2.1 . 1 三相同步电机的主要特征 、 工作原理与类型

1 . 同步电机的特征和工作原理

同步电机是交流电机的一种 ， 产生交流电压及电流的同步电机是同步发电机 D 依靠

交流电流运行的同步电机是同步电动机 。

同步电机区别于异步电机的一个重要特征是它的转速 》 ( r / min > 与电源频率 / ( Hz )

之间有着严格的关系 ， 即 ：

因我国电力系统的标准频率为 50 Hz , 在这种频率下 ， 同步电机的极数与转速的关系

见表2-1

在现代电力工业中 ， 无论是火力发电 、 水力发电 、 原子能发电或柴油机发电等 ， 几乎

全部采用同步发电机 。

同步电机除主要用作发电机外 ， 还可用作电动机 。 同步电动机特别广泛应用于驱动

不要求调速和功率较大的机械设备 ， 如轧钢机 、 透平压缩机 、 鼓风机 、 各种泵和变流机组

等 ； 或者用丁驱动功率虽不大但转速较低的各种磨机和往复式压缩机 ； 还可用丁驱动大

型船舶的推进器等

2 . 主要类型

同步电机有旋转电枢 （ 磁极固定 ） 和旋转磁场 （ 电枢固定 ） 两种结构形式 。 为了易于

引川电枢电流 ， 一般都采用旋转磁场式 ； 只有小型的或特殊用途的 （ 如无刷励磁同步电机

所用的交流励磁机等 ） 才采用旋转电枢式 。 同步电机按磁路结构的分类见表 2 - 2 。 动力

用同步电机按用途的分类见表 2 - 3

2 . 1 . 2 三相同步电机的结构

同步电机有旋转电枢 （ 磁极固定 ） 和旋转磁场 （ 电枢固定 ） 两种结构形式

D 为了易于

引出电枢电流 . 一般都采用旋转磁场式 ； 只有小型的或特殊用途的电机 （ 如无刷励磁同步

电机所用的交流励磁机等 ） 才采用旋转电枢式 。

旋转磁场式同步电机的结构是由定子和转子两个基本部分组成 „ 同步电机转子有

隐极式和凸极式两种结构型式 。 隐极式和凸极式同步电机除转子有较大的区别外 ， 其定

子结构是基本相同的 。 中型凸极同步电机结构见图 2 - 1 。

( 一 ） 定 子

同步电机的定子主要由定子铁心 、 定子绕组 、 机座和端盖等部件组成 。 与异步机定

子结构相似 。

( 二 ） 隐 极 式 转 子 结 构

对于大功率 （ 几千或几万千瓦

> 转速很高 （ 如 1500 r / mm 、 3000 r / mm ) 的同步电机 ， 转

子做成隐极式 „ 隐极式转子结构主要由铁心 、 护环 、 中心环及风扇等零部件组成

D

中 、 小型电机隐极式转子铁心 ， 用 0 . 35 或 0 . 5 mm 厚硅钢片的冲片叠压而成 。 转子

铁心外圆开有辐射形槽 ， 以放置磁极绕组 ， 开槽部分约 A 圆周的 2 々 。 另外 1 / 3 的圆周不

开槽 ， 形成成对的大齿 ， 根据该电机的磁极数均布在槽中 ， 大齿中心就是磁极的中心 。

大功率汽轮发电机的转子圆周速度可达 15 0 16 0 m / S ， 在这样高的转速下 ， 转子部

件受到很大的离心力

D 所以现代高速汽轮电机转子均采用整块的具有良好导磁性能的

合金钢制成 . 并与转轴锻成一个整体 。 用专用铣床或一般龙门刨床加工出辐射形槽 . 以

便放置励磁绕组 ， 大齿为磁极极身 。

转子绕组采用同心式绕组 ， 它由裸铜线绕制而成 ， 再包绝缘 „ 绕组槽部用槽楔固定 ，

端部径向用护环 、 轴向用垫块和中心环固定 。 护环的两端分别热套在转子中心环上 。

( 三 > 凸 极 式 转 子 结 构

对于速度较低的 （ 转速在 1500 r mm 以下 ） 同步电机转子做成凸极式 。 大多数凸极

式转子直径相对隐极式大些 ， 有些低速 、 大惯量的凸极式转子 . 像一个扁平的盘子

凸极式转子一般由转轴 、 磁轭 、 磁极和集电环等主要部件组成 。 极数较多的 、 直径较

大的转子磁轭与转轴之间还有转子支架 。

1 . 磁辄

缠有绕组的铁磁部分 ， 主要作用是完成主磁路 . 磁轭有采用叠片铆装的结构 ， 也有

采用铸钢件或锻件的整体磁轭 。

2 . 磁极

同步电机转子磁极主要由磁极铁心 、 劻磁绕组组成 。 也有带阻尼绕组和阻尼环的 ，

见图 2 - 2 

磁极与磁扼之间的连接方式有螺杆连接 、 燕尾连接和 T 形连接。见图2-3

阻尼环一般用扁纯铜带弯成一段段扇形 （ 每极一段 ） 后 ， 用连接片接成一个整环 。 阻

尼绕组用纯铜 、 黄铜或铅铁青铜圆棒 ， 两端倒角即可 . 故称阻尼杆 D 阻尼绕组与阻尼环孔

的装配间隙为 0 . 10 - 0 . 15 mm 。

小型同步电机的励磁绕组用截面为圆形绝缘导线多层绕制而成 ， 有的直接绕制在绝

缘骨架上 ， 然后连同骨架一起套到磁极铁心上去 。

大中型凸极式同步电机转子绕组多数采用单层扁绕结构 . 材料用裸扁铜带

电机旋转时 ， 转子绕组受离心力作用向两旁张开 . 严重的将使绝缘损坏及绕组变形 ，

为防止出现这种现象 ， 须安装极间撑块 . 使撑块撑紧绕组 D 见图2-24

2 . 1 . 3 三 相 同 步 电 机 铭 牌 数 据 的 含 义

( 1 ） 额定输川 ： 额定输出是指电机在额定 T . 作状态下的输 ； 1 丨功率

对发电机 ， 指接

线端子处视在功率 ； 对电动机 ， 指转轴上的有效机械功率 。

( 2 ) 额定电压 ： 额定电压是指电机在额定工作状态下运行时的线端电压

( 3 > 额定电流 ： 额定电流是指电机在额定工作状态下运行时的定子线端电流 ， 同步

发电机是指输出电流 ； 同步电动机是指输人电流 „

( 4 > 励磁电压 ： 励磁电压是指电机在额定丁作状态下运行时 ， 转子励磁绕组两端的

电压 。

( 5 ) 励磁电流 ： 励磁电流是指电机在额定工作状态下运行时通过转子励磁绕组的

电流 。

其余均与三种异步电动机铭牌数据的意义相同