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同步电机的基本工作原理

  发表时间:2018-11-07 18:01   来源: 未知   TAG标签:   点击:59次
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同步电机的基本工作原理

(一)同步电机的分类

按运行方式和功率转换方向,同步电机分为发电机、电动机。发电机将机械能转换成电能,电动机将电能转换为机械能。

从结构特点来看,同步发电机分为旋转电枢式和旋转磁极式。

大中容量同步发电机,磁极旋转、电枢静止,称为旋转磁极式。

某些小容量同步发电机,电枢旋转、磁极静止,称为旋转电枢式。

因为电枢电势通过集电环和电刷引出,大电流时容易产生火花和磨损。从制造工艺、绝级性能和工作可靠性等方面比较,容量愈大旋转磁极式的优越性愈多。旋转磁极式同步电机按磁极形状又可分为隐极式和凸极式两种。

同步电机转子形式与转速有关。隐极式同步电机,制造工艺较复杂,但机械强度较高,宜用于高速。汽轮机是一种高速原动机,转速达3000r/min,汽轮发电机多为隐极式的。凸极式同步电机,结构较为简单,但机械强度较低,适用于低速。水轮机一般转速地1000r/min,因而水轮发电机皆为凸极式的。同步电动机和补偿机多为凸极式的。

(二)同步电机的基本结构

同步电机与异步电机一样,其结构基本由两部分构成,一是旋转部分为磁极称为转子,二是静止部分为电枢称为定子。

(1)定子

定子称为电枢,所谓电枢,就是电机中产生感应电动势部分。它主要由定子铁心、三相定子绕组和机座等组成。定子铁心由扇形硅钢片叠成,每隔4~5cm留有通风沟,铁心两端放置压板,然后用双头螺栓从背部夹紧而成为一体,整个铁心固定在机座内定位筋上,且在机座外壳与铁心外圆之间留有通风道。在铁心内圆的槽中安放定子绕组并用槽楔压紧。电枢绕组由绝缘的铜导体绕成,按照电机的不同额定电压,用云母带或棉纱带包扎。槽与绕组之间垫有绝缘。定子端盖上装有电刷架,由石墨制成的电刷装在刷架上的刷握内。电刷与轴上滑环滑动接触,直流电流经过电刷、滑环通入励磁绕组。

(2)转子

转子是由转轴、转子支架、轮环(即磁轭)、磁极和励磁绕组等组成。磁极由厚为1~5mm的钢板冲片叠成,在磁极两个端面上装有磁极压板,用铆钉铆装为一体。励磁绕组套装在磁极上,它多用扁铜线绕成,每匝绕组之间垫有石棉纸板绝缘。绕组经浸胶与热压处理,成为坚固整体。绕组与磁极之间绝缘。各励磁绕组串联后接到滑环上。环与环,环与轴之间,相互绝缘。

凸极式同步电机在磁极上还装有阻尼绕组,它同感应电动机的笼型结构相似,整个阻尼绕组由插入磁极阻尼槽中的裸铜条和端面的铜环焊接而成,如图4-52所示,阻尼绕组可改善同步发电机的运行性能,对同步电动机来说,它主要作起动绕组用。

磁极固定在轮环上,磁极下部做成T尾,以便与轮环的T尾槽装配。中小型电机也可用螺栓固定。大型电机轮环由厚2~2.5mm钢板冲成扇形片叠成,中小型电机磁轭常用整块钢板冲片叠成或用铸钢制成。转子由转子支架支撑,转子支架应有足够的强度。

(3)发电机的主要参数

发电机的铭牌上都给出了主要的额定值。为了保证发电机可靠运行,必须严格遵守这些参数。

额定功率PN——在额定运行(额定电压、电流、频率和功率因数)条件下,发电机能发出的最大功率。单位为KW,也有用视在功率表示的,此时以KVA为单位。

额定电压UN——在额定运行条件下,电机定子三相线电压值,单位为V或KV。

额定电流IN——额定运行时,流过定子绕组的线电流,单位为A或KA。在此值运行,线圈的温升不会超过允许范围。

功率因数——额定运行情况下,有功功率和视在功率的比值,即:一般电机的。

额定频率f——额定运行情况下输出交流电的频率。我国电网的频率为50Hz。

额定转速nN——额定运行时转子的转速,单位为r/min。

相数m——即发电机的相绕组数。常用的是三相交流同步发电机。

根据上面的定义,对三相交流同步发电机来说,额定电压、额电电流和额定功率之间有下面关系:

此外,铭牌上还有其他运行数据,例如额定负载时的温升(TN)、额定励磁电流(IfN)、额定励磁电压(UfN)等。

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