（三）分类
1．按转子结构：
绕线型和笼型
2．按防护形式：
开启式（IP11清洁）、防护式（IP22、IP23防滴如水泵）、封闭式（IP44尘多如磨煤机）
3．按使用环境：
船用、化工用、高原用、湿热带用
4．按容量：
大、中、小和微型
三、结构简介（组成）
定子鼠笼式
转子绕线式
（一）定子放绕组
1．定子铁心：
作用、材料、开槽形状有开口（高压）、半开口（中小型）、半闭口（小型）
2．定子绕组：
三相对称定子绕组首尾端引入接线盒接成Y、△
3．机座大型：
钢板
作用（固定铁心）、材料铸铁、铸铝
（二）转子
1．转子铁心：
材料、形状
2．转子绕组：
（1）鼠笼式转子
导体铝液浇铸单鼠笼
裸导条（形似笼状）铜条插入双鼠笼（磨煤机）
短路环铜环焊接深槽式大容量
（2）绕线式转子
三相对称转子绕组尾端接成Y首端引至滑环电刷
变阻器启动时接入
运行时举刷装置将滑环短接
比较两种电动机的优缺点：
鼠笼式电动机结构简单、造价低、维修方便；绕线式电动机结构复杂、造价高、维修麻烦。
故鼠笼式电动机应用广泛。
（三）其他附件
端盖、轴承、风扇
（四）铭牌
1．型号
例：
#8、#9、#10给水泵Y900—2—4
#7水冷泵Y250M—2
异步电动机磁极数
中型机座
机座中心高（mm）
#8、#9、#10定子水冷泵Y200L2—2
铁心长度号
2．额定电压：
额定运行状态下定子绕组施加的线电压（V）
3．额定电流：
额定运行状态下定子绕组流过的线电流（A）
4．额定功率因数
5．额定效率：
额定运行状态下由转轴端输出的机械功率（KW）
6．额定转速小型（<3KW）Y
7．接法：
定子绕组
大中型（>4KW）△
8．工作方式：
连续S1（给水泵、风机）、短时S2（机床、水闸启闭机）10.30.60.90min、
断续S3～S8（起重机、电梯）15%.25%.40%~60%
9．防护形式：
开启式（清洁）IP11、防护式（防滴）IP22、IP23、封闭式（尘多）IP44
求额定电流：
IN=
四、转矩与电压、功率的关系
1．转矩与电压的关系：
M∝U12KW
2．转矩与功率的关系：
MN=
五、转矩特性和机械特性N.mr/min
1．转矩特性曲线
过载能力：
表示电动机能承担过载而不致停转的能力。
1.6~2.2
启动转矩倍数：
衡量电动机启动性能的重要指标。
1.0~2.0
2．机械特性曲线
3．稳定工作区和不稳定工作区
（恒转矩）（变转矩风机）
4．曲线的两种变动情况
六、启动（方法）
1．存在的问题及危害和基本要求
存在的问题及危害：
启动电流Ist大，启动转矩Mst不大。
使电动机绕组过热及影响其它设备正常工作。
基本要求：
足够大的启动转矩Mst，时间短；尽可能小的启动电流Ist；简单、经济、可靠、维护方便；没有冲击。
2．鼠笼式电动机启动
（1）直接（全压）启动：
（厂辅机）
优缺点：
简单、经济、可靠等。
但Ist过大。
应用：
PN<（20%~30%）S变或电压降不超过10%～15%UN尽可能采用直接启动。
（2）降压启动：
自耦变压器、星—三角形、串电阻或电抗
优缺点：
Ist小，但Mst也降低
应用：
空载或轻载启动的场所。
3、绕线式电动机启动
转子回路串入电阻的启动方法
转子串电阻启动（起重机、卷扬机、龙门吊）
转子串频敏变阻器启动
优缺点：
Ist小，Mst高，启动性能好。
应用：
重载或较重要的场所。
七、调速:
n=n1（1-s）/p=60f1（1-s）/p（方法和应用举例）
1．变极调速：
改变定子绕组接法以改变p,因为n∝1/p有级调速
两种常用的变极调速方案：
YY/△2极/4极，双速电机（金属切削机床）
YY/Y2极/4极，起重机、运输机械
仅适用于鼠笼式电动机
2、变转差率调速
（1）变阻调速：
仅用于绕线式电动机如起重机、运输机械
（2）变压调速：
仅适用风机、风扇
3、变频调速：
性能好、价高
八、反转与制动（方法和应用）
（一）异步电动机的反转
调换电动机任意两相定子绕组所接的电源接线，旋转磁场反向旋转，电动机亦反转。
（二）异步电动机的制动：
减速或停车
1．机械制动
（1）机械装置如电磁抱闸（电磁铁+闸瓦制动器）
（2）原理（略）
（3）优缺点：
迅速、可靠（断电）、准确、安全，但易磨损
广泛应用于起重机机械上
2．电气制动
（1）反接制动：
优缺点：
停车迅速、设备简单，但冲击大，不准确
适用于小型不经常停车的电动机。
（2）能耗制动：
利用转子惯性转动切割直流磁通产生制动转矩，转子动能消耗在转子回路电阻上。
优缺点：
制动力强、能耗小、制动平稳、冲击小，但不易制停，需直流电源。
用于机床。
（3）再生（发电）制动
当n>n1时（起重机下放重物时），将机械能转化为电能，向电网送电。
优缺点：
经济性能好，应用范围窄。
应用于起重机、电动机车和多速电动机。
同步电机部分
一、同步发电机的基本知识及结构
（一）基本原理
1、结构简介
2、基本原理（文字）原动机旋转
励磁电流励磁绕组恒定、旋转磁场
三相对称定子绕组依次切割
产生三相对称的交流电势。
概括：
定子绕组导体切割转子主磁场产生感应电势。
电生磁、磁生电。
（二）交流电势的频率
2π变化一次
转子转速（r/min）
f∝n、p转子磁极对数
（三）同步概念
当发电机带上三相对称负载时三相对称交流电流通入三相对称的定子绕组产生旋转磁场（定子即电枢）其与转子同速同向。
（四）分类
1.原动机汽轮发电机卧式隐极式
水轮发电机立式凸极式
2.冷却介质和方式外冷5~10万kw
空——外冷氢转子内冷、定子外冷10~25万kw
水——内冷定、转子内冷20~60万kw
组合：
水----水----空（上海电机厂30万kw）（7#发电机转子水冷是中心孔进水，表面出水）
水----水----氢（上海电机厂30万kw）
水----氢----氢（哈尔滨电机厂60万kw）
冷却系统（举本厂例）
1．空冷（≤10万KW）
（1）轴向分段通风系统（从背后看）：
冷却器在机身下部，轴流式风扇
“两进三出”两段进风或“四进五出”
（例#7~#10铁心）三段出风（长度长容量大）
（2）径向交迭通风系统：
离心式风扇
2．氢冷（常用的两种组合）
①A定子绕组水内冷（并联、半圈一水路）、B转子绕组氢内冷（转子线圈系采用槽下有通风副槽即槽底副槽的转子径向通风，铜线直线段有两排径向通风孔，端部每匝铜线也有通风沟槽的轴向及切向内冷的通风系统。
）C定子铁心氢内冷（冷风进经铁心外圆，流入铁心径向通风道再经气隙回到风扇。
）
（*例#12，四台冷却器在机两端冷却热氢气，然后重复进入循环，风扇为抽风式）
②定子绕组氢外冷、转子绕组氢内冷、定子铁心氢内冷、（#1、#4、#5、#6“两进三出”）.
3．转子常用的通风系统的几种形式：
（1）转子表面冷却（空冷）
（2）气隙取气斜流通风：
“四进五出”、进出风斗、氢冷
（例）
（3）槽底副槽的转子径向通风（例#12）
转子轴向通风（“两进三出”空冷）
二、同步发电机的基本结构（以空、水冷为例）（组成）
1．转子
（1）转子铁心：
磁路、材料（整块钢锻造）、制造工艺（整体式和组合式）、开槽（辐射式和平行式、大小齿）
（2）励磁绕组：
材料（扁铜线、同心式）、
绝缘匝或层间（环氧酚醛玻璃布或云母带）
槽（塑性云母板）、
固定槽部用槽楔（硬铝或铝青铜）
端部用护环
（3）护环（圆环形钢套即非导磁合金钢）：
作用是把励磁绕组的端部套紧，以防绕组端部甩出。
搭接式（<2.5KW易磨损）
形式悬挂式（大容量）
（4）中心环（圆盘形环）：
作用是用来支持护环和防止转子绕组端部的轴向移动。
（5）滑环（和电刷）：
直流电流通过静止的正负电刷和两互相绝缘在转轴上随转子转动的滑环引入转子励磁绕组。
*（6）阻尼绕组：
构成（槽楔下铜条与护环下铜环焊接）
作用是削弱负序旋转磁场以及发电机发生振荡时起阻尼作用。
（7）风扇（离心式、轴流式）
2．定子（电枢）
（1）定子铁心
A．材料（大容量0.35mm无取向冷轧硅钢片，小容量125MW以下0.5mmD41热轧硅钢片）及作用
B．压圈（无磁性铸铁以减小端漏磁），压住硅钢片
C．齿压板（无磁性铸铁以减小齿漏磁），压住铁心齿部
压圈在齿压板上
D．测温元件：
铜或铂丝绕成，多埋几档（迭入扇形酚醛压板凹槽内，测铁心温度）
（2）定子绕组
A．测温元件：
监视定子线棒断水，还可确定断水线棒
*B．线圈换位：
原理：
集肤效应损耗增大
方法：
每股导线沿线棒全长尽可能占槽深不同位置。
几种方法：
180。
、360。
、540。
C．线圈绝缘：
防晕处理：
≥6.3KV定子线棒出口处涂半导体+玻璃丝带。
*D．线圈固定：
①槽部：
原因：
线圈的电流与槽磁通作用，产生电磁力，其以100HZ将线棒推向槽底，大小与电流平方成正比----机械磨损；线棒表面与槽壁接触不良，火花放电，在防晕层及主绝缘表面产生电、热、机械、化学等作用蚀伤现象----电腐蚀。
措施：
槽内线棒一侧放波形半导体玻璃布板，槽内采用适形材料垫条等。
②端部：
原因：
定子绕组端部承受巨大的电磁力及端部振动和磨损严重。
措施：
压板加绑线、端箍、线鼻间用用适形材料作垫块。
*E．定子端部发热问题
①原因：
端漏磁通在边端铁心和定子端部结构件上产生涡流而发热，使压圈发热高达300。
C
②磁屏蔽
齿压板与压圈之间放磁屏蔽（薄硅钢片）减少垂直进入边端铁心的漏磁通
大部分磁通进入磁屏蔽环内
使齿压板和边端铁心温度降低（疏）
30万机组装两道磁屏蔽环压圈外侧
压圈与齿压板
③电（铜或铝）屏蔽（阻尼板）
压圈上放电屏蔽端部漏磁通通过时（轴向）电屏蔽上产生的涡流形成的磁场阻碍
阻挡磁通进入压圈和边端铁心的作用。
（堵）
（4）
三、励磁方式
1．励磁机的作用：
提供励磁电流、调节励磁电流可调电压和无功功率
2．几种励磁方式（举例）
（1）直流励磁机励磁（≤10万KW）
例：
#1自并励直流电机
#2、3主励它励直流电机、副励自并励直流电机
#4、5主励它励直流电机、副励永磁机
（2）半导体励磁
①他励励磁系统
a.静止半导体励磁
#7~#10主励是100HZ和150HZ的感应子电机
#7~#10副励是350HZ的永磁发电机
#6主励感应子电机、副励永磁机
b.旋转半导体励磁（无刷励磁），副励为350HZ永磁机，主励为350HZ交流发电机。
旋转部分装在大轴
②自励励磁系统
a.自并励励磁系统（仅有整流变压器）（例#12）：
发电机启动后，由电厂的直流电源或剩磁供给起励电流。
b.自复励励磁系统（整流变压器+串联变压器即变流器）：
产生与定子电流相应的电压，以补偿短路时发电机的压降，保证强励。
（3）谐波励磁系统
在发电机定子槽内嵌有3次谐波附加绕组产生3次谐波电势整流供励磁
四、铭牌
1．型号：
QFQ—50—2
汽轮2极磁极
发电机额定功率50MW
氢冷
例：
#7~#10QFS—300—2
#12QFSN—300—2
水内冷氢内冷
2．额定值（概念）
（1）额定容量SN或额定功率PN：
是发电机在额定运行时出线端的额定视在功率，一般用KVA或MVA为单位；是发电机在额定运行时输出的额定有功功率，一般用KW或MW为单位
（2）额定电流IN：
是发电机在额定运行时流过三相定子绕组的线电流，一般用KA或A为单位
（3）额定电压UN：
是发电机在额定运行时三相定子绕组的线电压-，一般用KV或V为单位
（4）额定功率因数cos
N：
是发电机在额定运行时的功率因数，即额定有功功率与额定视在功率之比，cos
N=
计算IN=
五、定子绕组的电动势
（一）磁路及磁场分布
主、漏磁通概念
主磁通分布：
非正弦波分解
（二）基波感应电势公式（与变压器比较）
E1=4.44fNkw1
（三）高次谐波电动势及削弱方法（Eν=4.44fνNkwν
ν）
1．磁场的分解及危害
基波
主磁通分布：
非正弦波分解
高次谐波：
ν=3、5、7……
基波电势
产生非正弦波电势：
高次谐波电势：
ν=3、5、7……
高次谐波电势引起附加损耗、通讯干扰（1500~3000HZ）和过电压（线路谐振）
2．措施
（1）改善主极磁场分布
（2）*定子绕组采用“Y”，以消除线电势中的3次及倍数谐波
（3）采用短距绕组削弱或消除谐波电势（y1=4/5.τ消除5次，y1=2/3.τ消除
3次）
（4）采用分布绕组来削弱谐波电势
*（5）齿谐波电势及削弱方法（对电动机即为附加转矩）
①原因：
定子槽开口引起的气隙磁导的不均齿谐波磁通，而产生齿谐波电势。
（对电动机有附加转矩，而引起振动和噪音）。
②措施：
A.采用磁性槽楔（中型电动机机电动机）或半闭口槽（小型电动机）
B.采用定子斜槽削弱齿谐波（中小型异步电动机和小型能够同步发电机）
C.采用分数槽绕组（如q=3/2）（水轮发电机和低速电机）
六、电枢反应
*1．电枢反应概念
发电机负载时，定子即电枢旋转磁场对转子主磁场的影响。
2．电枢反应与电机运行的关系
（1）当发电机带纯电阻性负载时
交轴电枢反应，有功电流电枢磁场与转子电流电磁力制动转矩
能量转换
必须随有功负载的变化调节原动机的输入功率（进汽量），调有功功率
否则频率将下降,即要维持频率不变须调节原动机的输入功率（进汽量）。
（2）当发电机带感性负载时
去磁电枢反应磁场削弱发电机端电压降低要维持发电机端电压不变必须随着无功负载的变化调节转子励磁电流。
（3）当发电机带容性负载时
助磁电枢反应磁场增强发电机端电压降低要维持发电机端电压不变必须随着无功负载的变化调节转子励磁电流。
七、参数（同步电抗）
1．漏抗Xσ与漏磁通相对应引起发热、电压降
2．电枢反应电抗Xa与电枢反应磁通相对应影响端电压。
3．同步电抗
Xt=Xa+Xб端电压波动
运行稳定性
八、并列运行
（一）并列运行的优点
提高供电的可靠性、提高电能质量、提高运行效率。
（二）并列的条件与方法
1．准同步并列法
（1）并列条件：
A、UF=U（±10%,事故20%）,
B、UF与U相位相同（<20。
），
C、fF=f（<30万KW±0.1HZ，>30万KW±0.5HZ），尽可能fF>f即整步表指针顺时针
D、相序相同。
（2）*不满足条件的不良影响和后果
①UF与U大小不等
冲击电流
h为感性，定子绕组受冲击电磁力，损伤定子绕组端部（变形）
②
F与
相位不同
h为有功分量，在转子产生冲击（制动）转矩，严重损伤转轴（>30。
）
③fF与f频差太大
时有制动转矩（送出有功），时有助动转矩（吸收功率），产生机组振动和功率振荡。
④相序不同
产生无法消除环流危害安全。
2．自同步并列法
相序与频率基本接近合断路器立即加励磁。
（三）功角特性
1．公式：
输出功率P2≈PM=
2．功角特性曲线
3．功角的意义
δ定子对转子“磁拉力”nf须汽门PM（有功）
（四）并列运行时有功功率的调节
1．有功功率调节
调节发电机输出有功功率，须调节原动机输入功率（汽门）（功角）。
2．静态稳定
发电机受电网或原动机微小、暂时的扰动，扰动消失后能否恢复稳定运行点。
a点是稳定运行点，b点是不稳定运行点（失步）。
静稳定范围：
0。
<δ<90。
判据：
静态过载能力：
km=
=
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