第5章同步电机.ppt
《第5章同步电机.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第5章同步电机.ppt(80页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、大连理工大学电气工程系,*5.8 同步发电机的三相突然短路,5.7 三相同步电动机与同步补偿机,5.5 三相同步发电机的的运行特性,5.4 三相同步发电机的功率和转矩,5.3 三相同步发电机的稳态分析,5.2 三相同步电机的工作原理,5.1 同步电机的基本结构和额定值,第 5 章 同步电机,第 5 章 同步电机,5.6 同步发电机与电网的并联运行,大连理工大学电气工程系,5.1 三相同步电机的基本结构,电机与拖动,大连理工大学电气工程系,U1,V2,V1,W1,W2,U2,大连理工大学电气工程系,1. 主要部件 (1) 定子(电枢) (2) 转子, 由硅钢片叠成。 对称三相绕组。,定子铁心 定
2、子绕组 机座和端盖等,转子铁心 励磁绕组 阻尼绕组和转轴等, 由整块铸(锻)钢制成。 工作时施加直流励磁。,阻尼绕组,电机与拖动,大连理工大学电气工程系,2. 励磁方式,(1) 直流励磁机励磁 励磁绕组由小型直流发电机供电。 (2) 静止整流器励磁 交流励磁机整流直流电,(3) 旋转整流器励磁 交流励磁机整流直流电励磁绕组。,电机与拖动,大连理工大学电气工程系,(1) 按能量转换的方式不同: 同步发动机、同步电动机。 (2) 按相数的不同: 三相、单相。 (3) 按转子结构的不同:,3. 主要种类,N S,隐极式、凸极式。,+ ,+ ,N S,电机与拖动,大连理工大学电气工程系,励磁机,发电机
3、,水轮机,卧式、立式。 (5) 按原动机的不同: 汽轮发电机、水轮发电机。,(4) 按安装方式的不同:,电机与拖动,大连理工大学电气工程系,电机与拖动,320MW水轮发电机吊装,大连理工大学电气工程系,小浪底电站水轮机组安装,电机与拖动,大连理工大学电气工程系,三峡电站首台机组安装,电机与拖动,大连理工大学电气工程系,水力发电,电机与拖动,大连理工大学电气工程系,10000kW水轮发电机转子,大连理工大学电气工程系,凸极式同步电机,N,S,N,S,+,凸极式,大连理工大学电气工程系,隐极式同步电机,N,S,+,隐极式,大连理工大学电气工程系,大连理工大学电气工程系,火力发电厂,电机与拖动,大连
4、理工大学电气工程系,燃烧室,燃料,锅炉的炉膛,循环水,汽轮机,发电机,3000 r/min,升压变压器,超热高压蒸汽,电能输出,汽轮发动机,电机与拖动,大连理工大学电气工程系,三相同步电机,电机与拖动,大连理工大学电气工程系,同步发电机,电机与拖动,大连理工大学电气工程系,小型同步电机,电机与拖动,大连理工大学电气工程系,4. 额定值,(1) 额定电压 UN :线电压的额定值。 (2) 额定电流 IN :线电流的额定值。 (3) 额定功率 PN :输出功率的额定值。 三相同步电动机:,三相同步发电机:,(4) 额定转速 nN :额定运行时的转速。 (5) 额定频率 fN : 50Hz。,电机与
5、拖动,大连理工大学电气工程系,N S,5.2 三相同步电机的工作原理,定 子,转子,励磁 绕组,一、 同步电机基本原理,旋转磁场。 直流磁极。,转子转速: n = n1,同步,电机与拖动,励磁机,F0,旋转的 F0 和0,E0,定子: 转子:,1、同步发电机,大连理工大学电气工程系,N S,2. 同步电动机 定子: 转子:,旋转磁场。 直流磁极。,转子转速: n = n1,同步,电机与拖动,大连理工大学电气工程系,二、 三相同步发电机空载运行,电枢(定子) : I1 (Fa ) = 0 转子每极磁通: 0 空载电动势: E0 = 4.44 f1 kw1 N10 或,电机与拖动,大连理工大学电气
6、工程系,同步电机的空载特性,返回,If,F0,F0励磁磁动势,E0励磁电动势,0空载主磁通,空载特性,If0,UN,O,气隙线,大连理工大学电气工程系,三、同步电机的负载运行和电枢反应,电机与拖动,三相同步发电机负载运行三相电枢电流,电枢旋转磁动势 Fa 转子旋转磁动势 F0,气隙旋转磁动势 F, 电枢反应 Fa 对气隙磁场的影响。, 电枢反应的性质决定于负载性质,即励磁电动势与电枢电流的相位差,大连理工大学电气工程系,i=Imcos t, t,实际值,时间参考轴,复习1相量,旋转相量在时间参考轴上的分量与实际值一一对应!,大连理工大学电气工程系,复习2旋转磁动势, 定子三相对称绕组中对称三相
7、电流产生基波旋转磁动势。, 当某相电流达到最大时,三相合成基波旋转磁动势的幅值与该相绕组轴线重合。,N S,U相电流最大时,大连理工大学电气工程系,复习3旋转磁动势产生的旋转磁场,及其通过绕组的主磁通, 气隙旋转磁场通过U相绕组的主磁通:, 旋转磁动势产生的气隙旋转磁场:,当以U相相轴为其时间参考轴时,主磁通与旋转磁动势同相位;相电流与合成磁动势同相位。,N S,注意:x=0选在U相相轴处,大连理工大学电气工程系,复习4概念引伸, 以电角度考察时,旋转磁动势矢量的角速度旋转时间相量的角速度,时间相量:2f, 相矢量图:可把某瞬时的时间相量(磁通、电动势、电流)和空间旋转矢量(磁动势)画在一起。
8、, 因定、转子磁动势相对静止,某瞬时电枢磁动势与励磁磁动势之间的相对关系,就是其他任何时刻二者间的相对关系。,大连理工大学电气工程系,N S,U相电动势E0最大, 0 ,相电流I1最大(图示) 此时,旋转磁动势幅值(轴线)与U相轴重合 定转子磁动势相对位置不变,大连理工大学电气工程系,相矢量图作图要点,2、F0与Fa 相对位置固定,0相矢量图,0时,电枢磁动势为纯交轴磁动势,产生交轴电枢反应。,大连理工大学电气工程系,N S,U相电动势E00, 90 ,相电流I1最大 旋转磁动势幅值(轴线)与U相轴重合,大连理工大学电气工程系,90相矢量图,90时,电枢磁动势为纯直轴去磁磁动势,产生去磁的直轴
9、电枢反应。,大连理工大学电气工程系,N S,当 0 90时,电枢反应磁动势既有直轴去磁分量,又有交轴分量。,大连理工大学电气工程系,N S, 气隙合成磁动势F 与励磁磁动势F0 的关系,对于同步发电机,气隙合成磁动势总是滞后于励磁磁动势一个角度功率角。,大连理工大学电气工程系,四、 三相同步电机的可逆运行,电机与拖动,用一对等效磁极表示气隙合成磁场,大连理工大学电气工程系,5.3 三相同步发电机的稳态分析,1. 基本方程式,UfIfF00 E0,I1,Fa,a Ea, Ea a Fa I1,,不计磁饱和,不计电枢铁耗,,电机与拖动,一、隐极同步发电机,大连理工大学电气工程系, Xa 电枢反应电
10、抗。 X 电枢漏电抗。, Xs = Xa + X 同步电抗。 忽略 R1,则,电机与拖动,大连理工大学电气工程系,2. 等效电路,R1 jXs,3. 相量图 根据负载的功率因数和电路方程作相量图。,电机与拖动,大连理工大学电气工程系,电感性负载相量图,忽略 R1 时:,电机与拖动,忽略: R1 和 X 则 U1=E 故有:, = ,励磁磁动势F0 在空间滞后气隙合成磁动势 F 角,在时间上滞后 角,功率角?,大连理工大学电气工程系,【例 51】 某三相同步发电机, PN = 50 kW, UN = 400 V,Y 形联结,cosN = 0.8(电感性)。R1 = 0.2 ,Xs = 1.2 。
11、求空载电压等于额定电压,电 枢电流等于额定电流,内功率因数角 = 53.1o 时的 相电压U1 、线电压U1L 、功率因数角 和功角。,解:,= 231.21 V,= 90.32 A,取参考相量:,则,电机与拖动,大连理工大学电气工程系,由此求得 U1 = 143 V, = 32.36o = = 53.1o 32.36o = 20.74o,电机与拖动,大连理工大学电气工程系,二、凸极同步发电机的稳态分析,1. 双反应理论,电机与拖动, 凸极同步发电机特点:气隙不均匀。 同样的 Fa 产生不同的a 对应不同的 Xa 。,大连理工大学电气工程系,凸极同步电机电枢反应磁通及其磁路,返回,直轴电枢反应
12、磁路,交轴电枢反应磁路,大连理工大学电气工程系, 双反应理论,电机与拖动,如果磁路不饱和,可以应用叠加原理;,直轴分量:Id = I1 sin 交轴分量:Iq = I1 cos,气隙合成磁动势产生的电动势直轴电枢反应电动势交轴电枢反应电动势励磁电动势,大连理工大学电气工程系,2. 基本方程式,Uf IfF0 0 E0,I1,Fad Faq,ad aq,Ead Eaq,E, Ead ad Fad Id; Eaq aq Faq Iq;,电机与拖动,发电机惯例,E Fa I1,大连理工大学电气工程系,因此有如下关系:, Xad 直轴电枢反应电抗。 Xaq 交轴电枢反应电抗。 X 电枢漏电抗。,电机与
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 同步电机
链接地址:https://www.31doc.com/p-2974460.html