实验三三相同步电动机

实验报告

实验名称：三相同步电动机

小组成员：许世飞许晨光杨鹏飞王凯征

一．实验目的

1．掌握三相同步电动机的异步起动方法。

2．测取三相同步电动机的V形曲线。

3．测取三相同步电动机的工作特性。

二．预习要点

1．三相同步电动机异步起动的原理及操作步骤。

2．三相同步电动机的V形曲线是怎样的？怎样作为无功发电机（调相机）？3．三相同步电动机的工作特性怎样？怎样测取？

三．实验项目

1．三相同步电动机的异步起动。

≈0时的V形曲线。

2．测取三相同步电动机输出功率P

3．测取三相同步电动机输出功率P

=0.5倍额定功率时的V 形曲线。

4．测取三相同步电动机的工作特性。

四．实验设备及仪器

1．实验台主控制屏；

2．电机导轨及转速测量；

3．功率、功率因数表（NMCL-001）；

4．同步电机励磁电源（含在主控制屏左下方，NMEL-19）；

5．直流电机仪表、电源（含在主控制屏左下方，NMEL-18）；

6．三相可调电阻器900Ω（NMEL-03）；

7．三相可调电阻器90Ω（NMEL-04）；

8．旋转指示灯及开关板（NMEL-05A）；

9．三相同步电机M08； 10．直流并励电动机M03。

五．实验方法

被试电机为凸极式三相同步电动机M08。 1．三相同步电动机的异步起动实验线路图如图3-1。

实验开始前，MEL-13中的“转速控制”和“转矩控制”选择开关扳向“转矩控制”，“转矩设定”旋钮逆时针到底。

R 的阻值选择为同步发电机励磁绕组电阻的10倍（约90欧姆），选用NMEL-04中的90Ω电阻。开关S 选用NMEL-05。

同步电机励磁电源（NMEL-19）固定在控制屏的右下部。

a ．把功率表电流线圈短接，把交流电流表短接，先将开关S 闭合于励磁电流源端，启动励磁电流源，调节励磁电流源输出大约0.7A 左右，然后将开关S 闭合于可变电阻器R （图示左端）。

b ．把调压器退到零位，合上电源开关，调节调压器使升压至同步电动机额定电压220伏，观察电机旋转方向，若不符合则应调整相序使电机旋转方向符合要求。

c ．当转速接近同步转速时，把开关S 迅速从左端切换闭合到右端，让同步电动机励磁绕组加直流励磁而强制拉入同步运行，异步起动同步电动机整个起动过程

图4-5 三相同步电动机接线图（MCL-II、MEL-IIB）图3-1 三相同步电动机接线图（MCL-11、MEL-11B ）

完毕，接通功率表、功率因数表、交流电流表。

2．测取三相同步电动机输出功率P

≈0时的V形曲线

a．按1方法异步起动同步电动机。使同步电动机输出功率P

≈0。

b．调节同步电动机的励磁电流I

f 并使I

增加，这时同步电动机的定子三相电流

亦随之增加，直至电流达同步电动机的额定值，记录定子三相电流和相应的励磁电流、输入功率。

c．调节同步电动机的励磁电流I

f 使I

使逐渐减小，这时定子三相电流亦随之减

小，直至电流过最小值，记录这时的相应数据，

d．继续调小同步电动机的励磁电流，这时同步电动机的定子三相电流反而增大直到电流达额定值，在这过励和欠励范围内读取9～11组数据。数据记录于表3-1。

表3-1 n=1500r／min； U=220V；P

≈0

表中 I = (I A + I B + I C )／3

P = P Ⅰ+ P Ⅱ

3．测取三相同步电动机输出功率P 2≈0.5 倍额定功率时的V 形曲线。 a ．按1方法异步起动同步电动机，调节测功机“转矩设定”旋钮使之加载，使同步电动机输出功率改变，输出功率按下式计算： P 2 = 0.105nT 2

式中 n ——电机转速，r ／min ； T 2——由转矩表读出，N ·m 。 b ．使同步电动机输出功率接近于0.5倍额定功率且保持不变，调节同步电动机的励磁电流I f 使I f 增加，这时同步电动机的定子三相电流亦随之增加直到电流达同步电动机的额定电流，记录定子三相电流和相应的励磁电流、输入功率。 c ．调节同步电动机的励磁电流If ，使I f 逐渐减小，这时定子三相电流亦随之减小直至电流达最小值，记录这时的相应数据，继续调小同步电动机的励磁电流，这时同步电动机的定子三相电流反而增大直到电流达额定值，在过励和欠励范围内读取9～11组数据并记录于表3-2中。

表3-2 n=1500r ／min ； U=220V ；P 2≈0.5P N

表中 I = (I A + I B + I C)／3 P = PⅠ+ PⅡ

4．测取三相同步电动机的工作特性

a．按1方法异步起动同步电动机，按3方法改变负载电阻，使同步电动机输出功率改变，输出功率按下式计算：

2 = 0.105nT

式中 n——电机转速，r／min；

——由直流发电机的电枢电流．转矩表读出，N·m

b．同时调节同步电动机的励磁电流使同步电动机输出功率达额定值时，且功率因数为1。

c．保持此时同步电动机的励磁电流恒定不变，逐渐减小负载, 使同步电动机输出功率逐渐减小直至为零，读取定子电流、输入功率、功率因数、输出转矩、转速，共取6～7组数据并记录于表3-3中。

表3-3 U=U

N =220V； I

= A； n=1500r／min

表中I = (I A + I B + I C)／3

P = P

Ⅰ+ P

Ⅱ

P 2=0.105nT

100

六．实验报告分析

1．作P

2≈0时同步电动机的V形曲线I =f(I

)，并说明定子电流的性质。

定子电流的性质：在输出功率为0的状态下，电动机从电源吸收的功率用于定子铜损耗和机械损耗。当励磁电流很小时，定子电流I相对于U的相位处于滞后状态，此时同步电动机相当于电阻电感负载，从电源吸收滞后的无功功率；当励磁电流逐渐增大时，定子电流逐渐减小，直至与电压同相位，此时处于正常励磁状态；当励磁电流继续增大时，定子电流随之增大，电动机处于过励磁状态。

2．作P

2≈0.5倍额定功率时同步电动机的V形曲线I =f(I

)，并说明定子电流

的性质。

定子电流：当励磁电流很小时，定子电流是相位滞后于电压的正弦交流电，同步电动机从电源吸收的功率除了用于定子铜损耗和机械损耗之外，其余转化为机械功率；当励磁电流增大时，定子电流随之减小，定子电流与电压的相位差逐渐减小直至为0，此时同步电动机处于正常励磁状态；当励磁电流继续增大时，定子电流随之增大，电动机处于过励磁状态，此时电动机从电网中吸收超前的无功功率，对于改善电网的功率因数有很大好处。

3．作同步电动机的工作特性曲线：I、P、cosφ、T

2、η=f(P

)

分析：由图中可以看出，当定子电流增大时，输出功率随之增大，且系统效率逐渐提高。

当定子电流逐渐增大时，功率因数基本保持1不变，这是由于调节了励磁电流，使得电动机的定子电流和电压处于同相位；定子电流很小、输出功率很小的时候，

功率因数略小于1，这是由于当输出功率增大时，各条V型曲线逐渐向右上方移动，使得功率因数为1的点连成一条向右上方倾斜的曲线，在这种情况下，由于我们保持励磁电流不变，当输出功率很小时，功率因数会略小于1。

由于输出转矩正比与输出功率，故图中没有画出输出转矩与定子电流的关系曲线。

七．思考题

1．同步电动机异步起动时先把同步电动机的励磁绕组经一可调电阻组成回路，这可调电阻的阻值调节在同步电动机的励磁绕值的10倍约90欧姆，这电阻在起动过程中的作用是什么？若这电阻为零时又将怎样？

这是由于在启动时，励磁绕组不能开路。所以用一个较大的电阻组成一个回路。若励磁绕组开路，在大转差时，气隙旋转磁场在励磁绕组里感应出较高的电动势，有可能损坏他的绝缘。若没有该电阻，励磁绕组中感应出的电流产生的转矩，有可能使电动机启动不到接近同步速的转速。

2．在保持恒功率输出测取V形曲线时输入功率将有什么变化？为什么？

在V型曲线中，定子电流随着励磁电流的增大而先减小后增大。由于输入功率与输入电流成正比关系，则输入功率将先减小后增大。从原理上讲，当定子电流减小时，电动机从电源中吸收滞后的无功功率逐渐减小；当定子电流增大时，电动机从电源中吸收的超前无功功率逐渐增多。因此，输入功率先减小后增大。3．对这台同步电动机的工作特性作分析。

同步电动机在启动的时候，采用异步启动的方式。给定子绕组通入220V交流电，使得转子达到95%的转速。随后将励磁绕组与直流电源接通，使得转子产生恒定磁场。在磁场吸引力的作用下将电机拖入同步转速。励磁电流的变化会影响定子电流的相位，呈现一条V型曲线。当定子电流与电压同相位时，功率因数为1，此时电流越大，输入功率、输出功率、输出转矩就越大。当定子电流超前于电压相位时，电动机从电网中吸收超前的无功功率，对于改善电网的功率因数有很大作用。

同步电动机原理

同步电动机的原理同步电动机是属于交流电机，定子绕组与异步电动机相同。它的转子旋转速度与定子绕组所产生的旋转磁场的速度是一样的，所以称为同步电动机。正由于这样，同步电动机的电流在相位上是超前于电压的，即同步电动机是一个容性负载。为此，在很多时候，同步电动机是用以改进供电系统的功率因素的。同步电动机在结构上大致有两种： 1、转子用直流电进行励磁。这种电动机的转子做成显极式的，安装在磁极铁芯上面的磁场线圈是相互串联的，接成具有交替相反的极性，并有两根引线连接到装在轴上的两只滑环上面。磁场线圈是由一只小型直流发电机或蓄电池来激励，在大多数同步电动机中，直流发电机是装在电动机轴上的，用以供应转子磁极线圈的励磁电流。由于这种同步电动机不能自动启动，所以在转子上还装有鼠笼式绕组而作为电动机启动之用。鼠笼绕组放在转子的周围，结构与异步电动机相似。当在定子绕组通上三相交流电源时，电动机内就产生了一个旋转磁场，鼠笼绕组切割磁力线而产生感应电流，从而使电动机旋转起来。电动机旋转之后，其速度慢慢增高到稍低于旋转磁场的转速，此时转子磁场线圈经由直流电来激励，使转子上面形成一定的磁极，这些磁极就企图跟踪定子上的旋转磁极，这样就增加电动机转子的速率直至与旋转磁场同步旋转为止。 2、转子不需要励磁的同步电机转子不励磁的同步电动机能够运用于单相电源上，也能运用于多相电源上。这种电动机中，有一种的定子绕组与分相电动机或多相电动机的定子相似，同时有一个鼠笼转子，而转子的表面切成平面。所以是属于显极转子，转子磁极是由一种磁化钢做成的，而且能够经常保持磁性。鼠笼绕组是用来产生启动转矩的，而当电动机旋转到一定的转速时，转子显极就跟住定子线圈的电流频率而达到同步。显极的极性是由定子感应出来的，因此它的数目应和定子上极数相等，当电动机转到它应有的速度时，鼠笼绕组就失去了作用，维持旋转是靠着转子与磁极跟住定子磁极，使之同步。

(完整版)同步电动机励磁柜原理

励磁柜介绍一些同步电动机励磁柜的基本知识，希望大家能了解并多交流一下同步电动机励磁柜的基本知识。一.KJLF11 具有以下特点： 1.转子励磁采用三相全控整流固接励磁线路； 2.与同步电动机定子回路没有直接的电气联系；3.实现了按同步电动机转子滑差，顺极性自动投励。按到达亚同步转速（95%）时投入励磁，使同步电动机拖入同步运行； 4.具有电压负反馈自动保持恒定励磁； 5.起动与停车时自动灭磁，并在同步电动机异步运行时具有灭磁保护； 6.可以手动调节励磁电流，电压进行功率因数调整，整流电压可以从额定值的10%至125%连续调节；7.交流输入电源与同步电动机定子回路来自同一段母线；8.同步电动机正常停车5 秒钟之内，本设备整流电路和触发电路的同步电源不容许断电；9.灭磁电阻RFD1 和RFD2 的阻值为所配的转子励磁绕组直流电阻的 5 倍，其长期容许电流为同步电动机额定励磁电流的15%；10.当同步机矢步运行时，可以发出矢步信号，用于报警或跳闸；11.输入电源为380V. 二.保护电路：（1）.过压保护：1.同步电动机异步运行时，转子感应过电压由灭磁环节将放电电阻RFD1-2 接入，消除开路过电压。 2.主电路可控硅元件的换向过电压由并接于元件两端的阻容电路吸收。（RC4-9) 3.整流变压器一次侧分，合闸引起的操作过电压由RC1-3 组成的阻容吸收装置来抑制。4.为使同相两桥臂上可控硅元件合理的分担自直流侧的过电压，设置了R10-15 均压电阻来保护。（2）过电流保护： 1.与可控硅串联的快速熔断器是作为直流侧短路保护用，快熔熔断时，保护环节可发出声响报警信号，跳开同步电动机定子侧电源开关，切断励磁。 2.短路电流发生在整流变压器二次侧时，其一次侧空气开关脱扣器顺动，切断电源。 3.直流侧过负荷时，空气开关脱扣器或热继电器动作。但整定值应保证强励磁30 秒内不动作。三. 励磁线路各环节的工作电压均由同步电源变压器供给，其工作原理如下：同步电动机起动过程中，灭磁环节工作，使转子感应交变电流两半波都通过放电电阻，保证电机的正常起动。起动过程中，整流电路可控硅处于阻断状态，当电

同步电机的基本工作原理和结构

同步电机的基本工作原理和结构第一节精编资料本章主要介绍同步电机的结构和基本工作原理,同步电机的电动势和磁动势,异步电动...二,同步电机的工作原理1磁场:三相同步电机运行时存在两个旋转磁场: 定子旋转磁场... 原理,结构同步电机的基本工作原理和结构本章主要介绍同步电机的结构和基本工作原理、同步电机的电动势和磁动势、异步电动机的电势平衡，磁势平衡、等值电路及相量图、功率转矩、同步发电机运行原理等内容。本章共有10节课，内容和时间分配如下: 1.掌握同步电机的结构特点及工作原理。(2节) 2.掌握同步电机绕组有关的结构、额定参数(1节) 3.掌握同步电机机绕组的磁动势、等效电路，一般掌握相量图。(3节) 4.掌握同步电机功率、转矩和同步电机启动特性。(2节) 5.了解同步发电机的运行原理。(2节) 一、简介交流电机，根据用途，可以分为同步发电机、同步电动机和同步补偿机三类。 (交流电能几乎全部是由同步发电机提供的。目前电力系统中运行的发电机都是三相同步发电机。同步电动机可以通过调节其励磁电流来改善电网的功率因数，因而在不需要调速的低速大功率机械中也得到较广泛的应用。随着变频技术的不断发展，同步电动机的起动和调速问题都得到了解决，从而进一步扩大了其应用范围。

同步补偿机实质上是接在交流电网上空载运行的同步电动机，其作用是从电网汲取超前无功功率来补偿其它电力用户从电网汲取的滞后无功功率，以改善电网的供功率因数。) 二、同步电机的工作原理 1磁场:三相同步电机运行时存在两个旋转磁场: 定子旋转磁场和转子旋转磁场。定子旋转磁场—又常称为电枢磁势，而相应的磁场称为电枢磁场60f1n,速度:同步速度，即 1p 方向:从具有超前电流的相转向具有滞后电流的相。形成原因:以电气方式形成。 (当对称三相电流流过定子对称三相绕组时,将在空气隙中产生旋转磁通势。它的旋转速度 60f1n,1p为同步速度，即;它的旋转方向是从具有超前电流的相转向具有滞后电流的相;当某相电流达到最大值的瞬间，旋转磁势的振幅恰好转到该相绕组轴线处。这个旋转磁通势是以电气方式形成的。同步电机不论作为发电机运行还是作为电动机运行，只要其定子三相绕组中流通对称三相电流，都将在空气隙中产生上述旋转磁通势，建立旋转磁场。同步电机的定子绕组被称为电枢绕组，因此，上述磁势又常称为电枢磁势，而相应的磁场称为电枢磁场。转子旋转磁场—直流励磁的旋转磁场。 60f1n, 速度:同步速度，即1p 方向:与定子相同。形成原因:机械方式形成。 (在同步电机的转子上装有由直流励磁产生的磁极，磁极与转子无相对运动。当转子旋转时, 以机械方式形成旋转磁通势，并在气隙中形成另一种旋转磁场。由于磁场随转子一同旋转，被称为直流励磁的旋转磁场。) 2 电动势—两个旋转磁场切割绕组产生。

电动机的基本结构及工作原理

电动机的基本结构及工作原理交流电机分异步电机和同步电机两大类。异步电机一般作电动机使用，拖动各种生产机械作功。同步电机分分为同步发电机和同步电动机两类。根据使用电源不同，异步电机可分为三相和单相两种型式。一、异步电动机的基本结构三相异步电动机由定子和转子两部分组成。因转子结构不同又可分为三相笼型和绕线式电机。 1、三相异步电动机的定子：定子主要由定子铁心、定子绕组和机座三部分组成。定子的作用是通入三相对称交流电后产生旋转磁场以驱动转子旋转。定子铁心是电动机磁路的一部分，为减少铁心损耗，一般由0.35～0.5mm厚的导磁性能较好的硅钢片叠成圆筒形状，安装在机座内。定子绕组是电动机的电路部分，安嵌安在定子铁心的内圆槽内。定子绕组分单层和双层两种。一般小型异步电机采用单层绕组。大中型异步电动机采用双层绕组。机座是电动机的外壳和支架，用来固定和支撑定子铁心和端盖。电机的定子绕组一般采用漆包线绕制而成，分三组分布在定子铁心槽内（每组间隔120O），构成对称的三相绕组。三相绕组有6个出线端，其首尾分别用U1、U2；V1、V2；W1、W2表示，连接在电机机壳上的接线盒中，一般3KW以下的电机采用星形接法（Y接），3KW以上的电机采用三角形接法（△接）。当通入电机定子的三相交流电相序改变后，因定子的旋转磁场方向改变，所以电机的转子旋转方向也改变。 2、三相异步电动机的转子：

转子主要由转子铁心、转子绕组和转轴三部分组成。转子的作用是产生感应电动势和感应电流，形成电磁转矩，实现机电能量的转换，从而带动负载机械转动。转子铁心和定子、气隙一起构成电动机的磁路部分。转子铁心也用硅钢片叠压而成，压装在转轴上。气隙是电动机磁路的一部分，它是决定电动机运行质量的一个重要因素。气隙过大将会使励磁电流增大，功率因数降低，电动机的性能变坏；气隙过小，则会使运行时转子铁心和定子铁心发生碰撞。一般中小型三相异步电动机的气隙为0.2～1.0mm，大型三相异步电动机的气隙为1.0～1.5mm。三相异步电动机的转子绕组结构型式不同，可分为笼型转子和绕线转子两种。笼型转子绕组由嵌在转子铁心槽内的裸导条（铜条或铝条）组成。导条两端分别焊接在两个短接的端环上，形成一个整体。如去掉转子铁心，整个绕组的外形就像一个笼子，由此而得名。中小型电动机的笼型转子一般都采用铸铝转子，即把熔化了的铝浇铸在转子槽内而形成笼型。大型电动机采用铜导条；绕线转子绕组与定子绕组相似，由嵌放在转子铁心槽内的三相对称绕组构成，绕组作星形形联结，三个绕组的尾端连结在一起，三个首端分别接在固定在转轴上且彼此绝缘的三个铜制集电环上，通过电刷与外电路的可变电阻相连，用于起动或调速。 3、三相异步电动机的铭牌：每台电动机上都有一块铭牌，上面标注了电动机的额定值和基本技术数据。铭牌上的额定值与有关技术数据是正确选择、使用和检修电动机的依据。下面对铭牌中和各数据加以说明：型号异步电动机的型号主要包括产品代号、设计序号、规格代号和特殊环境代号等。产品代号表示电动机的类型，用汉语拼音大写字母表示；设

同步电机与异步电机的区别及工作原理

同步电机与异步电机的区别？同步与异步的最大区别就在于看他门的转子速度是不是与定子旋转的磁场速度一致，如果转子的旋转速度与定子是一样的，那就叫同步电动机，如果不一致，就叫异步电动机。当极对数一定时，电机的转速和频率之间有严格的关系，用电机专业术语说，就是同步。异步电机也叫感应电机，主要作为电动机使用，其工作时的转子转速总是小于同步电机。所谓“同步”就是电枢（定子）绕组流过电流后，将在气隙中形成一旋转磁场，而该磁场的旋转方向及旋转速度均与转子转向，转速相同，故为同步。异步电机的话，其旋转磁场与转子存在相对转速，即产生转距。同步电机的转速是和频率极数恒定的满足转速=60乘以频率除以极对数（同步转速）不随负荷的改变而该改变异步电机的转速永远低于同步转速但是带额定负荷时转速很接近同步转速随着负荷的增加转速会下降。所以叫异步电机同步电机的转子有转子线圈和鼠龙，通入励磁电流。而异步电机只有鼠龙（铜条）。同步电机转速恒定，而异步电机低于同步转速同步电机与异步电机的区别及工作原理？同步电机和异步电机的主要区别是：同步电机能与其定子磁场旋转达到同步转速，异步电机转速达不到定子磁场的同步转速。电机大致分成三种，同步机，异步机（以上两种多与电网相连），还有个直流电机。下面的内容是一个过渡，只作为对电机（同步机、异步机）原理性的知识进行形象的讲解（懂电机的可跳过）。同步机和异步机，这两个东西都是交流电机，利用了三相交流电的比较有意思的一个特性：简单的说如果把三个线圈像搅拌器（就是家里用来打鸡蛋的那种东西）那样布置，三个线圈相互不接触，分别加上ａｂｃ三相电压，于是产生三相电流，接着好玩的事情就发生了，线圈所围的空间内出现了与所加电压同频的旋转磁场（若要更深入的解释，就得说驻波的分解，叠加，比较麻烦）。所以人们把线圈按照上述所说的办法，嵌进定子，于是转子所在的那个空间就产生了旋转的磁场。有了这个磁场就好办了，我们就可以想象定子处有一个看不见的磁铁在转，此时如果转子是个磁铁的话，那么转子不就被带动起来了么，就是电动机了，反之如果转子带动那个看不见的磁铁，就成了发电机了（首先转子带动那个虚拟磁铁，转子肯定受个阻力矩吧，虚拟磁铁受个动力矩吧，注意！力是能量转换的中介（或者说是标志），虚拟磁铁毕竟是虚拟的，定子又不动，那么定子肯定地获得电动势喽。如定子带负载的话，就会有电流，还是三相的，有电流就会有磁场，干扰转子产生的磁场，这个叫做

同步电机原理和结构

1 同步电机 8.1 同步电机原理和结构 1．同步发电机原理简述（1）结构模型：同步发电机和其它类型的旋转电机一样，由固定的定子和可旋转的转子两大部分组成。最常用的转场式同步电机的定子铁心的内圆均匀分布着定子槽，槽内嵌放着按一定规律排列的三相对称交流绕组。这种同步电机的定子又称为电枢，定子铁心和绕组又称为电枢铁心和电枢绕组。转子铁心上装有制成一定形状的成对磁极，磁极上绕有励磁绕组，通以直流电流时，将会在电机的气隙中形成极性相间的分布磁场，称为励磁磁场（也称主磁场、转子磁场）。除了转场式同步电机外，还有转枢式同步发电机，其磁极安装于定子上，而交流绕组分布于转子表面的槽内，这种同步电机的转子充当了电枢。图8-1-1给出了典型的转场式同步发电机的结构模型。图中用AX 、BY ， CZ 共3个在空间错开120°电角度分布的线圈代表三相对称交流绕组。（2）工作原理同步电机电枢绕组是三相对称交流绕组，当原动拖动转子旋转时，通入三相对称电流后，会产生高速旋转磁场，随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组（相当于绕组的导体反向切割励磁磁场），会在其中感应出大小和方向按周期性变化的交变电势，每相感应电势的有效值为， E 0＝4.44f N Фf k w （8-1-1）式中 f ——电源频率；Фf ——每极平均磁通； N ——绕组总导体数；k w ——绕组系数； E 0是由励磁绕组产生的磁通Фf 在电枢绕组中感应而得，称为励磁电势（也称主电势、空载电势、转子电势）。由于三相电枢绕组在空间分布的对称性，决定了三相绕组中的感应电势将在的时间上呈现出对称性，即在时间相位上相互错开1/3周期。通过绕组的出线端将三相感应电势引出后可以作为交流电源。可见，同步发电机可以将原动机提供给转子的旋转机械能转化为三相对称的交变电能。感应电势的频率决定于同步电机的转速n 和极对数p ，即图8-1-1 同步电机结构模型 60pn f

大型同步电动机励磁装置说明书

同步电动机励磁控制装置使用说明书沈阳远大机电装备有限公司二○○九年十一月十七日

一、概述 TDLC系列同步电动机全数字励磁装置是我公司自行研发的新一代产品，采用全数字控制，主要用于同步电动机励磁调节系统，可根据不同的负载选择不同的运行方式，具有运行可靠、技术先进、结构简单、功能齐全、性能稳定、调试方便、维护简单等优点。二、型号说明产品系列代码额定励磁电流设计序号额定励磁电压三、适用范围本装置可作为拖动重载或轻载起动的同步电动机的直流励磁电源，与同步电动机单机配套，适用于各种气体压缩机、风机、球磨机等，也可适用于拖动冲击负荷（如轧钢负荷）的同步电动机励磁用。适用电机功率范围为200-20000KW。四、使用环境 1、海拔高度不超过1500米，超过1500米时要降容使用； 2、周围空气介质温度-10℃ -- +45℃； 3、周围空气相对湿度不大于85% (20±5℃)； 4、无腐蚀性气体导电尘埃及易燃易爆场所； 5、无剧烈振动冲击，倾斜度不超过5°； 6、户内安装，安装地点有良好的通风。五、性能特点 1、适用于380V—10KV电压等级的同步电动机，装置供电为三相四线制，可满足轻载或重载启动要求。 2、全数字控制模式，摒弃常规电位器整定及调节方法。无需调试即可运行。

3、启动无脉振，电机异步启动过程平稳、快捷，可满足电机降压或全压启动。 4、电机的投励采用滑差检测准角（反极性末尾）投励，投励的角度选择国际公认的电器分离角最小的位置；还设有定时后备投励环节，保证电机启动一次投励成功。 5、励磁装置能以恒流、恒功率因数及恒无功方式运行（后两种选配），能有效克服电网电压的波动及由于电机转子温升带来的电流变化，并且适应不同负荷要求自动调节励磁。 6、采用自有专利技术---整定灭磁，消除电机启动过程的脉振，增大牵入转矩，使电机启动平稳快捷。 7、具有过压、过流、失磁、失步及失步再整步等保护功能。 8、设有逆变环节，有效泄放电机转子的储能，保护电机和励磁装置免受损害。 9、测量自动重合闸信号，能够避免非同期冲击对电机造成的致命伤害。 10、强励功能，在电网电压下降时可提供1.4倍的强励电流。 11、具有和上位计算机通讯功能,通讯接口为RS232或者RS485。通讯协议为MODEL BUS。可以实现励磁柜功率因数COSφ，定子电流，励磁电压，电流的上传，实现远程调节励磁。（需要此功能的用户请在定货时说明，一般配置不包括此项功能）。六、主要技术指标 1、输入要求：三相四线线制交流，380V±10%，50±1Hz。 2、功率因数在0.5-1范围内连续可调。 3、强励倍数最大为1.4倍，出厂设定值为1.2倍，时间为15秒。 4、励磁电流调节从0-600A连续可调。 5、电网电压波动在80%到110%范围内，恒流励磁调节偏差不大于±5%。 6、当控制电压偏差不超过+10%至-15%时，控制器能正常可靠工作。 7、滑差投励：按转子滑差5%顺极性投励。 8、后备投励：投时时间0-30秒可设定。 9、滑差投全压：按到达同步速的90%自动投全压。 10、延时投全压：延时投全压时间0-30秒可设定。

电机学第11章同步发电机的基本工作原理和结构思考题与习题参考答案

1 第11章同步发电机的基本工作原理和结构思考题与习题参考答案 11.1 同步发电机感应电动势的频率和转速有什么关系? 在频率为50H Z 时，极数和转速有什么关系？答:频率与转速的关系为：60 pn f = 当频率为Hz 50时，30005060=?=pn 。 11.2 为什么汽轮发电机采用隐极式转子，水轮发电机采用凸极式转子？答：汽轮发电机磁极对数少（通常p =1），转速高，为了提高转子机械强度，降低转子离心力，所以采用细而长的隐极式转子；水轮发电机磁极对数多,转速低，所以采用短而粗的凸极式转子。 11.3 试比较同步发电机与异步电动机结构上的主要异同点。答：同步发电机和异步电动机的定子结构相同，都由定子铁心、定子三相对称绕组、机座和端盖等主要部件组成。但这两种电机的转子结构却不同，同步发电机的转子由磁极铁心和励磁绕组组成，励磁绕组外加直流电流产生恒定的转子磁场。转子铁心又分为隐极式和凸极式两种不同结构。异步电动机的转子分为笼型和绕线型两种结构形式，转子绕组中的电流及转子磁场是依靠定子磁场感应而产生的，故也称为感应电动机。 11.4 一台汽轮发电机，极数22=p ，MW 300=N P ， kV 18=N U ，85.0cos =N ?，Hz 50=N f ，试求：（1）发电机的额定电流；（2）发电机额定运行时的有功功率和无功功率。解：（1）A U P I N N N N 6.1132085.010********cos 336=????==? （2）MW P N 300= MVA P S N N N 94.35285.0/300cos /===? var 186527.094.352sin M S Q N N N =?==? 11.5一台水轮发电机，极数402=p ，MW 100=N P ，kV 813.U N =，9.0cos =N ?，Hz 50=N f ，求：（1）发电机的额定电流；（2）发电机额定运行时的有功功率和无功功率；（3）发电机的转速。解：（1）A U P I N N N N 553.46489.0108.13310100cos 336=????==? （2）MW P N 100= MVA P S N N N 11.1119.0/100cos /===? var 44.48436.011.111sin M S Q N N N =?==? （3）min /15020 506060r p f n N =?==

同步电机和异步电机的区别及工作原理

同步电机和异步电机的区别及工作原理同步电机和异步电机的主要区别是：同步电机能与其定子磁场旋转达到同步转速，异步电机转速达不到定子磁场的同步转速。电机大致分成三种，同步机，异步机（以上两种多与电网相连），还有个直流电机。下面的内容是一个过渡，只作为对电机（同步机、异步机）原理性的知识进行形象的讲解（懂电机的可跳过）。同步机和异步机，这两个东西都是交流电机，利用了三相交流电的比较有意思的一个特性：简单的说如果把三个线圈像搅拌器（就是家里用来打鸡蛋的那种东西）那样布置，三个线圈相互不接触，分别加上ａｂｃ三相电压，于是产生三相电流，接着好玩的事情就发生了，线圈所围的空间内出现了与所加电压同频的旋转磁场（若要更深入的解释，就得说驻波的分解，叠加，比较麻烦）。所以人们把线圈按照上述所说的办法，嵌进定子，于是转子所在的那个空间就产生了旋转的磁场。有了这个磁场就好办了，我们就可以想象定子处有一个看不见的磁铁在转，此时如果转子是个磁铁的话，那么转子不就

被带动起来了么，就是电动机了，反之如果转子带动那个看不见的磁铁，就成了发电机了（首先转子带动那个虚拟磁铁，转子肯定受个阻力矩吧，虚拟磁铁受个动力矩吧，注意！力是能量转换的中介（或者说是标志），虚拟磁铁毕竟是虚拟的，定子又不动，那么定子肯定地获得电动势喽。如定子带负载的话，就会有电流，还是三相的，有电流就会有磁场，干扰转子产生的磁场，这个叫做电枢反应。于是带上负载后定子处获得的电动势与空载时的不一样）。在上面的原理指引下，把转子做成个电磁铁，外部单独用个电源给它电，那么这个电机就叫做同步机，之所以叫同步机是转子的磁性是独立产生的，于是转子能达到那个虚拟磁铁的转速。转子磁性独立产生是个大好事，使得同步机调整很容易，比如说调无功功率。后来人们发现转子不用电磁铁也行，把转子做成个装松鼠的笼子，由于虚拟磁铁的磁力线会切割鼠笼的笼棍，于是由伟大的右手定则，就会产生电流，仔细研究一下你会发现这个电流也是个三相的，于是与定子的产生磁场的原理类似，转子也产生个围绕他旋转的虚拟磁铁，再研究一下你会发现，定转子的虚拟磁铁在空间上转速一样。于是鼠笼子起到了与电磁铁类似的效果，不过鼠笼的电流是由于其与定子虚拟磁

同步电动机的工作原理

第六章常用同步电动机前言：①同步电机是一种交流电机，主要作发电机使用；也可作电动机和调相机（专门用于电网的无功补偿）使用； ②同步电机定义：同步电机转速n与定子电流频率f和极对数p保持严格不变的关系，即 p f n 60 ； ③主要内容：电枢反应；有功和无功调节；并联运行；不对称和突然短路 6.1同步发电机的基本结构和运行状态 1.旋转磁极式定子-放置三相交流绕组转子-放置励磁绕组(主磁极) 凸极式隐极式 2旋转电枢式定子-放置励磁绕组(主磁极) 转子-放置三相交流绕组(需三个滑环引出或引入三相电流) 一、同步电机基本结构 (一)隐极同步电机(以汽论发电机为例) 特点:转速高为保证频率f=50Hz,则发电机的极对数P少 (一般为二极,2P=2) 离心力大,需细长转子(隐极式) 0.5mm硅钢片叠压而成定子铁心大型电机由扇型片拼成圆形 1. 定子矩形开口槽,径向,轴向通风道定子绕组-三相双层绕组,扁铜线绕制而成,采用成型线圈外壳-用钢板焊接而成 2.转子 (1)由合金钢锻成,与转轴制成一个整体,外园开槽,大齿和小齿 (2)励磁绕组为同心式绕组 (3)采用高强度铝合金槽楔,端部采用保护环固定 3.滑环(集电环)与电刷装置. (二)凸极同步电机特点:转速低为保证f=50Hz,则需发电机的极对数P增大 2

为保证放置P 对磁极,则需转子的直径大. 1.定子 : 定子铁心-硅钢片叠成,直径可达20多米,矩形开口槽. 定子绕组-双层绕组 2.转子: 凸极式铁心由厚钢板叠成励磁绕组由扁铜线绕制而成阻尼绕组(起动绕组)-由铜条和端环构成,用于同步电动机异步起动. 二、同步电机的运行状态 1. 稳态运行情况下,定转子磁场相对静止 2. 功率角δ-定子合成磁场轴线与主极磁场(转子磁场)轴线之间夹角.(用电角度表示) 3. 三种运行状态 (1) 发电机运行 ① 物理过程:直流电流→电刷→滑环→励磁绕组→磁场原动机拖动转子绕组感应三相交流电动势(频率为60pn f ),接入负载后, 三相对称电流,定子旋转磁场以n1旋转. ② 特点:<1>功率角δ>0(即主极磁场超前定子合成磁场) <2>转子受到制动性质的电磁转矩Te <3>f ∝1n ,为保证f=50Hz 恒定,需保证1n 恒定,应输入转矩T1与 Te 平衡. (2) 补偿机运行状态(或空载运行状态) 当δ=0时→Te=0 ① 物理过程:转子同发电机运行状态,-主极磁场以1n 旋转定子接入三相对称电源-定子合成磁场以1n 旋转 ② 特点:<1>δ=0.(主磁场与定子合成磁场重合) <2>电机内没有有功功率转换 (3) 电动机运行当δ<0时→Te →(即主机磁场滞后定子合成磁场 ① 物理过程:定子接三相电源-定子合成磁场以1n 旋转转子接直流电源-恒定磁场,去掉原动机. ② 特点:<1>δ<0 <2>外施T2↑→δ↑→Te ↑(与T2+T0平衡)保证n=1n =常数

同步电动机励磁知识简介

同步电动机励磁知识简介 Revised by Chen Zhen in 2021

重庆中鼎电气有限公司一、基本知识同步电动机起动方式同步电动机起动方式主要有异步起动和变频起动。变频起动需一套专用调频电源，技术复杂且设备成本高，主要用于负载及转动惯量都很大的大容量高速同步电动机，国内钢厂有几套进口变频起动装置，其它行业一般不使用。异步起动是同步电动机常用的起动方式，视供用电系统容量采用全压起动或降压起动，降压起动分为电抗器降压和自耦变压器降压。图 1-1 电抗器降压起动图 1-2 自耦变压器降压起动电抗器降压起动图 1-1 为采用电抗器降压起动主接线及投全压开关合闸控制回路示意图。电抗器降压时施加于电机端电压电流降低的同时起动力矩相应降低较大，适用于系统容量小不允许直接全压起动且对起动力矩要求不高的机组，如供电系统容量小但又要求起动力矩大的场合，需采用自耦变压器降压起动。电抗器降压起动时，合 1DL，机组转速加速至投

全压滑差时（约），励磁装置投全压继电器 JQY 动作，控制 2DL 合闸，将母线电压直接施加于电机定子。自耦变压器降压起动图 1-2 示自耦变压器降压起动主接线及控制回路，两者都较电抗器降压起动复杂。励磁装置投全压继电器 JQY 需控制 2DL 跳闸及 3DL 合闸，操作顺序为 1DL 合闸---2DL 合闸---JQY 动作跳 2DL，合 3DL。不论全压起动还是降压起动，机组起动时间长短与起动时机端电压及负载等有关，从励磁装置读写控制器上读出的机组各次起动时间有些差异属正常。同步电动机无功调节特性同步电动机正常运行时需从电网吸收有功，吸收有功功率大小取决于所带负载及电机本身有功损耗。同步电动机无功决定于励磁装置输出励磁电流，过励（超前）运行时，同步电动机向电网发无功；欠励（滞后）运行时，从电网吸收无功；正常励磁运行时，既不发无功，又不吸收无功，对应功率因数 COSΦ＝1。同步电动机 V 形曲线是指电机定子电流 I 和励磁电流 If 的关系曲线，见图 1-3。同步电动机 V 形曲线图表明，功率因数为 1 运行时，定子电流最小，在此基础上增/ 减磁，定子电流都将增加，增磁时功率因数超前运行，减磁时功率因数滞后运行。利用同步电动机 V 形曲线这一特点，在励磁

[论文] 同步发电机的工作原理

?同步发电机的工作原理调控及维护? 2008-11-27 11:20:21 作者：张振毅来源：UPS应用访问： 6090 评论：0 ? ? 航天科技集团公司710所张振毅柴油发电机组是常用的备用电源,由于它以柴油发动机燃烧柴油为动力,带动发电机发出与市电同样性质的电力,所以用在市电断电后需要后备电源供电几小时以上的场合。从性能价格比、对工作环境的要求、带非线性负载能力方面考虑,采用柴油发电机组比使用很多大容量蓄电池的长延时UPS往往具有一定的优势。但是柴油发电机组在市电断电后需要十秒钟左右才能发出稳定的电力,这就大不如UPS可不间断供电的特点。因此,柴油发电机组和UPS通常是取其各自的优势构成一个完善的、可靠的电源系统,以确保重要设备的不间断供电。柴油发电机组一般是采用同步发电机(也俗称电球)将柴油发动机的旋转机械能转为电能。各种用电设备要依靠它发出的电力工作,因此对同步发电机的工作性能要求是很高的。 1 同步发电机的工作原理同步发电机是根据电磁感应原理制造的。主要组成部分如图1。现代交流发电机通常由两部分线圈构成;为了提高磁场的强度,一部分线圈绕在一个导磁性能良好的金属片叠成的圆筒内壁的凹槽内,这个圆筒固定在机座上称为定子。定子内的线圈可输出感应电动势和感应电流,所以又称其为电枢。发电机的另一部分线圈则绕在定子圆筒内的一导磁率强的金属片叠成的圆柱体的凹槽内,称为转子。一根轴穿过转子中心并将其紧固在一起,轴两端与机座构成轴承支撑。转子与定子内壁之间保持小而均匀的间隙且可灵活转动。这叫做旋转磁场式结构的无刷同步发电机。工作时,转子线圈通以直流电形成直流恒定磁场,在柴油机的带动下转子快速旋转,恒定磁场也随之旋转,定子的线圈被磁场磁力线切割产生感应电动

同步电机的工作原理、启动以及调速

同步电机的工作原理及其启动、调速答：(1)工作原理：主磁场的建立：励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性相间的励磁磁场，即建立起主磁场。载流导体：三相对称的电枢绕组充当功率绕组，成为感应电势或者感应电流的载体。切割运动：原动机拖动转子旋转（给电机输入机械能），极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组（相当于绕组的导体反向切割励磁磁场）。交变电势的产生：由于电枢绕组与主磁场之间的相对切割运动，电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。通过引出线，即可提供交流电源。交变性与对称性：由于旋转磁场极性相间，使得感应电势的极性交变；由于电枢绕组的对称性，保证了感应电势的三相对称性。 (2)启动：通常同步电机启动有两种方式：一种先投励，同步启动；一种异步启动，后顺极性投励。对于同步电机变频启动均采用先投励，同步启动，但常会出现转子位置判断不正确导致电机启动失败。针对同步电机变频调速改造，很容易采用异步启动，顺极性投励方式，所以maxf变频装置对同步电机进行异步软启动，实现额定启动力矩，将同步电机启动到8hz左右进行顺极性投励，具体所投励磁大小及投励时频率可以根据不同应用场合调试确定。至此，电动机转子磁场和定子磁场间夹角经过小量有阻尼震荡后，电机转子磁极被定子磁极可靠吸引，同步电机进入同步运行状态。变频器按照预先设定的加速度，逐渐加速到给定频率。此时，同步电机电枢电压矢量与转子磁极位置之间的夹角逐渐拉大到某一常值，电机转子磁极在定子磁场的吸引下逐渐加速至期望转速，同步电机起动过程完成。 (3)调速：变频器驱动同步电机调速时，为了解决变频装置和同步电机间的配合，电机速度改变同时变频装置也会协同调节当前励磁电流大小和改变输出电压对应值（不是简单的恒v/f控制）。在某一设定频率点以上范围运行，变频器采集同步电机功率因素，通过内置pid控制器实时控制同步电动机的励磁电流，实现恒功率因数调节，功率因数0.90(超前)，变频器通过发4～20ma指令给同步电机的励磁调节器调节励磁电流；在此频率以下范围运行时，励磁电流由变频器根据当前运行工况，输出4～20ma信号给励磁调节器去调节，采用变频变励磁电流调节。调节方式切换由变频器自动完成，而且调节方式的切换点频率可以通过参数设置。加装变频器后，同步电动机的无功电流仅在同步电机和变频器间流动，不进入电网，因而变频调速时励磁电流的调节无需关心同步电机的无功电流。

同步电动机励磁柜操作步骤(精)

同步电动机励磁柜操作步骤 1、合上励磁柜右下角励磁变压器电源开关。 2、合上上下俩触摸屏24V1 24V2电源开关。 3、将主令开关《调零》打向调试位，励磁变压器及励磁装置风机吸合旋转，约20秒后发出投向全压信号《触摸屏左下角开关量输出栏》8秒后误灭磁动作，此时励磁电流表有显示，电流大约160A 左右，紧接励磁电压表有电压显示。 4、将主令开关打向零位，点击触摸屏右下角复位图标，进入将开关量图标点击3秒及故障码清零。 5、将主令开关打向工作位，等待启动同步电动机。 6、当同步电动机起来后，功率因数表有可能显示的是滞后功率因数，急需旋转增磁旋钮来增磁使功率因数在超前0.95运行。 7、运行中若增减负荷，也得增减励磁电流，满足功率因数在超前0.9-0.95之间运行。 8、停机后关掉励磁柜所有电源。开车前准备 (1首先应建立启机条件，当条件满足之后，方可联系调度、通知电工、仪表工做空投实验。包括主轴承温度高联锁，油压低联锁，油泵自启动，电气柜模拟合闸是否正常，主电机绝缘测试是否正常。（注：此项为每次开车必须要操作的步骤。）。现场检查, 并使仪表, 电器处于备用状态。 (2启机条件包括：循环油压建立、冷却水压建立、盘车手柄处于运行、盘车电机静止、滑环罩风压建立。（主电机允许运行指示灯亮）（3）查各设备, 排放各缓冲器和分离器油水。

(4开冷却水进出总阀, 各冷却器进出水阀, 填料及气缸夹套, 缸盖进出水阀门。检查冷却水流动情况, 确认冷却水压力达到启机要求。 (5启注油器, 检查各注油点注油情况。 (6检查稀油站油位, 油质, 启油泵, 检查油压是否达到开车要求, 观察十字头. 滑道润滑是否正常。停油泵, 将盘车手柄扳到" 盘车" 位置, 启油泵, 注油器, 盘车2到3分钟, 检查运动部件是否正常。停盘车电机, 油泵, 将盘车手柄扳到" 开车" 位置. 启动油泵。 (7启风机, 检查风量是否正常。 (8开合成气一回一, 二回一阀, 循环气回路调节阀(均为全开。 (9微开合成气进气阀及循环气进气阀, 合成气充压至1.0MPa, 循环气充压到3.0--5.0MPa 左右, 分别利用合成气放空阀和循环气放空阀进行放空置换2--3次。置换完成后, 关闭合成气一回一阀, 合成气, 循环气放空阀. 微开合成气及循环气进气阀, 分别充压到 1.0MPa,3.0--5.0MPa 。氨压机5.2.1开车前的准备 (1通知电工、仪表工到现场检查机电仪泵，是否满足开车条件。 (2巡检检查现场各截止阀、电磁阀、调节器、排污阀等是否满足开车条件。 (3现场检查稀油站、偶合器的油箱油位、油质是否满足开车条件。 (4现场检查机组有无泄漏。 (5合格氮气已供至界区，压力与流量等能满足开车要求。 (6检查冷却水是否供至系统，水路是否畅通。 (7总控检查机组的联锁是否已复位、已解除；温度、振动、位移等是否满足开车条件。

同步电动机工作原理图解

同步电动机工作原理图解同步电动机的结构与同步发电机相同，其转子一般都采用凸极式结构。使用时，同步电动机的定子绕组中要通入三相交流电流，同时转子励磁绕组中通入直流电励磁。如图所示是同步电动机的工作原理示意图。定子三相绕组（也称电枢绕组）接至三相交流电源后，便有三相对称电流流过，并产生电枢旋转磁场。该磁场以同步速度n1= 60f1/p在气隙空间旋转，其方向决定于电流的相序。转子的励磁绕组接入直流电源后，就有直流电流流过，并产生大小和极性都不变的恒定磁场，极对数和电枢旋转磁场一样。根据同性磁极互相排斥、异性磁极互相吸引的原理，当转子磁极的S极与电枢旋转磁场的N极对齐（或转子的N极与旋转磁场的S 极对齐）时，转子磁极将被电枢旋转磁场吸引而产生电磁吸引力，并进而产生电磁转矩，拖动转子跟着旋转磁场转动。因而转子的转速大小及方向和电枢旋转磁场的转速大小及方向相同，两者相对于定子“同步”旋转，故称为同步电动机。如果同步电动机轴上带有机械负载，则和异步电动机一样，电枢绕组从电网吸收电功率，通过气隙磁场传给转子，变为机械功率，带动生产机械做功。

图同步电动机工作原理图可以证明，同步电动机的电磁转矩的大小与电枢磁场磁极轴线和转子磁极轴线的夹角有关，如果外加电压和电动机的励磁电流不变，则在一定的范围内(<90°)，夹角越大，电磁转矩越大；夹角越小，电磁转矩越小。图(a)是同步电动机理想空载时的情况，这时转子磁极轴线和电枢磁场轴线重合，θ=0，电动机产生的电磁转矩为零；实际空载时，电动机有一定的空载阻力矩，故电动机要产生一定的电磁转矩来克服空载阻力矩，以维持电动机的转速不变。这时θ>0，但其值很小，如图(b)所示；若电动机轴上的负载增加，则θ角随之增加，电动机的电磁转矩也随之增加，如图(c)所示；但若电动机轴上的负载转矩太大，则电动机产生的电磁转矩将不足以克服负载转矩，同步电动机将停止旋转，这种现象称为同步电动机的“失步”现象。同步电动机产生失步现象时，通过定子绕组的电流将很大，这时应尽快切断电源，以免电动机因过热而损坏。结论：当外加电源的频率一定时，同步电动机的转速就确定了，它总是以同步转速n1=60f1/p旋转。负载在一定范围内变化时，电动机的转速不变，这个特性是同步电动机的特点，也是优点，因此同步电

三相同步发电机的结构和工作原理1

三相同步发电机结构及工作原理1 LEROY SOMER 电球侧视图 LEROY SOMER 电球分解图 1.定子 2.转子 100.励磁电枢 90.励磁定子 34 3.旋转二极管桥架 347.浪涌抑制器 198.AVR 70.轴承励磁机整流器转子定子 A VR (自动电压调节器) 风扇飞轮连接盘出线端子

mecc alte spa电球分解图 10．励磁定子143.励磁线柱19.轴承11.旋转二极管架13.励磁电枢14.转子40.固定环绕组和AVR

Kirloskar电球分解图 1.定子 2.转子 3.励磁转子 4.励磁定子10.AVR 11.轴承22.旋转整流集成发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。转子由转子铁芯(或磁极、磁扼)绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势。发电机曲轴带动发电机的转子，利用“电磁感应”原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。主磁场的建立：励磁绕组通入直流励磁电流，建立极性相间的励磁磁场，即建立起主磁场。载流导体：三相对称的电枢绕组充当功率绕组，成为感应电势或者感应电流的载体（定子）。切割运动：引擎曲轴拖动转子旋转（给电球输入机械能），极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组（相当于绕组的导体反向切割励磁磁场）。交变电势的产生：由于电枢绕组与主磁场之间的相对切割运动，电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。

同步电动机的工作原理

1、结构模型 ◆同步发电机和其它类型的旋转电机一样，由固定的定子和可旋转的转子两大部分组成。一般分为转场式同步电机和转枢式同步电机。 ◆图15.1给出了最常用的转场式同步发电机的结构模型，其定子铁心的内圆均匀分布着定子槽，槽内嵌放着按一定规律排列的三相对称交流绕组。这种同步电机的定子又称为电枢，定子铁心和绕组又称为电枢铁心和电枢绕组。 ◆转子铁心上装有制成一定形状的成对磁极，磁极上绕有励磁绕组，通以直流电流时，将会在电机的气隙中形成极性相间的分布磁场，称为励磁磁场(也称主磁场、转子磁场)。 ◆气隙处于电枢内圆和转子磁极之间，气隙层的厚度和形状对电机内部磁场的分布和同步电机的性能有重大影响。 ◆除了转场式同步电机外,还有转枢式同步电机，其磁极安装于定子上，而交流绕组分布于转子表面的槽内，这种同步电机的转子充当了电枢。 2、工作原理 ◆主磁场的建立：励磁绕组通以直流励磁电流，建立极性相间的励磁磁场，即建立起主磁场。 ◆载流导体：三相对称的电枢绕组充当功率绕组，成为感应电势或者感应电流的载体。 ◆切割运动：原动机拖动转子旋转（给电机输入机械能），极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组（相当于绕组的导体反向切割励磁磁场）。 ◆交变电势的产生：由于电枢绕组与主磁场之间的相对切割运动，电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。通过引出线，即可提供交流电源。 ◆感应电势有效值：由第11章可知，每相感应电势的有效值为 ◆感应电势频率：感应电势的频率决定于同步电机的转速n 和极对数p ，即 f=np/60 ◆交变性与对称性：由于旋转磁场极性相间，使得感应电势的极性交变；由于电枢绕组的对称性，保证了感应电势的三相对称性。 3、同步转速 ◆同步转速从供电品质考虑，由众多同步发电机并联构成的交流电网的频率应该是一个不变的值，这就要求发电机的频率应该和电网的频率一致。我国电网的频率为50Hz ，故有： n=60f/p=3000/p ◆要使得发电机供给电网50Hz的工频电能，发电机的转速必须为某些固定值，这些固定值称为同步转速。例如2极电机的同步转速为3000r/min，4极电机的同步转速为1500r/min，依次类推。只有运行于同步转速，同步电机才能正常运行，这也是同步电机名称的由来。 4、运行方式

风力发电机励磁系统的原理图及说明

一．风力发电机励磁系统的原理图及说明 1．概述东汽FD70B1.5MW双馈风力发电机组系统图如上所示。在风速 3.5m/s （1000rpm）~13m/s（1800rpm）下，发电机组励磁系统采用阿尔斯通的双馈变频器控制（它采用有位置传感器和定子矢量控制），因此它具有励磁调压和调频 1的功能；风机的变浆系统（0~90°）调节输入的风能量或机械原动能量，做为调频2功能。系统管理计算机协调变浆系统和变频器控制风力发电机组的正常发电运行。 2．运行原理变频器是为异步发电机转子回路提供变频、可逆双向励磁功率。在1000rpm~1499.99rpm，变频器向转子机械次同步的发电机输入滑差功率，频率正调实时叠加在转子上形成1500 rpm同步旋转磁场；在1500rpm，变频器向转子机械同步发电机输入直流功率，频率零调实时叠加在转子上形成1500 rpm同步旋转磁场；在1500.01rpm~1800rpm，超同步发电机通过转子机械向变频器输出滑差功率，频率负调实时叠加在转子上形成1500 rpm同步旋转磁场。风力发电机组可运行在电力系统频率51.5Hz~47.5Hz范围内。在电力系统电压690V±10%和功率因数0.95(超前)~0.95(滞后)下，满负荷运行。变频器可单独做为无功补偿器运行（选项A），容量可达300kvar。变频器转子回路机械侧MRP额定电压424V，额定电流372A，网侧NRP额定电压690V，额定电流305A,通过接触器与电网联网。变频器开关频率为 3KHz~6KHz，输出(入)转子频率为+17Hz~-17Hz。风机风轮转速大于 3.5m/s后(对应于发电机转子为1000rpm)，持续一定时间，变频器网侧NRP及机械侧MRP 相继投入运行，转子绕组投励、调频、建立额定电压，经检测差压、差频、相序正确后，定子回路空气开关并网。在发电机转子1000 rpm ~1800 rpm，变频器定子矢量控制技术，通过电机的d-q电磁场旋转实时的数学模型，及电机位置编码器、机组出口电压电流频率反馈值，根据风机各种运行条件下的限值范围内所给定值，跟踪输出量运行。同时在风速过大过小(长时间大于1800 rpm或小于1000 rpm) 、电网异常等采取停机。风机从并网运行模式到停机有三种不同的关闭程序，分别为：紧急停机、快速停机和正常关闭。　紧急停机（制动程序200）——风轮叶片以每秒15°的速度旋转到91°的位置。变桨控制驱动装置由后备蓄电池供电。转子刹车执行制动。　电网故障——在电网故障时执行快速停机Ⅱa程序。在这种情况下，安全链、变浆控制、控制计算机和液压阀的电源全部由后备蓄电池提供。当到达停机位时，变桨控制机构也停止。电网故障持续6s后，后备蓄电池耗尽，安全链中断。跟紧急停机刹车制动有相同的效果。控制计算机进入睡眠状态，但是它的内存还是能保存在关闭期间的所有错误，因为它有后备蓄电池提供一年的支持。