第十二章 同步电机的基本类型与结构

12同步电机的基本类型与结构同步电机的工作原理同步电机的结构形式同步电机的冷却方式同步电机的额定值同步电机的励磁方式同步电机的用途同步电机主要用作发电机运行，把机械能转化成电能。向电网发出交流电，是同步电机最主要的运行方式同步电动机可以通过调节励磁电流来改善电网的功率因数。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补偿机实际是一台接在交流电网上空载的同步电动机，电机不带任何机械负载，靠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，以达到改善电网功率因数或者调节电网电压的目的。一、同步电机的用途二、同步电机的工作原理同步电机与异步电机的根本区别是旋转的转子通入直流电流励磁转子通直流电流If励磁磁场Bf电枢感应电动势tEemacos)120cos(tEemb)120cos(tEemcf260pnf随转子旋转角速度ωSNnea三相对称负载运行时旋转基波磁动势aF三相对称电枢电流iabcpfn6011nn(同步电机)ecebIf三、同步电机的结构形式同步电机一般采用旋转磁极式结构，根据磁极形状可分为隐极和凸极两种型式。凸极同步电机气隙不均匀，适合于中速或低速旋转场合隐极同步电机在不考虑齿槽效应时，气隙均匀，适合于高速旋转隐极同步电机结构实物图大型汽轮发电机定子铁心槽汽轮发电机完工后的定子汽轮发电机转子加工凸极同步电机凸极同步电机转子由磁极、励磁线圈、磁轭和阻尼绕组等部分构成。凸极同步电机的定子结构与隐极同步电机或异步电机的基本相同，所不同的只是转子结构。凸极同步电机结构实物图带阻尼绕组的凸极同步电机转子水轮发电机定子分段铁心汽轮发电机结构定子绕组汽轮发电机结构水轮发电机结构(1)立式水轮发电机(2)卧式水轮发电机水轮发电机结构(续)(3)灯泡贯流式水轮发电机水轮发电机结构(续)(4)转子结构10000kw水轮机转子四、同步电机的励磁方式同步电机运行时，必须在励磁绕组中通入直流电流，建立励磁磁场。将供给励磁电流的整个装置称为励磁系统。直流发电机励磁系统静止式交流整流励磁系统旋转式交流整流励磁系统五、同步电机的冷却方式随着单机容量的不断提高，大型同步电机的发热和冷却问题日趋严重，冷却方式也不断改进。同步电机的冷却方式主要有以下几种。空气冷却氢气冷却水冷却超导发电机六、同步电机的额定值额定电压UN：电机额定运行时定子的线电压（V或kV）额定电流IN：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额定频率f(Hz)额定励磁电流IfN(A)额定励磁电压UfN(V)额定功率PN：电机额定运行时的输出功率（kW或MW）3cosNNNNPUI3cosNNNNNPUI额定转速nN：电机额定运行时的转速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作业：思考题12-2习题12-3