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同步电机 §4—1．同步电机的结构 §4—2．同步发电机的基本特性 §4—3．同步发电机的电压、转矩和功率的平衡 §4—4．同步发电机的并联运行 §4—5．同步发电机的短路与振荡 §4—6．同步电动机 第四章小结 §4—1.同步电机的结构 本节的主要内容有两部分 基本结构： 主要点：类型与转子的结构（同步电机的定子结构与异步机相似）。 铭牌数据： 主要点：额定容量表示（两种），额定电压和额定电流。 一、同步电机结构 结构：由铁心和绕组组成，与异步电机定子基本相同。—— 相同机座号时，若与异步机互换定子，则仍然可以运行。 区别：主要是尺寸方面，同步电机通常容量较大，而异步机的容量相对较小。因此，从表面上看同步机机壳无散热片，异步机则有 接线：发电机定子绕组通常采用Y 形连接，减小三次谐波影响。 定子结构： 三次谐波：由于三相绕组的每个线圈边产生的磁势为矩形波，可分解成基波和一系列奇次谐波。通过合理选择短距绕组,可削弱5、7次谐波。 三相绕组的3次谐波刚好同相位，可以通过Y形和△连接削弱。 谐波内容不做要求 三次谐波解释 △连接时，虽然无3次谐波电势输出，但是，却在其三相绕组上有3次谐波 “环流”，会造成额外损耗。∴采用Y连接。 磁势矩形波 三相绕组的三次谐波刚好同相位 转子结构 隐极式转子 大型机的转子支架 转子铁心硅钢片 转子轴上的滑环 一对极隐极式 两对极凸极式 转子：有凸极式和隐极式两种。转子绕组是直流绕组。 二、同步发电机的基本类型 类型与励磁方式 类型：同步发电机有转枢式和转极式两种。同步发电机主要采用转极式，∵磁极在转子时，通过滑环引导的电流较小。 自励：凡以发电机本身的电枢绕组或辅助绕组为励磁电源的励磁方式称为自励。 他励：凡设有专用励磁电源的称为他励。即，采用励磁机进行励磁的就是他励。无刷同步发电机是他励的一种形式。 无刷同步发电机是将这两种形式的两台电机同时安装在同一根轴上，是两台电机的组合。 船上不采用直流励磁机进行励磁。无刷励磁也是靠剩磁起压的。 无刷同步发电机实际上是两台机同轴工作。 定子：1和2，转子：3和4；主发电机：2和4，励磁发电机：1和3。 说明 P.46的图4-1-4就是P.199的图12-2-2。 三、同步发电机的基本数据 铭牌数据： 主要铭牌数据有： 额定容量、额定电压、额定频率、额定功率因数、定子绕组连接、绝缘等级、冷却方式等。 注意： 额定容量、额定电压、额定功率因数和额定电流可能只标出三个（∵第四个参数可以求出）。 工作原理简介： 外部直流电源通过滑环向转子提供直流励磁电流，并产生磁场；原动机拖动转子旋转，转子磁极磁场切割三相定子绕组，感应三相交流电。 [第一节要点]：结构、原理、类型、额定参数。 §4—2.同步发电机的基本特性 本节的主要内容有三大部分： 空载特性： 主要点：掌握空载特性的实质，分析工作过程知道空载电势的计算式。 电枢反应： 主要点：分析负载后，负载大小和性质不同时，电枢磁场对气隙磁场的影响。 外特性和调节特性： 主要点：知道特性的形状和随负载的变化情况。 一、空载特性 电势计算式： 由工作过程分析知道同步发电机空载电势E0：——书P.47 式（4-2-2） E0 = 4.44kfNΦ0 空载特性： 保持额定转速不变，空载电势E0与空载励磁电流I f的关系曲线。 ∵ E0∝Φ0∝B ，If∝H；∴空载特性的实质就是磁化曲线。 空载特性实验： 按如图所示接线，起动原动机拖动同步发电机转子旋转，将励磁回路电阻Rf调至最大，合上励磁回路电源开关。观察电流表A和电压表V的数值并记录。 空载特性实验 注意：只能单方向调节电阻。 方法： 逐步将Rf调小，使电流逐步增大，记录数据。然后逐步将Rf调大再记录数据。 二、电枢反应 定义：负载时由三相电枢绕组产生的旋转磁场称为电枢反应磁场。电枢反应磁场对气隙磁场的影响称为电枢反应。 电枢电流影响电枢反应的性质：电枢电流与空载电势的关系有：同相位、滞后和超前三种。与之对应的电枢反应的性质有：交轴、直轴去磁和直轴增磁三种。 交轴反应（同相位） 直轴去磁（滞后） 直轴去磁（超前） 一般情况 感性滞后的电流 三、外特性和调节特性 外特性：同步发电机外特性与变压器相似，但电压变化率计算式P.49.式(4-2-5)与P.17.式(2-3-3) 不同。 注意：P.50思考题(4-2-4) 。 思考题(4-2-4)：同步发电机的电压变化率的大小、正负与发电机所带的负载的大小和性质有关