同步電動(dòng)機(jī)工作原理

1、第六章教案 第 7 頁(yè) 周次第15周章節(jié)名稱6-1同步電動(dòng)機(jī)的工作原理 授課方式理論課（）；實(shí)驗(yàn)課（ ）；實(shí)習(xí)（ ）教學(xué)時(shí)數(shù)2學(xué)時(shí)教學(xué)目的及要求要求掌握：1同步電動(dòng)機(jī)的工作原理；2同步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩。教學(xué)內(nèi)容提要時(shí)間分配1同步電動(dòng)機(jī)的工作原理；2同步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩。第一次課：1第二次課：2，教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)同步電動(dòng)機(jī)的工作原理討論練習(xí)和作業(yè)討論：為什么n=n1時(shí)，轉(zhuǎn)子通直流電的異步電動(dòng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)轉(zhuǎn)？教學(xué)手段多媒體與其它方式結(jié)合參考資料1）電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ) 劉啟新 中國(guó)電力出版社 2）電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ) 宋銀賓 機(jī)械出版社 3）電機(jī)與電力拖動(dòng) 顧繩谷 合肥工業(yè)出版社 4）電機(jī)原理及拖動(dòng) 彭鴻才

2、 機(jī)械工業(yè)出版社第六章 常用同步電動(dòng)機(jī)前言：同步電機(jī)是一種交流電機(jī)，主要作發(fā)電機(jī)使用；也可作電動(dòng)機(jī)和調(diào)相機(jī)（專門用于電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償）使用；同步電機(jī)定義：同步電機(jī)轉(zhuǎn)速n與定子電流頻率f和極對(duì)數(shù)p保持嚴(yán)格不變的關(guān)系，即；主要內(nèi)容：電樞反應(yīng)；有功和無(wú)功調(diào)節(jié)；并聯(lián)運(yùn)行；不對(duì)稱和突然短路 6.1同步發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)1.旋轉(zhuǎn)磁極式 定子-放置三相交流繞組 轉(zhuǎn)子-放置勵(lì)磁繞組(主磁極) 凸極式 隱極式2旋轉(zhuǎn)電樞式 定子-放置勵(lì)磁繞組(主磁極) 轉(zhuǎn)子-放置三相交流繞組(需三個(gè)滑環(huán)引出或引入三相電流)一、同步電機(jī)基本結(jié)構(gòu)(一) 隱極同步電機(jī)(以汽論發(fā)電機(jī)為例)特點(diǎn):轉(zhuǎn)速高 為保證頻率f=50hz,則發(fā)

3、電機(jī)的極對(duì)數(shù)p少(一般為二極,2p=2) 離心力大,需細(xì)長(zhǎng)轉(zhuǎn)子(隱極式) 0.5mm硅鋼片疊壓而成 定子鐵心 大型電機(jī)由扇型片拼成圓形1. 定子 矩形開(kāi)口槽,徑向,軸向通風(fēng)道 定子繞組-三相雙層繞組,扁銅線繞制而成,采用成型線圈 外殼-用鋼板焊接而成2. 轉(zhuǎn)子 (1)由合金鋼鍛成,與轉(zhuǎn)軸制成一個(gè)整體,外園開(kāi)槽,大齒和小齒 (2)勵(lì)磁繞組為同心式繞組(3)采用高強(qiáng)度鋁合金槽楔,端部采用保護(hù)環(huán)固定 3.滑環(huán)(集電環(huán))與電刷裝置.(二) 凸極同步電機(jī)特點(diǎn):轉(zhuǎn)速低 為保證f=50hz,則需發(fā)電機(jī)的極對(duì)數(shù)p增大 為保證放置p對(duì)磁極,則需轉(zhuǎn)子的直徑大.1.定子 : 定子鐵心-硅鋼片疊成,直徑可達(dá)20多米,

4、矩形開(kāi)口槽. 定子繞組-雙層繞組2.轉(zhuǎn)子: 凸極式鐵心由厚鋼板疊成 勵(lì)磁繞組由扁銅線繞制而成 阻尼繞組(起動(dòng)繞組)-由銅條和端環(huán)構(gòu)成,用于同步電動(dòng)機(jī)異步起動(dòng).二、同步電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)1. 穩(wěn)態(tài)運(yùn)行情況下,定轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)相對(duì)靜止2. 功率角-定子合成磁場(chǎng)軸線與主極磁場(chǎng)(轉(zhuǎn)子磁場(chǎng))軸線之間夾角.(用電角度表示)3. 三種運(yùn)行狀態(tài)(1) 發(fā)電機(jī)運(yùn)行 物理過(guò)程:直流電流電刷滑環(huán)勵(lì)磁繞組磁場(chǎng)原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)三相交流電動(dòng)勢(shì)(頻率為),接入負(fù)載后,三相對(duì)稱電流,定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以n1旋轉(zhuǎn). 特點(diǎn):<1>功率角>0(即主極磁場(chǎng)超前定子合成磁場(chǎng)) <2>轉(zhuǎn)子受到制動(dòng)性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩te

5、<3>f,為保證f=50hz恒定,需保證恒定,應(yīng)輸入轉(zhuǎn)矩t1與te平衡.(2) 補(bǔ)償機(jī)運(yùn)行狀態(tài)(或空載運(yùn)行狀態(tài)) 當(dāng)=0時(shí)te=0 物理過(guò)程:轉(zhuǎn)子同發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài),-主極磁場(chǎng)以旋轉(zhuǎn)定子接入三相對(duì)稱電源-定子合成磁場(chǎng)以旋轉(zhuǎn) 特點(diǎn):<1>=0.(主磁場(chǎng)與定子合成磁場(chǎng)重合) <2>電機(jī)內(nèi)沒(méi)有有功功率轉(zhuǎn)換(3) 電動(dòng)機(jī)運(yùn)行當(dāng)<0時(shí)te(即主機(jī)磁場(chǎng)滯后定子合成磁場(chǎng) 物理過(guò)程:定子接三相電源-定子合成磁場(chǎng)以旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子接直流電源-恒定磁場(chǎng),去掉原動(dòng)機(jī). 特點(diǎn):<1><0 <2>外施t2te(與t2+t0平衡)保證n=常數(shù) <3>

6、;轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n=60f/p,即當(dāng)f一定,p一定時(shí),n恒定.三.同步電機(jī)的勵(lì)磁方式四.額定值 1.額定容量sn(或額定功率pn)-指輸出功率 發(fā)電機(jī)用視在功率(kva)或有功功率 電動(dòng)機(jī)用有功功率(kw)表示補(bǔ)償機(jī)用無(wú)功功率(kvar)表示2.額定電壓un定子線電壓(v) 3.額定電流in定子線電流(a)4.其他: ,n,fn,nn,n,ufn,ifn等三相同步電動(dòng)機(jī) 6.1 同步電動(dòng)機(jī)的工作原理一、三相異步電動(dòng)機(jī)的同步運(yùn)行n=n1時(shí)，異步電動(dòng)機(jī)i2=0.此時(shí)轉(zhuǎn)子繞組通直流電時(shí)，轉(zhuǎn)子就會(huì)建立相對(duì)于轉(zhuǎn)子本身精致的磁場(chǎng)（恒定）。由于定轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速相同，因此相對(duì)靜止。根據(jù)同性相斥、異性相吸的原則，就可以

7、是一臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)行。：二、三相同步電動(dòng)機(jī)的工作原理：周次第16周章節(jié)名稱6-1同步電動(dòng)機(jī)的工作原理 授課方式理論課（）；實(shí)驗(yàn)課（ ）；實(shí)習(xí)（ ）教學(xué)時(shí)數(shù)2學(xué)時(shí)教學(xué)目的及要求要求掌握：1同步電動(dòng)機(jī)的工作原理；2同步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩。教學(xué)內(nèi)容提要時(shí)間分配1同步電動(dòng)機(jī)的工作原理；2同步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩。第一次課：1第二次課：2，教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)同步電動(dòng)機(jī)的工作原理討論練習(xí)和作業(yè)同步電動(dòng)機(jī)的時(shí)如何進(jìn)行功率因數(shù)調(diào)節(jié)的?教學(xué)手段多媒體與其它方式結(jié)合參考資料1）電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ) 劉啟新 中國(guó)電力出版社 2）電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ) 宋銀賓 機(jī)械出版社 3）電機(jī)與電力拖動(dòng) 顧繩谷 合肥工業(yè)出版社 4）電機(jī)原理及拖

8、動(dòng) 彭鴻才 機(jī)械工業(yè)出版社三、同步電動(dòng)機(jī)的電磁功率的公式：1電壓方程：隱極機(jī)：凸極機(jī)：2電磁功率：凸極機(jī)： 隱極機(jī)：3.電磁轉(zhuǎn)矩方程：4.功率平衡：四、同步電動(dòng)機(jī)的v形曲線和功率因數(shù)調(diào)整; 1.三種激磁狀態(tài)：正常激磁狀態(tài)：與同相，吸有功p，q=0；過(guò)激運(yùn)行狀態(tài)：超前，吸有功p，吸容性q（發(fā)感性q）； 欠激運(yùn)行狀態(tài)：滯后，吸有功p，吸感性q（發(fā)容性q）；2.v形曲線： *結(jié)論：同步電動(dòng)機(jī)最可貴的優(yōu)點(diǎn)，調(diào)if可改變它的無(wú)功輸出。五、同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 異步起動(dòng)法其他起動(dòng)方法五、同步補(bǔ)償機(jī)1.目的：補(bǔ)償無(wú)功功率的不足；2. 同步補(bǔ)償機(jī)運(yùn)行實(shí)質(zhì)：運(yùn)行于同步電動(dòng)機(jī)（空載）狀態(tài)；3.同步補(bǔ)償機(jī)定義：是一種專門設(shè)計(jì)的無(wú)功功率發(fā)電機(jī)，更確切地說(shuō)是一種不帶機(jī)械負(fù)載（即空載運(yùn)行）的同步電動(dòng)機(jī)。4.三種激磁狀態(tài)：正常激磁狀態(tài)；過(guò)激運(yùn)行狀