第7章 三相同步电机

电机与拖动

第 7 章

三相同步电机

电机与拖动

电机与拖动

本章要求掌握同步电机的基本结构和工作原理。 掌握同步电动机的分析方法及分析结果。 掌握功角的概念及意义，矩角特性及其应用。 熟练掌握同步电动机的U型曲线及其意义。 掌握工作特性中的cosφ=f(P2)曲线形状及其 意义。 了解同步电动机的起动方法；一般掌握同步调 相机 。2

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7.1 同步电机的结构和运行方式一、同步电机的基本结构1. 定子：主要由铁心和电枢绕组构成 定子铁心是 由硅钢片叠成， 它构成电机磁 路的一部分。 电枢绕组是 三相对称绕组， 由高强度漆包 线绕成，它构 成电机的电路。3

电机与拖动

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定子三相绕组接线方式U W’ U’ V’ W’ U’ V’

V’W U’

W’V

U V W U

U V W W’ U

定 子W’ U’ V’ W W’ U’ V’ V W

U’ V’ V

U

V

W

Y 接法

接法6

接线盒

注意：首尾端不能接反！

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2. 转子：由铁心、直流励磁绕组、滑环和电刷等构成。 按结构型式分成凸极式转子和隐极式转子

凸 极 式 转子

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水轮发电机

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水轮发电机的特点：

极数多，直径大，轴向长度短，整个转子在外形上 与汽轮发电机大不相同。大多数水轮发电机为立式。水 轮发电机的直径很大，定子铁心由扇形电工钢片拼装叠 成。为了散热的需要，定子铁心中留有径向通风沟。转 子磁极由厚度为1~2mm的钢片叠成；磁极两端有磁 极压板，用来压紧磁极冲片和固定磁极绕组。有些发电 机磁极的极靴上开有一些槽，槽内放上铜条，并用端环 将所有铜条连在一起构成阻尼绕组，其作用是用来拟制 短路电流和减弱电机振荡，在电动机中作为起动绕组用。 磁极与磁极轭部采用 T 形或鸽尾形连接。 9

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隐极式转子

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汽轮发电机

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汽轮发电机的特点：

定子大体上与异步电机相同，定子铁心由0.35mm、 0.5mm或其它厚度的电工钢片叠成。定子外径较小时，采 用圆形冲片，当定子外径大于1m 时，采用扇形冲片。定 子铁心固定在机座上，机座常由钢板焊接而成，它必须有 足够的强度和刚度，同时还必须满足通风和散热的需要。 汽轮发电机的电压较高，要求定子绕组有足够的绝缘强度， 一般采用 B 级或 F 级绝缘。 为了减少高速旋转引起的离 心力，一般采用隐极式转子，其外形常做成一个细长的圆 柱体。转子铁心表面圆周上铣有许多槽，励磁绕组嵌放在 这些槽内。 励磁绕组为同心式绕组，以铜线绕制，并用 不导

磁的槽楔将绕组紧固在槽内。 14

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转 子 结 构 特 点d轴d轴

q轴

q轴

凸极转子特点：气隙不均匀

隐极转子特点：气隙均匀 15

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二、同步电动机的工作原理定子三相对称绕组，加三相对 称电压，流入三相对称电流，产生 旋转磁场N1、 S1 。旋转磁场的转速 为 60f 1 n1 p 转子励磁绕组，加直流电压，产生恒定磁场N2、 S2 。 定子磁场N1、 S1 与转子磁场N2、 S2 之间产生磁拉 力，从而产生电磁力矩拖动转子与定子磁场同步旋转。16

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