船舶电气设备及系统（共计1059页，共计4部分）_部分2.pptx

第五章 船舶同步电机 本章概述 同步电机是一种交流电机,它区别另一种交流电机－异步电机的一个重要特征在于它的转速（r/min）与电流频 率（Hz）之间保持着严格的关系，即 式中p为电机的极对数。所以，当同步电机的极对数和转速一定时，感应电动势的频率也是一定的。 同步电 机和其他电机一样，具有可逆性，可做同步发电机也可做同步电动机用，还可以做同步补偿机用。但在船舶上主要是做同步发电机用，对于某些采用电力推进的船舶，推进电动机大部分采用同步电动机。第五章 船舶同步电机本章主要讲解内容第一节 三相同步发电机的基本类型和结构第二节 同步发电机的电枢反应第三节 同步发电机的电势方程和相量图第四节 同步发电机的运行特性第五节 同步电动机第一节 三相同步发电机的基本类型和结构 同步电机与其他电机一样，由定子和转子两大部分组成。三相同步发电机（转场式）定子与三相异步电机的相同，主要有嵌放在铁心槽中的三相对称绕组，转子上装有磁极和励磁绕组，如图5-1三相同步发电机结构原理图所示。当励磁绕组通以直流电流以后，电机内产转子磁场，如用原动机带动转子旋转，则转子磁场与三相定子绕组间有相对运动，就会在三相定子绕组中感应出交流电势。 返回 图5-1 三相同步发电机结构原理图返回一、同步电机的基本结构 1. 同步发电机按其结构可以分为旋转电枢式和旋转磁极 式。2. 旋转磁极式按照磁极的形状，又可分为凸极式和隐极 式。 图5-2 同步发电机的基本型式 113244a） b） 图5-2 同步发电机的基本型式 1-定子；2-凸极转子；3-隐极转子；4-滑环返回二、同步发电机的基本类型同步电机按用途分为发电机、电动机和补偿机三种 ；按冷却方式分为空气冷、氢气冷和水冷三种 ；按转子结构分为隐极式和凸极式两种 。同步发电机按其原动机的种类可分为水轮发电机、汽轮发电机和柴油发电机三种。 同步发电机的基本类型：按同步发电机定子和转子的结构及作用不同有两种类型，即旋转磁极式和旋转电枢式。 按同步发电机的励磁电源的不同有两种基本类型，即自励的图5-3 自励同步发电机和他励的图5-4 无刷同步发电机。 图5-3 自励同步发电机返回AVR 定子交流励磁机发电机 转子 旋转整流器返回 图5-4 无刷同步发电机三、三相同步发电机额定值 同步发电机和其他电机一样，制造厂将该电机正常运行的条件，各种规定的数据都印刷在铭牌上。这些数据称为同步发电机的额定值，也是使用管理电机人员必须遵守的技术规定。 同步发电机的主要额定值有： 额定容量 SN 或额定功率PN 额定电压 UN额定电流 IN额定功率因数 cosΦN额定频率 fN额定转速 nN额定励磁电压（额定励磁电流） 第二节 同步发电机的电枢反应 三相同步发电机在运行中随着负载的大小、性质的变化，发电机内部的气隙磁场也在变化，三相同步发电机的输出电压和电流也随之变化。返回一、电枢电流 与空载电势 同相位（即）时的 电枢反应 ψ =0°时，同步发电机的内功率因数为 ，输出的负载电流 与空载电势 同相，发电机并不发出无功功率，将有功功率从发电机输至电网。 具体电枢反应如图5-5。a）某一瞬间的位置图 b）相量图 c）展开图 图5-5 ψ =0 时的电枢反应返回二、电枢电流 滞后于空载电势900（即ψ=900）时的 电枢反应 ψ =90°时，同步发电机的输出负载电流 滞后于空载电势90°（即 ），发电机发出的有功功率为零，仅输送感性无功功率至电网。 具体电枢反应如图5-6。FaWW11VV22SUU22SNUU11NnVWWV1221FfEUIWUU21IUSNEVEWIVfnaa）U相绕组电势最大时的位置c）U相绕组电流最大时的位置b）相量图d）展开图返回 图5-6 ψ =90°时的电枢反应三、电枢电流 滞后于空载电势900（即ψ =- 900）时 的电枢反应 ψ=-90°时，同步发电机的输出负载电流Ia超前于空载电势90°（ ），发电机发出的有功功率为零，仅输送容性无功功率至电网 。 具体电枢反应如图5-7。FfFaW1WV12VS2U2U2SNU1Un1NnVW12VW12EUIVUU21IUSNEVEWIWna）U相绕组电势最大时的位置c）U相绕组电流最大时的位置b）相量图d）展开图 图5-6 ψ = -90°时的电枢反应返回四、同步发电机实际运行时的电枢反应 1. 实际运行时，同步发电机的内功率因数角Φ可以为- 90°到90°之间的任意数值，即电枢磁势的轴线和 主磁势的轴线可以有任意的相对位置。与直流电机一 样。此时可以将电枢磁势分解为直轴分量和交轴分 量，直轴分量起去磁作用或增磁作用。2. 一般0°Φ90°是同步发