船舶电力拖动Ⅰ电机及拖动教学课件作者宋谦第六章同步电动机

第六章 同步电动机同步电机可以分为同步发电机、同步电动机和同步补偿机三大类。同步发电机应用十分广泛，现在世界上几乎所有的发电厂都用同步发电机发电，也就是说现在几乎所有的电能都是由同步发电机发出来的。同

第六章同步电动机 同步电机可以分为同步发电机、同步电动机和同步补偿机三大类。同步发电机应用十 分广泛，现在世界上几乎所有的发电厂都用同步发电机发电，也就是说现在几乎所有的电能 都是由同步发电机发出来的。同步电动机过去虽然有启动比较困难、不易调速等缺点，限制 了它的应用，但由于它可以通过调节励磁电流改善电网功率因数，所以多数用在大型不调速 设备中。近年来，由于交流变频技术的发展，解决了它的变频电源问题，从而使同步电动机 的启动和调速问题都得到了解决，因此，同步电动机的应用场合大为增加，在矿井卷扬机、 可逆轧机这样一些要求非常高的电力拖动系统中得到了广泛的应用，并且相当成功。小功率 的永磁同步电动机，由变频电源供电，组成了新一代的交流伺服系统，在数控机床和机器人 等领域也越来越显示出它的优越性。同步补偿机实际上是空载运行的同步电动机，只用来向 电网发出电感性或电容性无功功率，以满足电网对无功功率的需求，从而改善电网的功率因 数。微型同步电动机则由于具有结构简单、成本低廉、运行可靠、体积小和同步特性，在控 制领域中得到广泛应用。 第一节同步电机的基本结构与工作原理 一、同步电机的基本结构 同步发电机、同步电动机和同步补偿机的基本结构完全一样，都是由定子和转子两大部 分组成。 () 一定子 同步电机定子与异步电机定子结构基本相同，也是由铁心、定子绕组、机座和端盖等部 分组成。铁心也是由硅钢片叠成。大型同步电机由于尺寸太大，硅钢片常制成扇形，然后对 成圆形。定子绕组也是三相对称绕组。大型高压同步电机定子绕组绝缘性能要求较高，常用 云母绝缘。机座和端盖的作用也与异步电机相同，主要起支撑和固定作用。 () 二转子 同步电机转子与异步电机转子有所不同，它的转子有固定的磁极，是通过电刷和滑环送 入的直流励磁电流励磁，产生固定极性的磁极。同步电机转子结构有两种类型，即凸极式和 隐极式。 6-1 (a) 凸极式转子如图所示。磁极的形状与直流机磁极相似，铁心常由普通薄钢片冲 NS 压后叠成，磁极上装有成形的集中直流励磁绕组。绕组的连接应使极和极在电机圆周 上交替排列。凸极式转子结构简单，制造方便，制成多极比较容易，但机械强度较低，所以 它适用于低速、多极同步电机。在发电机中，水轮机属低速机械，由可知， 50H(60H) 当工业频率为个别国家为时，低速必然多极，所以水轮发电机都是低速、多极 ZZ 的凸极式同步发电机。同步电动机大多数也是容量较大、转速较低的凸极同步电机。 凸极电机的特点是气隙不均匀，转子磁极中心附近气隙最小，磁阻也小。而在转子磁极 的几何中线处气隙最大，磁阻也大，磁导最小。因此，磁通所走路径不同，所遇磁导不同， 对应的电抗参数也不一致，这是凸极电机结构决定的。 6-1 (b) 隐极式转子如图所示，转子呈圆柱形，无明显磁极，通常由整块铸钢制成，在 圆周的三分之二部分铣有槽和齿，槽中有分布式直流励磁绕组，转子圆周没开槽的三分之一 部分称为大齿，是磁极的中心区域。隐极式转子制造工艺比较复杂，但它的机械强度较好， 适用于极数少、速度高的同步电机。汽轮机本身是高速机械，所以汽轮发电机都是极数较少、 转速较高的隐极同步电机。隐极电机的气隙均匀，所以磁通无论走哪一条路径，不管是在磁