电机工程手册 第19篇 同步电机 第20篇 异步电机 第21篇 直流电机 试用本PDF电子书下载

第1章 概述 1

1同步电机的用途和类型 1

1·1特征和用途 1

1·2主要类型 1

2运行概况 1

3发展趋向 4

第2章 基本工作原理 5

1同步电机的励磁磁场与电枢绕组的感应电动势 5

1·1直流励磁磁场 5

1·2电枢绕组的空载感应电动势 6

1·3高次谐波电动势的产生原因及其危害 6

2交流绕组的构成原理 7

2·1交流绕组的分类与线圈节距 7

2·2整数槽绕组的构成原理 8

2·3三相60°相带分数槽绕组的构成原理 10

2·4 60°相带绕组的对称条件 12

2·5并联支路数a与三相绕组的接法 12

2·6单相绕组 12

3交流绕组的磁动势 13

3·1单相分布绕组的磁动势 13

3·2对称三相绕组的合成磁动势 13

3·3圆形旋转磁场与非圆形旋转磁场 14

4同步电机电枢反应磁动势的折算 16

4·1同步电机的磁动势平衡关系、电枢反应磁动势的分解 16

4·2电枢反应磁动势的折算 16

5同步电机的电动势平衡方程、相量图和同步电抗 17

5·1不饱和时电枢绕组中的感应电动势 18

5·2不饱和时发电机的电动势平衡方程和同步电抗 18

5·3同步发电机的电动势-磁动势相量图和内功率因数角？0 18

5·4饱和时的气隙磁场、电动势平衡方程和同步电抗 19

6同步发电机 20

6·1同步发电机的运行特性 20

6·2同步电机的准同步并网与自同步并网 20

7同步电机的电磁功率和稳定条件 21

7·1损耗及效率 21

7·2电磁功率和电磁转矩 21

7·3静态稳定 22

7·4动态稳定概念 22

8同步电动机 23

8·1同步电动机的电动势平衡方程和相量图 23

8·2同步电动机无功功率的调节——V形曲线 23

9同步电机的稳态不对称负载运行 24

9·1分析方法——对称分量法 24

9·2相序电动势方程和相序阻抗 26

9·3不对称稳态短路 26

10突然短路 26

10·1分析方法概述 26

10·2空载时机端三相突然短路 26

10·3突然二相短路 27

10·4突然单相对中点短路 28

10·5突然短路的电流和时间常数汇总 28

10·6突然短路时的电磁转矩 28

11同步电机的振荡 30

11·1振荡时同步电机的转矩及转矩平衡方程 30

11·2同步电机的自由振荡和强制振荡 31

11·3定子电阻对振荡的影响 32

第3章 电磁设计 32

1主要尺寸的确定 32

1·1利用系数 33

1·2比值λ的选择 33

1·3主要尺寸及槽数、槽形的确定 34

1·4电磁负荷选择要点 34

2磁路计算 35

2·1凸极同步电机磁路及空载特性计算 35

2·2隐极同步电机磁路计算特点 37

2·3气隙长度的确定 39

2·4磁路各部分的磁通密度取值范围 39

2·5负载励磁电流计算 40

3参数及计算 41

3·1参数标么值 41

3·2电抗计算 41

3·3电阻计算 44

3·4时间常数计算 46

3·5主要参数的影响及典型数值 46

4损耗及效率 46

4·1损耗分类及设计要点 46

4·2空载铁损耗计算 46

4·3负载时杂散损耗计算 48

4·4效率 51

第4章 绕组绝缘结构和工艺 51

1概述 51

2绕组绝缘的基本性能 51

2·1耐热等级 51

2·2耐电性能 51

2·3绝缘电阻 53

2·4介质损失角正切（tgδ）及其增量（Δtgδ） 53

2·5机械性能 54

3高压定子绕组绝缘结构的设计 54

3·1绝缘结构设计要点 54

3·2定子绕组过电压倍数 55

3·3框式线圈匝间绝缘结构 55

3·4对地绝缘 55

3·5端部绝缘结构和斜边间隙 59

3·6绝缘结构的可靠性评定 60

4高压定子绕组绝缘工艺 60

4·1工艺流程 60

4·2绝缘工艺要点 60

5绕组端部连接件绝缘及端部绝缘间距 62

5·1绕组端部连接件和固定件绝缘 62

5·2并头套绝缘 64

5·3定子绕组端部绝缘间距 64

6电晕、电腐蚀及其防止 65

6·1槽部电晕、电腐蚀的起因和防止的原理 65

6·2端部出槽口处电晕的起因和防止的原理 68

6·3防晕措施 70

6·4高原电机和氢冷电机的电晕 70

7转子绕组绝缘工艺 72

7·1凸极磁极线圈绝缘及工艺要点 72

7·2隐极转子线圈绝缘及工艺要点 73

8绕组绝缘的检查试验 74

8·1条式线圈股间短路检查 74

8·2框式线圈匝间绝缘检查 75

8·3凸极磁极线圈匝间短路检查 75

8·4对地绝缘的耐压试验 75

8·5直流泄漏试验 77

8·6介质损失角tgδ检测 77

第5章 汽轮发电机 78

1概述 78

2主要尺寸的确定 78

2·1转子本体直径与长度的确定 78

2·2定子铁心直径与长度的确定 79

2·3定子槽数、绕组并联支路数和槽形的确定 79

2·4转子槽数和槽形的确定 80

2·5两极汽轮发电机初步设计的主要公式 80

3基本结构 80

3·1定子铁心 80

3·2定子绕组 84

3·3定子机座与端盖 85

3·4转轴 85

3·5转子绕组 87

3·6护环和中心环 88

3·7转子槽楔 89

3·8风扇 89

3·9集电环和电刷 90

3·10气体冷却器 90

3·11轴电流和轴承绝缘、接地电刷 92

4通风系统 92

4·1定子通风系统 92

4·2转子通风 93

5热计算要点 95

5·1热计算的基本公式和有关散热系数 97

5·2内冷线圈的温升计算 97

5·3电机不稳定温升与冷却 99

6氢冷汽轮发电机 100

6·1气隙取气氢内冷转子线圈结构 101

6·2机座与端盖 101

6·3氢冷汽轮发电机的油密封 103

6·4氢、油控制系统 103

7水内冷汽轮发电机 104

7·1定子绕组及其水电连接 106

7·2定子线圈的水接头 106

7·3定子线圈绝缘引水管及其接头 107

7·4转子绕组及其水电连接 107

7·5转子线圈绝缘引水管及其接头 108

7·6转子线圈引水管 108

7·7转子的进水箱和出水箱 109

7·8转子的进水装置和出水装置 109

7·9水内冷汽轮发电机的外部水系统 110

8大型汽轮发电机的几个特殊问题 110

8·1机座的隔振 110

8·2作用于定子绕组的电磁力及绕组槽部和端部的固定 111

8·3定子铁心端部及其附近金属结构件的电磁屏蔽 112

8·4转子阻尼系统 113

8·5轴的扭转振动概要 114

8·6转子校动平衡要点 114

8·7轴承及其油膜振荡 116

9汽轮发电机的非正常运行 117

9·1不对称负载运行 117

9·2异步运行 117

9·3功率因数变化时的运行 117

9·4水内冷汽轮发电机的短时断水运行 117

10汽轮发电机安装 117

10·1安装参数 117

10·2安装前的检查要点及对基础的要求 117

10·3定子安装 118

10·4转子安装 118

10·5轴承的安装 119

10·6环式油密封的安装 119

第6章 水轮发电机 120

1概述 120

2水轮发电机设计 120

2·1基本数据及要求 120

2·2主要尺寸选择 124

2·3安装结构型式选择 127

2·4槽数选择 129

2·5阻尼绕组 130

2·6外型尺寸估算 131

2·7总重及转子重量估算 132

2·8油量、水量和气量估算 132

2·9技术经济指标 132

3水轮发电机的结构与工艺 132

3·1定子 133

3·2转子 136

3·3座式滑动轴承 144

3·4立式电机用推力轴承 145

3·5导轴承 150

3·6机架 152

4水轮发电机的通风冷却 154

4·1冷却方式 154

4·2通风方式 154

4·3通风系统 155

4·4风扇 156

4·5通风计算 156

5水轮发电机的辅助设备 157

5·1制动装置 157

5·2永磁发电机 157

5·3水内冷水轮发电机定、转子冷却水的循环系统 158

6小容量水轮发电机 160

6·1特点 160

6·2结构要点 161

6·3系列产品技术数据 162

7灯泡式水轮发电机 162

7·1电磁设计要点 162

7·2结构设计要点 164

7·3通风冷却方式 164

7·4励磁系统选择 164

8发电电动机 164

8·1特点 164

8·2起动方式 165

8·3轴承 165

8·4变极原理 166

9水轮发电机的特殊运行方式 167

9·1调相运行 167

9·2进相运行 168

10水轮发电机的振动 168

10·1振动原因或条件 168

10·2振动标准 168

11水轮发电机的安装 168

11·1安装程序及大部件起吊 168

11·2发电机安装高程、中心确定及机组轴线检查和调整 168

11·3推力轴承受力调整 172

第7章 柴油发电机 172

1概述 172

1·1结构和安装方式 173

1·2发电机与柴油机的功率匹配 173

1·3对自励恒压柴油发电机的主要要求 173

2小型柴油发电机的设计要点 174

2·1定子绕组 174

2·2每极每相槽数q的选择 175

2·3斜槽 175

2·4气隙长度δ的确定 175

2·5磁极结构型式的选择 175

2·6磁极形状的选择 175

2·7防止产生轴电流的拼片条件 176

2·8轴的扭转振动 176

2·9通风冷却 176

2·10校平衡 177

2·11小型柴油发电机的主要尺寸及参数 177

3柴油发电机的运行 177

3·1无闪烁运行 177

3·2并联运行 177

4自励恒压柴油发电机的试验特点 178

4·1稳态电压调整率的测定 178

4·2电压整定范围的检查 179

4·3冷热态电压变化的测定 179

4·4突加额定负载及起动异步电动机能力的检查 179

4·5发电机在不对称负载工作时线电压偏差程度的测定 179

5故障现象、原因及处理方法 179

第8章 同步电动机和同步调相机 180

1同步电动机的特点和用途 180

2同步电动机的结构 180

2·1卧式同步电动机的常用结构 180

2·2阻尼绕组的结构及其焊接 181

2·3同步电动机的通风冷却方式 182

2·4对防爆同步电动机结构的要求 183

3同步电动机的起动 183

3·1起动方法 183

3·2异步起动特性及其设计要点 184

3·3牵入同步的条件 184

3·4起动特性计算 185

3·5起动时间计算 185

3·6异步起动时的绕组温升计算 185

3·7全压与降压起动对绕组温升的影响 186

4往复式压缩机用同步电动机飞轮力矩的选择 186

5同步电动机的功率圆图 187

6同步异步电动机 188

6·1用途和结构特点 188

6·2设计要点 188

7同步调相机 189

7·1特点和用途 189

7·2电力用同步调相机设计要点 189

7·3钢铁企业用同步调相机的设计要点 190

7·4同步调相机的起动方法 190

第9章 中频发电机 191

1感应子式发电机的特点和分类 191

1·1特点 191

1·2分类 191

2感应子式中频发电机工作原理 191

2·1多极倍齿距式感应子发电机工作原理 191

2·2多极等齿距式感应子发电机工作原理 193

2·3单极式磁路结构 194

2·4电枢反应及相量图 195

2·5运行特性 195

3设计与计算 196

3·1额定数据及选型 196

3·2主要电磁参数的确定 196

3·3磁路及空载特性计算 197

3·4 额定励磁电动势、额定励磁磁动势和参数的计算 199

3·5损耗和效率 200

3·6电磁材料的选择特点 200

4小型变频机 201

4·1基本数据 201

4·2对电压波形的要求与改善波形的方法 202

4·3结构要点 203

4·4控制系统 204

4·5使用维护 204

5感应加热用变频机 204

5·1基本数据 204

5·2并联运行 204

5·3控制系统 205

5·4结构要点 205

5·5关键工艺 208

5·6使用维护 208

第10章 同步电机的励磁系统 210

1概述 210

1·1励磁系统的种类及适用范围 210

1·2各种励磁系统的特点比较 210

1·3励磁系统术语 210

2自动励磁调节器 215

2·1调节器的种类 215

2·2调节器的组成 215

2·3半导体型自动励磁调节器基本单元的典型线路 216

2·4基本调节装置的总体工作原理 220

2·5大中容量同步发电机用自动励磁调节器的基本性能指标 221

2·6直流电机励磁系统用的自动励磁调节器 221

3大中容量同步发电机及调相机的励磁系统 221

3·1对励磁系统的要求 221

3·2励磁系统简要说明 222

3·3发电机及调相机的灭磁 225

3·4整流器励磁系统的转子过电压及其限制 226

3·5励磁系统供电设备主要电气参数等的确定 226

4同步电动机的励磁系统 231

4·1对励磁系统的要求 231

4·2直流电机励磁系统 231

4·3可控硅励磁系统 231

5低压小型同步发电机的励磁系统 233

5·1对励磁系统的要求 233

5·2常用的几种励磁系统及其性能特点 233

5·3不可控电抗移相相复励系统 234

5·4谐振式相复励系统 237

5·5双绕组电抗分流式励磁系统 238

5·6自并励系统 238

5·7谐波励磁系统 239

6中频发电机的励磁系统 242

6·1工频他励可控硅励磁系统 242

6·2可控相复励系统 242

6·3晶体管自并励系统 242

7交流励磁机 242

7·1特点 242

7·2设计特点及性能参数 243

7·3结构特点 244

7·4辅助发电机的设计要点 245

7·5交流副励磁机 246

第11章 产品试验方法 246

1试验类型及项目 246

1·1型式试验与检查试验 246

1·2试验项目 246

2绝缘性能试验 247

2·1绕组对机壳及其相互间绝缘电阻测定 247

2·2电枢绕组匝间绝缘介电强度试验 247

2·3电枢绕组绝缘直流介电强度试验与泄漏电流测量 247

2·4电机绕组绝缘交流介电强度试验 248

3机械性能试验 249

3·1超速试验 249

3·2冲击短路电流时的机械强度试验 249

3·3氢冷汽轮发电机的气密试验 249

4温升与效率 249

4·1温升试验 249

4·2效率测定 252

5转矩测定 254

5·1最初起动电流和最初起动转矩的测定 254

5·2标称牵入转矩测定 254

5·3最大转矩测定 254

6参数测定 255

6·1方法选用 255

6·2测定方法 255

7其它性能测定 258

7·1额定励磁电流和电压变化率的测定 258

7·2电压波形正弦性畸变率测定 258

7·3飞轮力矩GD2的测定 259

附录 260

附录Ⅰ 两极3000转/分的汽轮发电机主要参数 260

附录Ⅱ 国外大容量汽轮发电机主要技术数据 261

附录Ⅲ 小容量水轮发电机系列产品技术数据 261

附录Ⅳ 500～5000千瓦水轮发电机部分产品技术数据 262

附录Ⅴ 灯泡式水轮发电机典型产品主要技术数据 263

附录Ⅵ 大容量水轮发电机典型产品主要技术数据 263

附录Ⅶ 国外大容量水轮发电机主要技术数据 264

参考文献 264