同步电动机简介ppt课件
第八章同步电动机.ppt
在现代电力系统中，几乎所有的电能是由同步发电 机生产的；同步电动机应用于大型生产机械的拖动 系统中，随着电力电子技术和计算机控制技术的不 断发展，变频调速在同步电动机的调速系统中的实 现，使同步电动机的应用场合大为扩大；同步补偿 机则是空载运行的同步电动机，用以改善电网的功 率因数。
7.1.1同步电动机的结构
当定子电流I1产生的电枢磁势Fa与主磁极轴线正交 时，气隙最大，磁阻最大，相应的电抗为小；这时 所对应的电枢电抗称为电枢反应交轴电抗，用xaq表 示；当电枢磁势位于直轴与交轴之间时，相应的气 隙、磁阻、和电枢反应电抗处于上面两种情况之间， 且随位置不同而变化。
为了解决电枢磁势Fa在不同位置时遇到不同气隙，其 磁阻计算困难的问题，可将电枢磁势分解成两个分量： 一个分量是直轴电枢磁势，用Fad表示，它作用在直 轴方向；另一个分量是交轴电枢磁势，用Faq表示， 它作用在交轴方向，则有：
式中xc=x1+xa 为隐极同步电动机的同步电抗。
隐极同步电动机等值电路和相量图
分析
从相量图中可见，定子电流I1超前电源电压U1， 它可通过调节直流励磁电流使同步电动机工作在 这种状态，目的是使同步电动机在拖动负载的同 时，对电网呈容性，起电容补偿作用，以提高电 网的功率因数。
2、凸极同步电动机电压方程式和相量图
额定频率fN： 指电动机额定运行规定的频率，单位：Hz
额定效率ηN： 指电动机额定运行时的效率；
额定励磁电压UfN： 指电动机额定运行时的励磁电压，单位：V
额定励磁电流IfN： 指电动机额定运行时的励磁电流，单位：A
假设电动机主磁路未饱和，认为 磁路是线性的，且只考虑定、转子的基波磁势。
同步电动机的主要额定数据为：
三相交流同步电动机ppt课件
同步电动机工作原理
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§6-1 同步电动机的工作原理 定子
10.07.2021
同步电动机工作原理
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§6-1 同步电动机的工作原理
同步电动机是 一种定子边用 交流电流励磁 以建立旋转磁 场，转子边用 直流电流励磁 所构成旋转磁 极的双边励磁 的交流电动机。
Id Ia sin E0 U1 cos Xd
将电流代入功率公式：
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Pm
m U1E0 Xd
• sin
m
U
2 1
2
1 X d
1 Xq
sin
2
Pm' Pm''
将上式两边除以同步角 速度 1，
M
mU 1 E 0 X d 1
sin
mU
2 1
21
[解] 励磁电势 E 0 。该同步电动机向量图如 图所示。
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由向量图可知：
1 E0 UNcosN2UNsinNIeXt2
503000.872503000.496240.32 465.724V
2
功角 e N a
r
cta
n
U
N
sin UN
N
co
s
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Exit 28
则同步电动机的效率为：
P210% 0P1P10% 0
P1
P1
式中PPcuPFeP0
• 转矩平衡方程式
P2 Pm Pjx Pf j Pm P0
《同步电机》PPT课件 (2)
带动负载运行。转子输出机
械功率，定子吸收电功率。
S
ns Te No
N
c) 电动机
δ So
• 补偿机运行状态
δ = 0 时，不进展能量转换，
仅发出或吸收无功功率，补
ns
偿机。
Te=0
S
N
No
So
b) 补偿机
四、额定值
• 额定容量 SN 或额定率PN 单位为 kW, kVA
nns
60f (r/min) p
同步电机主要用作发电机，也可以用作电动机和补偿机。
3-1 同步电机的根本构造和运行状态
一、根本构造
铁心 : 0.或 5 0.35m 的m冷轧硅钢片
定子 绕组 : 三相对称绕组
转子
电励磁 永磁励磁
电励磁
铁心凸 隐极 极 ::气 气隙 隙不 均均 整 匀 ， 整匀 块 ，体高或强低度碳合钢金片钢迭。成。 直流励磁绕 : 同组心式绕组。
同步发电机的额定功率是指额定运行时，电枢绕组输出的视在功率或有功功率 同步电动机的额定功率是指额定运行时，轴上输出的机械功率 补偿机的额定功率是指额定运行时，电枢绕组输出的无功功率
• 额定电压
UN 单位为kV
• 额定电流 • 额定功率因数 • 额定频率 • 额定转速
IN 单位为A, kA
c os N
旋转。
定子磁场也以同步速旋转：定子三相对称绕组在转子磁场的作用下，产生 三相对称电动势，接负载后流过三相对称电流，并在气隙中产生以同步速 旋转的磁动势和磁场。
定转、子磁场相对静止，并相互作用，产生电磁转矩，进展能量转换。
同步电机的三种运行状态：发电机，电动机，补偿机。
同步电动机基本工作原理和结构ppt课件
（a）凸极式 （b）隐极式
高转速的场合，其转子细而长， 气隙均匀。
图6.1 同步电动机的结构示意图
.
同步电机与其他旋转电机一样，由定子和转子两大 部分组成。旋转磁极式同步电机的定子主要由机座、铁 心和定子绕组构成。为减小磁滞和涡流损耗，定子铁心 采用薄硅钢片叠装而成，定子铁心的内表面嵌有在空间 上对称的三相绕组。转子主要由转轴、滑环、铁心和转 子绕组构成。为兼顾导磁性能和机械强度的要求，转子 铁心常采用高强度合金钢锻制而成。转子铁心上装有励 磁绕组，其两个出线端与两个滑环分别相接。为便于启 动，凸极式转子磁极的表面还装有用黄铜制成的导条， 在磁极的两个端面分别用一个铜环将导条连接起来构成 一个不完全的笼形启动绕组。
6.1 同步电动机的基本工作原理和结构
6.1.1 结构
同步电机有旋转磁极式和旋 转电枢式两种结构形式。由于旋 转磁极式具有转子重量小、制造
工艺较简单、通过电刷和滑环的 电流较小等优点，大中容量的同 步电动机多采用旋转磁极式结构。 根据转子形状的不同，旋转磁极
式又可分为凸极式和隐极式两种，
如图6.1所示。凸极式多用于要 求低转速的场合，其转子粗而短， 气隙不均匀。隐极式多用于要求
பைடு நூலகம்
定子旋转磁场与转子的速度为 转速。它的大小只决定于电源频率
n1
f1
60 f1 ，称为同步 的大p 小和定、转
子的极对数p，不会因负载变化而改变。定子旋转磁场
或转子的旋转方向决定于通入定子绕组的三相电流相
序，改变其相序即可改变同步电动机的旋转方向。
.
.
6.1.2 工作原理
同步电动机工作时，定子的三相绕组中通入三相 对称电流，转子的励磁绕组通入直流电流。
同步电动机励磁系统培训PPT课件
主要特点
把电能转换成机械能的定、转子双边励磁的交流电动机 优点 • 功率因数高 • 运行稳定性高 • 运行效率高 • 转速恒定不变 缺点 • 起动复杂 • 需要两种电源 • 结构复杂、维护保养要求高
与同步发电机的比较
工作原理
• 发电机 输出有功、机械能转换成电能 • 电动机 吸收有功、电能转换成机械能
结构组成
单柜结构 双柜结构
调节器——机械结构
励磁调节器结构紧凑，其功能单元完全 模块化。调节器合理地组装在调节柜中，调节柜 采用双门结构，前门为有机玻璃门，内门为摇门， 双门结构可方便设备的调试、维护及检修。右图 为内门打开的调节柜。柜体采用进口RITTL柜体。
MER6002调节器组成
调节器逻辑原理图
-A09
转子 参 量 检控板
CT -B01
组合变送器
-A90
总线 板
PT
-BV01 -PLC
可编程控制器
-A04
信号输出板
(to RTU)
to SCR
-K90
调节 板
-GT
RS232C 操 作显 示 屏
核心控制器件
日本松下电工的FP0型可编程控制器
16DI/16DO 2AI/1AO 5000步程序容量 0.9us/步
集成一体化移相触发模块 日本HAKKO公司的V608C彩色液晶触摸屏
人机界面——智能触摸屏
运行参数显示 运行状态显示 操作 故障报警 故障记录、追忆 故障处理帮助
人机界面欢迎画面
人机界面主菜单
状态显示－表计画面
主通道信息画面
备用通道信息画面
通道操作画面－ＯＦＦ状态
通道操作画面－ＯＮ状态
——应用范围
01-同步电机课件ppt
同步电机目录1、同步电机基本原理与结构2、同步电机的电磁关系和分析方法3、同步发电机的运行特性4、同步发电机的并联运行5、同步电动机同步电机基本原理与结构•同步电机基本原理与结构•1、同步发电机的基本原理•2、同步电机的基本结构•3、同步发电机的励磁方式•4、同步电机的额定值同步电机基本原理•回顾异步电机的工作原理定子通入三相电流产生转速为n1的旋转磁场（异步）切割转子导体转子导体中产生感应电动势形成感应电流电流在磁场中受力产生力矩转子旋转•同步电机工作原理转子直流励磁外力使转子旋转得到旋转磁场且转子转速与旋转磁场转速同步旋转磁场切割定子绕组得感应电势同步电机运行状态发电机——把机械能转换为电能电动机——把电能转换为机械能补偿机——没有有功功率的转换，只发出或吸收无功功率同步电机运行状态，主要取决于定子合成磁场与转子主磁场之间的夹角δ，δ称为功率角同步电机的结构1、同步电机的基本结构形式同步电机旋转电枢式旋转磁极式隐极式（如汽轮发电机）凸极式（如水轮发电机）磁极放在定子上隐极式（汽轮机）N+S凸极式（水轮机）NS+SN2. 同步电机的结构特点同步电机由定子、转子、端盖和轴承等构成1.定子定子绕组：三相对称，一般采用三相双层短距叠绕组，也称电枢绕组定子铁芯：一般由厚0.35mm或0.5mm的硅钢片叠成定子机座：支撑定子铁芯2.转子汽轮发电机：隐极式，卧式结构，注重通风和冷却水轮发电机：凸极式，立式结构，分悬式和伞式，包括轴、转子支架、磁轭、磁极及励磁绕组、阻尼绕组等。
另：凸极同步发电机也有卧式（横式）结构。
如同步电动机、同步补偿机等3.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。
同步电机的励磁方式同步电机励磁方式直流励磁机励磁——直流励磁机通常与同步发电机同轴，采用并励或他励接法。
整流器励磁——静止式旋转式（无电刷）励磁系统供给励磁电流→建立磁场，分以下两类:用整流装置将交流变成直流后供给励磁换向困难火花严重励磁容量增加引起集电环严重过热直流并励励磁系统整流器励磁(a) 静止整流器励磁交流励磁机→整流→直流电→励磁绕组(b) 旋转整流器励磁交流励磁机→整流→直流电→励磁绕组同步电机的额定值永磁同步电机的额定值额定电压U N ：电机额定运行时定子的线电压（V 或kV ）额定电流I N ：电机额定运行时定子的线电流（A ）额定功率因数：电机额定运行时的功率因数额定效率ηN ：电机额定运行时的效率cos N额定功率P N ：电机额定运行时的输出功率（kW 或MW ）对发电机为额定输出有功电功率对电动机是轴上输出的额定机械功率额定频率f (Hz) 额定励磁电流I fN (A) ；额定励磁电压U fN (V)NN N N I U P ϕcos 3=3cos N N N N NP U I ϕη=额定转速n N ：电机额定运行时的转速(r/min)谢谢同步电机空载磁场同步电机空载运行•空载运行：原动机带动发电机在同步转速下运行，励磁绕组通过适当的励磁电流，电枢＝0）绕组不带任何负载时（定子电流Ia•空载运行是同步发电机最简单的运行方式，其气隙磁场由转子磁势单独建立，分析较为简单•主磁通和漏磁通ΦσΦf 主磁通所经过的主磁路包括空气隙、电枢齿、电枢轭、磁极极身和转子轭等五部分主磁通通过气隙并与定子绕组相交链，漏磁通不通过气隙，仅与励磁绕组相交链。
第六章 同步电机PPT课件
感应电动机增加负载以后，转速会下降，重新达到平衡。同步电动 机转速不下降，如何达到新的平衡？
电磁转矩的大小与两磁场夹角有关。
n1
N
N
N
N
S
S
S
S
N
N
S
S
N
N
N
S
N
真实的同步电动机，两个旋转磁场分别由真实的旋转磁极和三相对 称绕组中通入三相对称电流产生。即定子结构与感应电机完全一 致，转子磁极是由直流电励磁或永磁磁极。
不计饱和时，直流电机的交轴电枢反应是去磁还是助磁？计及饱和 呢？
不助磁也不去磁，去磁。
为什么不计饱和，同步电机的交轴电枢反应会助磁呢？
由于电刷和换向器的作用，使得电流的流向以电刷为分界，有效的 每极磁通中的“每极”所包含的范围是固定的，而同步电机则不是。
二、电枢电流滞后于励磁电动势一个锐角时的电枢反应
变换过程中，统一 时间相量是纽带。
将ABC坐标系中的正弦量，先变换成αβ坐标系下的量(Clarke变换 或3S/2S变换或3/2变换)，再变换成dq坐标系下的量(PARK变换或 3S/2r变换或同步旋转坐标变换），进行分析计算，最后得到的结 果再经过反变换，变换到ABC坐标系中的量。
直轴电枢电流对电磁转矩的贡献
Iq
Iq产生的磁动势是交轴磁动势，作用与前面一样。Id产生的是直轴 磁动势，是助磁还是去磁？
如果电枢电流的大小、频率不变，那么Id和Iq是正弦量还是一个固 定的常数（直流量）？ 常数（直流量）！ 三相对称正弦量每一相的瞬时值可以用一 个在复平面中恒速等幅旋转的统一时间相 量在三相参考轴上的投影来表示。
(5)额定转速nN 是指同步电机的同步转速，单位r/min (6)额定效率ηN 额定运行时的效率 (7)额定功率因数cosφN 额定运行时的同步电机的功率因数
《同步发电机原理》PPT课件
结构模型同步电机原理和结构
◆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。
励磁方式简介
获得励磁电流的方法称为励磁方式。目 前采用的励磁方式分为两大类：一类是 用直流发电机作为励磁电源的直流励磁 机励磁系统；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。现说明如下：
1 直流励磁机励磁 直流励磁机通常与 同步发电机同轴，采用并励或者他励接 法。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。如图所示。
3 旋转整流器励磁 静止整流器的直流输出必须经 过电刷和集电环才能输送到旋转的励磁绕组，对 于大容量的同步发电机，其励磁电流达到数千安 培，使得集电环严重过热。因此，在大容量的同 步发电机中，常采用不需要电刷和集电环的旋转 整流器励磁系统，如所示。主励磁机是旋转电枢 式三相同步发电机，旋转电枢的交流电流经与主 轴一起旋转的硅整流器整流后，直接送到主发电 机的转子励磁绕组。交流主励磁机的励磁电流由 同轴的交流副励磁机经静止的晶闸管整流器整流 后供给。由于这种励磁系统取消了集电环和电刷 装置，故又称为无刷励磁系统。
◆空载特性在同步发电机理论中有着重要作用：①空载特性结合短路特 性(在后面介绍 )可以求取同步电机的参数。②发电厂通过测取空载特 性来判断三相绕组的对称性以及励磁系统的故障。
同步发电机负载运行和电枢反
应
电机学-同步电机的基本知识和结构ppt课件
➢水轮发电机
转子
特点：转速低，转轴短粗，为凸极式转子。 作用：固定励磁绕组，产生励磁磁场。
定子
特点：固定定子绕组，由硅钢片叠成。 作用：感应电势，通过电流，实现机电能量转换。
同步电机的基本知识和结构
§7-4 同步电机的励磁方式
同步电机工作时必须供给励磁绕组直流电流，以便建立励磁磁场。 提供直流的电源及附属设备统称为励磁系统。获得励磁电流的方 法称为励磁方式。
励磁系统的形式很多，按照励磁系统和发电机的关系，可分为他 励式(separately excited)和自励式(self-excited)两类。
同步电机的基本知识和结构
§7-4 同步电机的励磁方式
一、他励式励磁系统 他励式励磁系统主要有下列几种。 1．直流励磁机励磁系统
if
If
L
Rf
A
K
～G V
同步电动机：PN是指轴上输出的有效机械功率，也用千瓦(kW) 或兆瓦(MW)来表示。对于同步调相机，则用线端的额定无功 功率来表示其容量。以千乏(kVAR)或兆乏(MVAR)为单位。
同步电机的基本知识和结构
§7-5 同步电机的额定值
➢额定电压UN 指在额定运行时电机定子三相线电压，单位为伏(V)或千伏(kV)。
Y
C
Y
C
A
.N
S
XA
n1
Z
B
Z
横截面图 凸极式
N
S
X
.n1
B
隐极式
同步电机的基本知识和结构
§7-2 同步电机的基本工作原理
➢同步发电机
作为发电机运行时，用一原动机拖动转
子旋转，转子励磁绕组中通入直流电，
Y
从而在气隙中产生一旋转的磁场，该磁