
（国产200MW汽轮发电机）
（国产600MW汽轮发电机）
Stator of Turbo-dynamo with 330MW Made in China （国产330MW汽轮发电机）
Stator Core of Turbo-dynamo with 330MW Made in China （国产330MW汽轮发电机定子铁心）
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起一层油膜，其既可以减少电机启动时的摩 擦，又可以避免启动时的轴电流的产生。低 压主要对轴瓦和轴承起冷却和润滑作用。其 中可以用百分表来测量转轴被顶起来多少。 轴端接地碳刷主要作用也是消除轴电流。 电机底座内部安装有加热器，目的是为了 当温差较大时，启动加热器防止电机受潮。 冷却风机主要是用来当点击启动时降低电 机绕组温度的。 励磁风机是用来降低励磁装置的温度。
电机上的主要传感器
PT100 pt100热电阻表示当温度为零度时 其电阻为100度。安装在电机前后两个轴承 座内，用来测油温。 用来测量定子绕组温度的检温计 用来测量空水冷却器中进风、出风温度的 温度传感器 空水冷却器中的漏水检测器 检测外部冷却水流量的流量计
同步电机的基本结构
电机的就针对我们现场的主电机而言，其组成部 分包括： 定子、转子、轴承座、励磁部分、空水冷 却器、冷却风气、励磁风机、速度编码器、 轴端接地碳刷、油站等。 其中，轴承座部分又包括上下两个轴瓦和 一个导油环。 速度编码器用来测量主电机的速度，对电 机气保护作用。 油站为主电机提供高、低压油，高压作用 是为了把轴承顶起，在转轴与轴瓦之间建立