12章--同步電機原理和結(jié)構(gòu)(ok)

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1、本章要求目的要求：了解同步電機的結(jié)構(gòu)形式，理解同步電機的工作原理、同步電機的額定值重點難點：同步電機工作原理考核點：同步電機工作原理本章主要內(nèi)容：型式與構(gòu)造汽輪發(fā)電機構(gòu)造特點水輪發(fā)電機構(gòu)造特點分數(shù)槽繞組同步電機的發(fā)展同步電機模像直觀主要特征：定子和異步電機基本相同，定子鐵心上有齒和槽，槽內(nèi)設(shè)置三相對稱繞組轉(zhuǎn)子上裝有磁極和激磁繞組。當(dāng)激磁繞組通以直流電流后，產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁場§12.1同步發(fā)電機原理12.1.1同步電機構(gòu)造原理圖X1ooooxxxxA1A2X2NNSS原動機帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，則磁場與定子繞組間有相對運動，在定子繞組中感應(yīng)出三相交流電勢電勢的頻率取決于電機的極對數(shù)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速

2、12.1.2工作原理導(dǎo)體經(jīng)過一對磁極，導(dǎo)體中的感應(yīng)電勢e就變化了一個周波若轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周經(jīng)過p對極，那么導(dǎo)體中所感應(yīng)的電勢就變化了p個周波勵磁電勢：同步電機無論作為發(fā)電機或電動機，它的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總等于由電機極對數(shù)和電樞電流頻率所決定的同步轉(zhuǎn)速“同步”機因而得名12.1.3同步發(fā)電機運行方式電樞磁場與轉(zhuǎn)子磁場之間沒有相對運動發(fā)電機方式轉(zhuǎn)子磁場超前定子磁場電動機方式定子磁場超前轉(zhuǎn)子磁場F1F2n1F2F1n1電動機發(fā)電機同步電機一般為磁極旋轉(zhuǎn)式即以電樞為定子，磁極為轉(zhuǎn)子。電樞功率極大，電壓高激磁功率較小，電壓低大功率不宜通過滑動接觸引入引出激磁電流可通過集電環(huán)引入到轉(zhuǎn)子§12.1…型

3、式和結(jié)構(gòu)1同步電機的轉(zhuǎn)子有兩種構(gòu)造型式：凸極式隱極式412.1隱極式轉(zhuǎn)子構(gòu)造特點：圓周上銑有槽和齒槽的部分約占有圓周的2/3激磁繞組為分布繞組，嵌入轉(zhuǎn)子槽中極數(shù)較少，轉(zhuǎn)速較高時，應(yīng)用隱極式轉(zhuǎn)子當(dāng)極對數(shù)時，由于構(gòu)造上的困難，都用凸極式轉(zhuǎn)子汽輪發(fā)電機都為隱極式汽輪機高速時較為經(jīng)濟一般都為兩極機，轉(zhuǎn)速為3000r/min汽輪發(fā)電機組一般為橫軸式汽輪機同步機汽輪發(fā)電機組水輪發(fā)電機都為凸極式水輪機轉(zhuǎn)速較低轉(zhuǎn)速為每分鐘數(shù)十轉(zhuǎn)至數(shù)百轉(zhuǎn)，依水頭高低、流量大小而定水輪發(fā)電機的極數(shù)就很多水輪發(fā)電機組一般為豎軸式水輪機同步機水輪發(fā)電機組同步電機有較大的空氣隙0.5~8cm左右激磁電流由其他電源供給

4、異步電機的空氣隙很小激磁電流來源于電網(wǎng)定子：鐵芯由厚度為0.35或0.5mm的電工鋼片疊成小型電機的定子鋼片可以整塊沖成定子鐵芯的外徑較大時每層鋼片常由若干塊扇形片組合而成汽輪發(fā)電機的構(gòu)造特點第一層第二層扇形片組成鐵芯時疊裝示意圖定子的機座常由鋼板焊接而成與外殼和端蓋構(gòu)成僅與風(fēng)室溝通的密封系統(tǒng)端蓋常用非磁性材料鑄造而成一般制成左右兩半。定子繞組一般均采用雙層三相對稱繞組定子槽型均系矩形開口槽為了便于繞組下線兩種絕緣方式套管式和連續(xù)式電壓18－20KV，B級絕緣表面涂防暈漆繞組端接部分采用向后彎曲22.5°~30°槽外的繞組表面形成喇叭狀的圓錐形在圓錐形外表面套有幾個箍環(huán)，箍環(huán)

5、再由托架支撐213端接表面的固定1—箍環(huán)；2—托架；3—端接部分轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子直徑限制在1m左右受到轉(zhuǎn)子材料機械強度的限制增大電機容量就只能增加轉(zhuǎn)子的長度，轉(zhuǎn)子為細長的圓柱體長度l與外徑D之比約為2.5~6轉(zhuǎn)子材料的要求極高采用含鉻、鎳和鉬的特種合金鋼構(gòu)造整塊式和組合式兩種整塊式轉(zhuǎn)子組合式轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子本體（中間最粗部分）表面用銑床銑出徑向的槽激磁繞組即分布于這些槽中槽口用槽楔封住由于轉(zhuǎn)速高，離心力大槽楔必須有足夠的機械強度，并且不導(dǎo)磁，故一般采用鋁青銅或硬鋁等合金材料制成兩極汽輪發(fā)電機的轉(zhuǎn)子剖面兩極汽輪發(fā)電機的轉(zhuǎn)子槽剖面繞組槽楔通風(fēng)槽阻尼繞組轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組用矩形截面的導(dǎo)體繞制線圈跨度

6、大小不同的同心式繞組端接部分應(yīng)用護環(huán)和中心環(huán)來固定，且為非磁性材料。1234轉(zhuǎn)子繞組端接部分的箍緊1—端接部分；2—護環(huán)；3—中心環(huán)；4—轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸按機械強度計算分成粗細不同的幾段轉(zhuǎn)軸經(jīng)聯(lián)軸器與汽輪機相聯(lián)的一端為汽機端轉(zhuǎn)軸經(jīng)聯(lián)軸器與勵磁機相接的另一端為勵磁機端轉(zhuǎn)速較快，轉(zhuǎn)軸需要極好的平衡主要特征水輪機拖動豎軸式低速多極凸極水輪發(fā)電機的構(gòu)造特點轉(zhuǎn)子磁極由厚度為1~2mm的鋼片疊成在極心上套有激磁繞組扁銅線繞制而成的同心式線圈。凸極式電機多半裝有阻尼繞組磁極極心表面處截面較大的凸出部分稱為極靴凸極式同步電機的阻尼繞組1—阻尼條；2—阻尼環(huán)12NS轉(zhuǎn)子支架由于大型水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子

7、直徑很大，往往超過10m轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)子磁軛間有一純粹起機械聯(lián)接作用的支架凸極轉(zhuǎn)子的機械支撐1—轉(zhuǎn)子軛2—軸套3—支撐筋123定子結(jié)構(gòu)和一般交流電機相似主要特點是直徑大為便于運輸，將定子分成四至六瓣定子繞組常采用所謂分數(shù)槽繞組支撐部件水輪發(fā)電機的構(gòu)造型式有兩種懸式和傘式(a)122懸式水輪機1－推力軸承2－導(dǎo)軸承傘式水輪機1－推力軸承2－導(dǎo)軸承12(b)支撐部件水輪發(fā)電機的構(gòu)造型式有兩種懸式穩(wěn)定性好，常用于轉(zhuǎn)速較高的水輪發(fā)電機傘式轉(zhuǎn)速在150r/min以下的水輪發(fā)電機12.1.3勵磁系統(tǒng)直流勵磁機勵磁系統(tǒng)交流