新同步电机励磁系统全解课件.ppt
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- 同步电机 系统 课件
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1、同步电机励磁系统知识培训 永济电机高级技工学校 赵彩贤第一部分:电机概述 一、电机的定义与性质 1、定义 电机俗称“马达”是指依靠电磁感应作用而运行的电磁机械,用于机械能和电能之间的转换或者不同形式电能之间的变换。2、性质l 任何一种电机的输入和输出能量中,至少有一方为电能或者双方都是电能。l 电机本身不是能源,而只是转换或者传递能量的机械装置。2、电机的性质 要从电机输出能量,必须先给电机输入能量,其能量转换与传递过程遵从能量守恒定律。电机是以电磁感应为基本作用原理来运行的。利用其他原理(光电效应、热电效应、化学效应等等)产生电能的装置通常不包括在电机的范围内。二、电机在国民经济中的作用 电
2、能是现代社会最主要的能源,并对人类文明的发展起到了重要的推动作用。电机是和电能的生产、输送和利用密切相关的能量转换机械。电机不仅是国民经济各行业中的重要或关键设备,而且在人们日常生活中的应用也越来越广泛。电磁直流电动机永磁直流电动机无刷直流电动机 电动机直流电动机交流电动机有刷直流电动机单相电动机三相电动机稀土永磁直流电动机 铁氧体永磁直流电动机铝镍钴永磁直流电动机 串励直流电动机 并励直流电动机 他励直流电动机 复励直流电动机 1、按工作电源种类划分、按工作电源种类划分 三、工业中常用电机的主要类型电动机直流电动机同步电动机 异步电动机 磁滞同步电动机永磁同步电动机磁阻同步电动机感应电动机
3、交流换向器电动机 三相异步电动机单相异步电动机罩极异步电动机 2、按结构和工作原理划分、按结构和工作原理划分推斥电动机 单相串励电动机 交直流两用电动机 3.按起动与运行方式划分按起动与运行方式划分电动机电容起动式单相异步电动机 电容运转式单相异步电动机 电容起动运转式单相异步电动机 分相式单相异步电动机 电动机鼠笼型异步电动机 绕线型异步电动机 4、按转子的结构划分、按转子的结构划分5.按用途划分按用途划分电动机驱动用电动机 控制用电动机 电动工具用电动机家电用电动机通用小型机械设备用电动机 步进电动机 伺服电动机 电动机低速电动机 高速电动机 恒速电动机 调速电动机 齿轮减速电动机 电磁减
4、速电动机 力矩电动机 爪极同步电动机 有级恒速电动机无级恒速电动机有级变速电动机无级变速电动机电磁调速电动机 直流调速电动机 PWM变频调速电动机 开关磁阻调速电动机 6、按运转速度划分、按运转速度划分四、“异步电机”与“同步电机”的概念 异步电机 电机转子转速低于旋转磁场转速并与旋转磁场转向相同。同步电机 电机转子转速与旋转磁场转速相同并与旋转磁场转向相同。第二部分:异步电机一、异步电机的特点 异步电机主要作为电动机运行。异步电动机是工业、农业、国防、乃至日常生活和医疗器械中应用最广泛的一种电动机。优点 结构简单、制造容易、运行可靠、效率较高、成本较低和坚固耐用等。缺点 不能在较大范围内比较
5、经济地获得好的调速特性;需要从电网吸收滞后的励磁电流,从而使电网的功率因数降低。二、异步电动机的结构罩壳罩壳机座机座接线盒接线盒端盖端盖轴承盖轴承盖吊环吊环端盖端盖接线盒接线盒转子转子转轴转轴定子铁芯定子铁芯定子绕组定子绕组风扇风扇罩壳罩壳三相异步电动机的结构马蹄形磁铁马蹄形磁铁铜框铜框笼型转子笼型转子通电后,通电后,磁针转动磁针转动1旋转磁场的产生三、异步电动机的工作原理1、旋转磁场的产生 三相对称的定子绕组中通入对称的三相对称的定子绕组中通入对称的三相交流电产生旋转的磁场。三相交流电产生旋转的磁场。U1V2W1V1W20n()电流出电流出()电流入电流入U2U1V1W1sinsin120s
6、in240mmmiItiItiItUiViWimIt2三相异步电动机的转动原理同步转速同步转速转子转子感应电流感应电流 旋转磁场旋转磁场定子绕组定子绕组转转子转速(1 1)、电生磁、电生磁:三相对称绕三相对称绕组通往三相对称电流产生圆形组通往三相对称电流产生圆形旋转磁场。旋转磁场。(2 2)、动磁生电、动磁生电:旋转磁场旋转磁场切割转子导体感应电动势和电切割转子导体感应电动势和电流。流。(3 3)、电磁力、电磁力:转子载流(有转子载流(有功分量电流)体在磁场作用下功分量电流)体在磁场作用下受电磁力作用,形成电磁转矩,受电磁力作用,形成电磁转矩,驱动电动机旋转,将电能转化驱动电动机旋转,将电能转
7、化为机械能。为机械能。四、异步电动机的铭牌型号及联接方式1、三相异步电动机型号Y132M-4功率7.5 kW频率50 Hz电压380 V电流15.4 A接法转速1440 r/min绝缘等级B工作方式连续年 月 日电机厂 额定功率 PN 转子轴上输出的机械功率PN=3 kW额定电压 UN UN=380 V定子三相绕组应施加的线电压 额定电流 IN IN=7.2A定子三相绕组的额定线电流 联结方式 通常三相异步电动机3kW以下者,联结成星形,4kW以上者,联结成三角形。额定转速nN 电机在额定电压、额定负载下运行时的转子转速。额定功率因数cosN 额定负载时一般为0.7-0.9,空载时功率因数很低
8、约为0.2-0.3。额定负载时,功率因数最大。实用中应选择合适容量的电机,防止“大马”拉“小车”的现象。绝缘等级B 指电机绝缘材料能够承受的极限温度等级,共分7级:2 2、定子定子绕组绕组星形接法与三角形接法星形接法与三角形接法4kW以下电以下电机多采用星机多采用星形接法形接法4kW以上电以上电机多采用三角机多采用三角形接法形接法第三部分:同步电机一、同步电机的特点 1、同步电机主要作为发电机运行。目前我国的交流电能,几乎全是同步发电机产生的。2、同步电机也可用作电动机,主要用于不需要调速的大功率负荷的电力拖动中。3、同步电机的另一个用途是专门向电网提供感性或容性无功功率,即为补偿机用。4、不
9、管是同步电机作为发电机用还是电动机用,区别于异步机的一个重要特点是:它的转速它的转速始终与电势频率保持严格的关系,即同步电机的始终与电势频率保持严格的关系,即同步电机的转速始终等于同步转速。转速始终等于同步转速。二、同步电机的基本工作原理和结构1、同步电机的基本工作原理同步电机的基本工作原理主磁场的建立:励磁绕组通以直流励磁电流,建立极性相间的励磁磁场,即建立起主磁场。载流导体:三相对称的电枢绕组充当功率绕组,成为感应电势或者感应电流的载体。切割运动:原动机拖动转子旋转(给电机输入机械能),极性相间的励磁磁场随轴一起旋转并顺次切割定子各相绕组(相当于绕组的导体反向切割励磁磁场)。交变电势的产生
10、:由于电枢绕组与主磁场之间的相对切割运动,电枢绕组中将会感应出大小和方向按周期性变化的三相对称交变电势。通过引出线,即可提供交流电源。同步电机的基本工作原理(1 1)、同步发电机)、同步发电机定子定子铁芯铁芯电枢绕组电枢绕组(交流交流)转子转子铁芯铁芯励磁绕组励磁绕组(直流直流)原动机拖动转子转子磁场切割定子绕组感应三相交流电势转子加直流励磁同步电机的同步电机的基本工作原理基本工作原理(2 2)、同步电动机)、同步电动机定子:三相绕组通入三相交流电定子:三相绕组通入三相交流电产生气隙旋转磁场产生气隙旋转磁场转子:磁极的励磁绕组通入直流电产生转子磁场转子:磁极的励磁绕组通入直流电产生转子磁场定子
11、、转子相互吸引,转子跟随定子旋转磁场旋转定子、转子相互吸引,转子跟随定子旋转磁场旋转pfnIaABC601fIpfnn601可见:无论是同步发电机还是同步电动机,恒有:可见:无论是同步发电机还是同步电动机,恒有:pfnn6012 2、同步电机的组成:定子、同步电机的组成:定子、(气隙气隙)、转子、转子NSNS+AABCCB气隙气隙转子磁极铁芯转子磁极铁芯转子励磁绕组转子励磁绕组集电环集电环(滑环)(滑环)转子转子定子铁芯定子铁芯定子绕组定子绕组电刷电刷定子定子同步电机主要部件拆分图同步电机主要部件拆分图励磁系统励磁系统为同步电机提供励磁电流为同步电机提供励磁电流(直流直流)的整个系统的整个系统
12、1 1、励磁系统应满足的条件、励磁系统应满足的条件:能稳定提供发电机从空载到满载能稳定提供发电机从空载到满载(及过载及过载)所需的所需的I If f当电网电压减小时当电网电压减小时,能快速强行励磁能快速强行励磁,提高系统稳定性提高系统稳定性.发电机突然甩负荷时能快速减磁,限制电压过高发电机突然甩负荷时能快速减磁,限制电压过高当电机内部发生短路故障时当电机内部发生短路故障时,能快速灭磁能快速灭磁.运行可靠运行可靠,维护方便维护方便,简单简单,经济经济.多台并联运行时,能够成组配合调节无功功率多台并联运行时,能够成组配合调节无功功率.直流励磁机励磁系统直流励磁机励磁系统交流励磁机整流励磁系统交流励
13、磁机整流励磁系统 静止整流励磁静止整流励磁旋转整流励磁旋转整流励磁2 2、励磁系统分类、励磁系统分类三、三、同步电机的同步电机的励磁系统励磁系统直流励磁机与同步发电机同轴直流励磁机与同步发电机同轴最常用直流并励发电机最常用直流并励发电机;也有采用它励直流发电机也有采用它励直流发电机一般带有自动电压调节器一般带有自动电压调节器(1 1)直流励磁机励磁系统)直流励磁机励磁系统注:红色为转动部件注:红色为转动部件(2 2)交流励磁机整流励磁系统)交流励磁机整流励磁系统1 1)静止整流励磁系统)静止整流励磁系统(他励他励)交流励磁机与整流装置相配合交流励磁机与整流装置相配合又可分为静止整流励磁和旋转整
14、流励磁又可分为静止整流励磁和旋转整流励磁无电刷和集电环,系统运行可靠,励磁容量高无电刷和集电环,系统运行可靠,励磁容量高 交流副励磁机500Hz交流主励磁机100Hz主发电机自动电压调节器同轴连接电压输出图12-11 他励式静止整流励磁系统2 2)旋转整流励磁系统)旋转整流励磁系统(无刷励磁系统无刷励磁系统)主励磁机采用旋转电枢式三相同步发电机主励磁机采用旋转电枢式三相同步发电机无电刷和集电环,运行可靠,适用于防燃防爆场合无电刷和集电环,运行可靠,适用于防燃防爆场合但灭磁时间常数大,转子绕组保护困难但灭磁时间常数大,转子绕组保护困难交流副励磁机500Hz图12-12 旋转整流励磁系统主发电机交
15、流主励磁机100Hz旋转电枢绕组电压输出自动电压调节器同轴连接四、同步电动机四、同步电动机 从电网吸收电能转变为其他机械动力的同步电机,称为同从电网吸收电能转变为其他机械动力的同步电机,称为同步电动机。步电动机。同步电动机是一种定子绕组用三相交流电励磁以建同步电动机是一种定子绕组用三相交流电励磁以建立旋转磁场,转子绕组用直流电流励磁以建立转子磁场,这样立旋转磁场,转子绕组用直流电流励磁以建立转子磁场,这样双边励磁的交流电动机。其工作实质是定子的旋转磁场以磁拉双边励磁的交流电动机。其工作实质是定子的旋转磁场以磁拉力拖着转子磁场一同旋转。它们之间没有相对运动,所以称力拖着转子磁场一同旋转。它们之间
16、没有相对运动,所以称“同步同步”(相对异步而言相对异步而言)。同步电动机的功率因数,可通过调。同步电动机的功率因数,可通过调节励磁电流进行调节。它不但可把功率因数调节到节励磁电流进行调节。它不但可把功率因数调节到1,还可以调,还可以调节到超前,对改善电网的功率因数有重要意义。同步电动机转节到超前,对改善电网的功率因数有重要意义。同步电动机转速为恒定值,不受负载变动的影响。功率范围一般在速为恒定值,不受负载变动的影响。功率范围一般在250KW到到1万万KW以上,电压有以上,电压有3kV、6kV和和10kV几种,转速范围从几种,转速范围从100rmin到到3 000 rmin。一般用于不调速。一般
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