文档介绍：第六章同步电机的稳态分析
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;
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
-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
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)
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
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
(集电环)与电刷装置
凸极同步电机(以水轮发电机为例)
特点:转速低为保证f=50Hz,则需发电机的极对数P增大
为保证放置P对磁极,则需转子的直径大.
: 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
: 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
稳态运行情况下,定转子磁场相对静止
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)
三种运行状态
发电机运行
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),接入负载后,三相对称电流,定子旋转磁场以n1旋转.
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∝,为保证f=50Hz恒定,需保证恒定,应输入转矩T1与Te平衡.
补偿机运行状态(或空载运行状态) 当δ=0时→Te=0
物理过程:转子同发电机运行状态,-主极磁场以旋转
定子接入三相对称电源-定子合成磁场以旋转
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
电动机运行当δ<0时→Te→(即主机磁场滞后定子合成磁场
物理过程:定子接三相电源-定子合成磁场以旋转
转子接直流电源-恒定磁场,去掉原动机.
特点:<1>δ<0
<2>外施T2↑→δ↑→Te↑(与T2+T0平衡)保证n==常数
<3>转子转速n==60f/p,即当f一定,p一定时,n恒定.
励磁系统-共给励磁电流的整个系统-直流励磁机励磁系统,整流器励磁系统
励磁系统应满足的条件:
(1)能稳定的提供发电机从空载到满载(及过载)所需的If
(2)当电网电压u减小时,能快速强行励磁,提高系统的稳定性.
(3)当电机内部发生短路故障时,能快速灭磁.
运行可靠,维护方便,简单,经济.
直流励磁机励磁
副励磁机(并励直流发电机)→主励磁机(他励直流发电机)→同步发电机
*一般励磁机与同步发电机同轴
特点:采用独立电源(直流发电机)与交流电网没关系,运行可靠.
静止整流器励磁
他励式静止流器励磁系统
副励磁机(中频三相同步发电机)(电磁式或永磁式)→主励磁机(三相同步发电机)→同步发电机───────────────┛
特点:①副励磁机先他励待建立电压后改为他励
自动电压调整器可根据主发电机端电压的偏差自动调整励磁电流
整流器均在电机外(静止).
自励式静止整流器励磁系统
特点:(1)取消励磁机
励磁电流由电网或主发电机提供
旋转整流器励磁(无触点式或无刷励磁)
副励磁机(永磁式三相同步发电机)→主励磁机(旋转电枢式)→主发电机
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特点:(1)主励磁为旋转电枢式
(2)采用旋转整流器
三次谐波励磁
特点:(1)发电机定子嵌入三次谐波绕组
(2)将三次谐波电压整流后→主发电机励磁
(3)自励恒压(负载电流↑→电枢反应↑→波形畸变↑→φ3↑→E3↑→I3↑→If↑→稳压;负载电流↑→端电压↓→稳压)
(或额定功率PN)-指输出功率发电机用视在功率(KVA)或有功功率
电动机用有功功率(KW)