同步电机原理简述

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1、同步电机原理简述(转载)　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

2、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。图中用AX、BY、CZ三个在空间错开120电角度分布的线圈代表三相对称交流绕组。　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：

3、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　　　　　　　　　　(15.1)　◆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　　　　　　　　　　　　　　　　　(15.2)　◆交变性与对称性：

4、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。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：　　　　　　　　　　　　(15.3)　　　　　　◆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

5、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。　运行方式　◆同步电机的主要运行方式有三种，即作为发电机、电动机和补偿机运行。作为发电机运行是同步电机最主要的运行方式，作为电动机运行是同步电机的另一种重要的运行方式。同步电动机的功率因数可以调节，在不要求调速的场合，应用大型同步电动机可以提高运行效率。近年来，小型同步电动机在变频调速系统中开始得到较多地应用。同步电机还可以接于电网作为同步补偿机。这时电机不带任何机械负载，*调节转子中的励磁电流向电网发出所需的感性或者容性无功功率，以达

6、到改善电网功率因数或者调节电网电压的目的。同步电机1概述同步电机特点：同步电机转速与极对数、电流频率有严格的关系。高压、大容量的同步电动机采用旋转磁极式结构；小容量采用旋转电枢式。转枢式---转子绕组（电枢），定子磁极转极式---转子磁极，定子电枢。隐极式：气隙均匀、转子高机械强度高转速。适合细长汽轮发电机。                    凸极式：气隙不均匀，适合中速、低速运行。短粗水轮发电机结构。1．1同步电机的结构型式一．  隐极电机    部件名称作用材料结构定子铁心形成磁路0.5mm硅

7、钢片叠制。直径大于1米的铁心用扇形片拼成开口槽（大型）定子绕组电路部分，感应电势圆铜线或扁铜线三相双层短路叠绕组；高压大电流用多根并绕换位导线机座机械支撑大型用钢板焊接气隙磁场耦合绕线转子要利用滑环和电刷转子铁心磁路的一部分整块的良导磁合金钢（导磁、承受高转速、大离心力）高强度合金钢与转轴锻成一体转子绕组励磁绕组流过电流建立磁场电机用扁铜导线绕成同心线圈同心线圈被槽楔压紧在槽里护环保护励磁绕组端部中心环阻挡励磁绕组轴向移动滑环引入励磁电流端盖封盖电机两端部无磁性硅铝轻合金材料铸造轴承承受转子重量和离心

8、力二．  凸极同步电机隐极式同步电机只有卧式一种；凸极式则分为卧式和立式结构。卧式：多数同步电动机、调相机、内燃机发电机、冲击式水轮发电机立式：低速、大型水轮发电机1．卧式凸极同步电机的结构特点磁极用1~3mm的钢板冲制叠成。高速电机用实心磁极。励磁绕组用扁铜线绕制成同心线圈套在极身上。磁轭用铸钢或冲片叠制阻尼绕组用铜条插在磁极极靴槽中。作用是改善起动性能。2．立式凸极同步电机的结构特点定子分数槽波绕组转子：用高强度钢整体锻造，制成空心式以减轻重量；支架