任務一同步電機的結構和工作原理同步電機相關知識A同步電機的工作原理B三種運行狀態之間的轉換C目錄CONTENTS同步電機的銘牌DPart第一章01同步電機相關知識同步電機相關知識用途同步電機是交流機械能和電能相互轉換的裝置。同步電動機主要用來拖動功率較大、轉速不需要調節的生產機械，如鋼鐵廠軋鋼機、礦井送風機、球磨機等；同步調相機提供無功功率，主要用于工廠無功補償，提高電網功率因數。基本結構三相同步電機也是一種旋轉電機，主要由定子、轉子和氣隙組成。按照旋轉部件的不同，同步電機分為旋轉電樞式和旋轉磁極式兩種。同步電機相關知識旋轉電樞式同步電機主磁極位于定子，交流電樞位于轉子，稱為旋轉電樞式同步電機。由于交流電流通過轉子集電環和電刷與外部連接，高電壓和大電流時可靠性不高，因此僅限于小容量的同步電機。旋轉磁極式同步電機主磁極位于轉子，交流電樞位于定子，稱為旋轉磁極式同步電機。根據轉子磁極形狀的不同又分為隱極式和凸極式兩種。隱極式結構氣隙均勻，通常存在大小齒；凸極式結構氣隙不均勻，主磁極下氣隙較小，而相鄰極間氣隙較大。同步電機相關知識定子三相同步電機的定子結構與三相異步電機的定子基本相同，也是由定子鐵心、定子繞組、機座和端蓋等部件組成。同步電機的定子鐵心和繞組是進行機電能量轉換的樞紐，所以又將同步電機的定子稱為電樞。轉子凸極式轉子圓周上安裝有若干對凸出的磁極，定、轉子之間的空氣隙是不均勻的。隱極式轉子的鐵心呈圓柱體狀，沒有明顯的磁極形狀，定、轉子間的氣隙均勻。凸極式轉子凹極式轉子同步電機相關知識勵磁方式同步電機是一種定子邊用交流電流勵磁以建立旋轉磁場，轉子邊用直流電流勵磁構成旋轉磁極的雙邊勵磁的交流電機。其勵磁方式主要有電勵磁、永磁勵磁、無勵磁的凸極磁阻或磁滯實心轉子三種。分類按照勵磁方式不同分為電勵磁同步電機、永磁同步電機、混合勵磁同步電機、磁阻同步電機和磁滯同步電機；按照旋轉部件的不同分為旋轉磁極式同步電機和旋轉電樞式同步電機；按照磁極形狀不同分為凸極同步電機和隱極同步電機；按照驅動輪機不同分為汽輪發電機、水輪發電機和風力發電機等。Part第一章02同步電機的工作原理同步電機的工作原理兩極三相交流發電機工作原理發電機狀態在同步發電機的定子鐵心上嵌有三相對稱線圈Ax、By和Cz，稱為定子線圈（或電樞線圈）。

同步電機的工作原理電動機狀態定子邊接三相交流電源，轉子邊通過電刷和集電環裝置接直流電源，轉子軸上聯結機械負載。三相同步電動機運行原理同步電機的工作原理同步調相機若同步電機的定子邊加三相交流電，轉子邊接直流電源勵磁，而轉子軸上未帶任何機械負載，則同步電機處于同步調相機狀態。三相同步調相機運行原理Part第一章03三種運行狀態之間的轉換三種運行狀態之間的轉換同步電機有三種運行狀態：發電機、電動機和調相機。由于發電機和電動機的區別是電機輸出還是吸收有功功率或者機械功率，而調相機相當于零功率因數狀態的發電機或電動機，但沒有機械功率的輸入或輸出。發電機與電動機原理上是可逆的。并網運行的同步電機，發電機狀態與電動機狀態式可以相互轉換的，并且調相機是發電機與電動機的過渡狀態。Part第一章04同步電機的銘牌同步電機的銘牌每臺同步電機機殼上都裝有銘牌，將其運行的額定值印刻在上面。電機按銘牌上所規定的條件運行時，稱為電機的額定運行狀態。額定值

THANKYOU任務二典型同步牽引發電機同步發電機的特性ATQFR-3000型同步牽引發電機BDF4B、DF4C、DF4D內燃機車牽引發電機參數比較C5GMG201E1型牽引發電機D目錄CONTENTS同步牽引發電機的維護保養EPart第一章01同步發電機的特性同步發電機的特性特性（1）空載特性：轉速額定，電樞電流為零，電樞電壓與勵磁電流的關系U0＝f（If）。（2）短路特性：轉速額定，電樞電壓為零，電樞電流與勵磁電流的關系Ik＝f（If）。（3）零功率因數負載特性：轉速和電樞電流額定，負載功率因數為零，電樞電壓與勵磁電流的關系Ua＝f（If），通常用三相電抗器作為負載。（4）外特性：轉速額定，勵磁電流和負載功率因數給定，電樞電壓與電流的關系Ua＝f（Ia）。（5）調整特性：轉速和電樞電壓額定，負載功率因數給定，勵磁電流與電樞電流的關系If＝f（Ia）。Part第一章02TQFR-3000型同步牽引發電機TQFR-3000型同步牽引發電機用途TQFR-3000型同步牽引發電機與柴油機組成柴油機—發電機組。發電機的輸入端軸伸為法蘭盤形式，通過半剛性聯軸器與柴油機曲軸連接；發電機的輸出端為錐度軸伸，通過傳動軸與啟動變速箱連接。柴油機啟動時，啟動輔助發電機通過啟動變速箱、同步牽引發電機轉軸帶動柴油機啟動；柴油機啟動后驅動同步牽引發電機，并經啟動變速箱驅動啟動發電機、感應子勵磁發電機、測速發電機等輔助裝置運轉。型號含義DF4B型內燃機車裝有一臺三相交流同步牽引發電機，它是一臺十八極、凸極式、徑向自通風冷卻的臥式發電機，型號為TQFR-3000，其中T—同步，Q—牽引，F—發電機，R—熱力機車，3000—額定容量3000kV·A。TQFR-3000型同步牽引發電機基本結構TQFR-3000型同步牽引發電機（簡稱3000發電機）由定子、轉子和氣隙組成。定子定子是實現機械能和電能相互轉換的電樞部分，其作用為產生感應電動勢，提供磁路并作為電機的機械支撐。3000發電機的定子由機座、定子鐵心、定子繞組、刷架裝置及端蓋等組成。轉子轉子的作用是傳遞扭矩、產生磁場，主要由轉軸、磁軛支架、轉子磁極、滑環及風扇組成。冷卻3000發電機自帶離心式冷卻風扇，風扇葉片安裝于轉子磁軛支架兩端。轉子轉動時，冷卻空氣自前端（輸出端）蓋吸風網吸入，在電機內部形成兩條風路：大部分冷卻空氣經由轉子磁軛輪輻空間、磁極間縫隙、定子徑向通風槽，最后由機座的上、下排風口排出；少部分冷卻空氣從電機前端蓋吸風網吸入后，先冷卻定子繞組端接部分，再經機座筋板上的孔，最后由機座的上、下排風口排出。Part第一章03DF4B、DF4C、DF4D內燃機車牽引發電機參數比較DF4B、DF4C、DF4D內燃機車牽引發電機參數比較車

型DF4B（貨）DF4C（客、貨）DF4D（客）型號TQFR-3000TQFR-3000BTQFR-3000E額定容量（kV·A）298525702911額定電壓（V）438/613386/606425/770額定電流（A）3936/28053840/24443955/2183額定轉速（r/min)100010001000額定頻率（Hz）150150150額定功率因數0.950.950.95勵磁方式他勵他勵他勵額定勵磁電壓（V）104/11290/11292/105額定勵磁電流（A）244/272213/267255/267絕緣等級（定子/轉子）F/FF/FH/H冷卻方式徑向自通風徑向自通風徑向自通風工作制連續連續連續定子接線方式三相Y形三相Y形

三相Y形組裝氣隙（mm）333電機質量（kg）498551005120勵磁繞組阻值（15°C）（Ω）0.24640.25330.2543電樞繞組阻值（15°C)（Ω）0.0011250.001210.001445Part第一章045GMG201E1型牽引發電機5GMG201E1型牽引發電機工作原理HXN5型內燃機車用牽引發電機與輔助發電機同軸，同步發電機由固定的定子和可旋轉的轉子組成，轉子鐵心上裝有一定形狀的成對磁極，磁極上有勵磁繞組，通以直流電會在電機的氣隙中形成極性相間的勵磁磁場。當柴油機拖動轉子旋轉時，極性相間的勵磁磁場隨著轉軸一起旋轉并依次切割定子各相繞組，由于電樞繞組與勵磁磁場的相對切割，電樞繞組將會感應出大小和方向按周期性變化的三相交流電。基本結構5GMG201E1型同步牽引發電機采用單列圓柱滾子軸承，主、輔發電機與滑環位于軸承兩端。機座上裝有轉子支撐以支撐轉子，防止軸承在電機安裝到機車前遭到破壞，電機的輸入端為法蘭形式，與柴油機曲軸直接耦合傳遞動力。5GMG201E1型同步牽引發電機由定子、轉子、滑環與刷架系統等組成5GMG201E1型牽引發電機參數容量（功率因數為0.955）4690kV.A輸出電壓DC1380V（經整流后）輸出電流DC3082A（經整流后）頻率87.5Hz絕緣等級H級勵磁繞組電壓74V勵磁繞組電流400A效率≥96％質量9069kg冷卻方式軸向強迫通風Part第一章05同步牽引發電機的維護保養同步牽引發電機的維護保養維護保養1.滑環的維護保養2.刷握的維護保養3.電樞繞組的維護保養4.勵磁繞組的維護保養5.轉子其他部分的維護保養6.定子鐵心的維護保養7.軸承的維護保養8.電機的通風THANKYOU任務三微型同步電動機相關知識A同步電動機的起動B同步電動機的調速C目錄CONTENTSPart第一章01相關知識相關知識微型同步電動機的定子結構與異步電動機的定子是一樣的。轉子的極數與定子極數相同，轉子上無繞組，不需要直流勵磁，因而沒有電刷與滑環，所以結構簡單，維護方便。分類永磁式同步電動機反應式同步電動機磁滯式同步電動機Part第一章02同步電動機的起動同步電動機的起動起動輔助設備起動利用輔助電動機拖動轉子起動，接近同步速時，定子并網，并在轉子勵磁繞組上加勵磁電流，使得定、轉子產生同步電磁轉矩而牽入同步。阻尼繞組起動勵磁繞組需要串聯10倍勵磁繞組電阻的外接電阻。待轉子接近同步速時，轉子施加勵磁電壓，轉子勵磁電流產生的主磁極磁場能很快將同步電動機的轉子牽入同步。變頻起動同步電動機利用功率變換器變頻起動是既經濟節能又能適應不同負載轉矩和運行轉速要求的方法，利用定、轉子同步磁場產生的電磁轉矩足以驅動額定電磁轉矩的負載。Part第一章03同步電動機的調速同步電動機的調速調速同步電動機通過改變電樞電壓的頻率不僅可以實現起動，而且可以用來調速。同步電動機采用變頻調速，而且需要轉子位置信號（采用傳感器檢測，無傳感器轉子位置或轉速觀測器估算）。目前很多需要高效節能的調速場合都開始采用永磁同步電動機（正弦波永磁同步和非正弦波無刷直流電動機驅動調速），如家用電器（洗衣機、空調、冰箱）、辦公用品（打印機、復印機、傳真機）、工業機器人、電動自行車、電動汽車、大功率低速驅動天文望遠鏡、模擬太空高速離心機等。不僅電動機需要調速，發電機也可能需要變速運行，如可再生清潔能源領域的風力發電機（雙饋感應發電機、全功率籠型發電機、永磁同步發電機）、潮汐能或波浪能發電的直線永磁同步發電機等。THANKYOU任務四感應子勵磁機相關知識AGQL-45型感應子勵磁機的基本結構BGQL-45型感應子勵磁機的發電原理CGQL-45型感應子勵磁機的主要技術參數D目錄CONTENTSPart第一章01相關知識相關知識用途DF4B型內燃機車裝有一臺GQL-45型感應子勵磁機（又稱感應子發電機），它是一臺三相異極式交流發電機，由柴油機—發電機組通過前變速箱直接驅動。該發電機發出的三相交流電，經整流后給牽引發電機勵磁繞組供電，因此被稱為勵磁機。特點感應子勵磁機的勵磁繞組和電樞繞組都安裝于電機的定子上，轉子上沒有繞組，電機內外電路聯系不需電刷和滑環等滑動接觸部件。這種電機具有結構簡單、制造成本低、工作可靠、維護工作量小等優點。其主要缺點是硅鋼片鐵心的利用率低，發電機輸出電勢的波形不容易達到理想的正弦波。Part第一章02GQL-45型感應子勵磁機的基本結構GQL-45型感應子勵磁機的基本結構結構GQL-45型感應子勵磁機（簡稱45勵磁機）由定子、轉子和氣隙構成。定子定子的作用主要是建立氣隙磁場、提供磁路和產生感應電勢，是實現機電能量轉換的樞紐，又稱電樞。勵磁機的定子主要由機座、定子鐵心、定子繞組和端蓋組成。轉子轉子的主要作用是輸入扭矩，并形成電機的交變磁場。轉子由轉軸、轉子鐵心和風扇等組成。Part第一章03GQL-45型感應子勵磁機的發電原理GQL-45型感應子勵磁機的發電原理結構當定子上的勵磁繞組輸入直流勵磁電流時，在電機中建立勵磁磁場。轉子上雖然沒有勵磁繞組，但轉子齒輪狀結構決定了其“齒”的磁阻小，與磁阻成反比的磁通（由定子勵磁磁場產生）主要從轉子齒部通過；而轉子“槽”部磁阻大，只有少量磁通由轉子槽部通過（可近似認槽部磁通為零）。勵磁機運轉時，定子磁極位置和極性均固定