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電工機械 同步電機 - Coggle Diagram
電工機械 同步電機
特性
電樞反應
受到旋轉磁場切割產生感應電勢
純電阻性負載(cos=1)純電感性負載(cos=0落後)純電容性負載(cos=0超前)電感性負載(cos<1)電容性負載(cos<1超前)
同步電抗
分析運轉中狀態與特質椅等校電路數據包含 電樞反應電感/電樞漏磁電抗/同步電抗
同步阻抗
電樞繞組是由銅線導體繞製而成 電樞繞組與同步電抗合拚稱同步阻抗
等效電路及相量圖
相量圖:純電阻性負載(cos=1)電感性負載(cos<1)電容性負載(cos<1超前)
電壓調整率
可用電壓調整率或電壓變動率/滿載時相電壓/無載時相電壓
特性曲線
開路特性試驗
負載特性試驗
短路特性試驗
激磁特性曲線
阻抗量測與短路比
同步阻抗值並非固定不變 同步阻抗勢已無載時端電壓等於額定電壓時值為代表
短路比與百分比同步阻抗兩者互為倒數
自激磁
沒有外加激磁電流端電壓卻自行昇高現象 稱同步發電機的自激磁
短路電流
限制短電流中性線與大地間串接電抗器電抗器也可以抵銷輸電線所含靜電容量減少自激現象
效率、耗損、額定輸出
耗損:銅損/鐵損/機械損失/雜散損失
額定輸出:額定電壓就是滿載值 也就是正常使用最大值 同步發電機額定電流已視在功率 輸出有效功率
運用
並聯運用之方法
新同步發電機併入系統前 需先相序一致，調整頻率，電壓及相位系統完全一致 ，過程稱為整步
追逐現象
為了抑制追逐現象，同步機會再轉子磁極奘阻尼繞組
負載分配
在調整有效功率，增加一部發電機輸入功率，同時減少另一部發電機輸入功率，才能使頻率維持不變
在調整無效功率，增加一部發電機激磁電流，同時減少另一部發電機激磁電流，才能使電壓維持不變
並聯運用
同步發電機並聯運用的優點:增加供電能容量\提高運轉效率\提高供電可靠度\降低備用容量\延長壽命
原理
感應電勢及同步轉速
同步發電機頻率、極數關係決定同步轉速 感應電勢的高低透過磁通量來做調整
兩極同步發動機兩邊相隔180度 轉子磁極以相同角速度割切定子線圈
電樞及電樞繞組
感應產生交流電的電樞繞組安裝定子，負責磁通的磁場繞組安裝轉子由外力帶動
旋轉磁場同步發電機的定子構造與三相感應電動機定子構造非常相似
同步發電機的電樞繞組採用1.單層繞/雙層繞 2.全節距/短節距 同步發電機採用短節距繞組3.集中繞組/分佈繞組
頻率、級數、轉速關係
為交流電發電機構造、轉子採用兩極永久磁鐵外力帶動
發電機感應電勢頻率f與磁極數p與轉數n成正比
目前頻率50、60Hz兩種 我國採用60Hz
同步發電機的同步轉速是由原動機（火力、水力）等外力提供
磁極及磁場繞組
凸極式轉子：轉子直徑大、轉軸短、風阻較大、適合用磁極級數多、低速運轉水力發電機 圓極式轉子：轉子直徑小、轉軸長、風阻較小、適合用在級數較少
同步發電機負載突然變動時 轉子慣性作用、成為追逐現象 在磁極方志銅棒兩端短路、稱為阻尼繞組
同步電動機
特性及等效電路
同步電動機與同步發電機相同等校電路接近Xs同步電抗Xa電樞反應電抗Xe漏磁電抗
同步電動機激磁電流試驗觀察激磁電流/電輸電流/功率因數
起動法
利用阻尼繞組起動/降低電源頻率/機帶動起法
原理及構造
三相同步電動機的定子設計與三相感應電動機完全相同
同步電動機與同步發電機完全相同
定子部分\轉子\滑環及電刷
運用
運用:定速的機械負載/提高線路功率因數/調整線路電壓/計時器/唱盤/磁帶驅動器
三相同步電動機的轉子轉速等於同步轉速透過變頻器改變電源頻率可以控制旋轉速度
分類與構造
構造
1.原動機(提供機械能)
機械能越大，發電機供電容量越大
2.激磁機(提供直流電能)
3.同步發電機(產生交流電能)
定子\轉子\滑環急電刷\阻尼繞組\散熱裝置
分類
基本構造
旋轉電樞
旋轉磁場
外力來源
水輪式發電機
氣輪式發電機
引擎式發電機
發電型態
單相交流發電機
三項交流發電機
