7同步发电机的运行特性.ppt

第六章 同步电机的稳态分析 6.1 同步电机的基本结构和运行状态 二、同步电机的运行状态 三、同步电机的励磁方式 四、额定值 额 定 容 SN —— 指额定运行时电机的输辅出功率 额定电压UN ——指额定运行时定子的线电压 额定电流IN ——指额定运行时定子的线电流 额定功率因数——指额定运行时电机的功率因数 额定频率fN —— 指额定运行时电枢的频率 额定转速nN ——指额定运行时电机的转速，即为 同步转速 空载运行时，同步电机内仅有由励磁电流所建立的主极磁场。图6—l0表示一台四极电机空载时的磁通示意图。从图可见，主极磁通分成主磁通Φ0和漏磁通Φfσ两部分，前者通过气隙并与定子绕组相交链，后者不通过气隙，仅与励磁绕组相交链。主磁通所经过的主磁路包括空气隙电枢 齿、电枢轭、磁极极身和转子轭等五部分。 二、对称负载时的电枢反应 电枢磁动势的基波在气隙中所产生的磁场就称为电枢反应。电枢反应的性质(增磁、去磁或交磁)取决于电枢磁动势和主磁场在空间的相对位置。分析表明，此相对位置取决于激磁电动势E0和扭载电流I之间的相角差Ψ0(Ψ0称为内功率因数角)。下面分成两种情况来分析。。。。。 与 同相时 与 同相时 与 同相时 与 同相时 与 不同相时 与 不同相时 与 不同相时 一、不考虑磁饱和时 在时间相位上， 滞后于 以90°电角度，若不计定子铁耗, 与 同相位，则 将滞后于 以90°电角度于是 亦可写成负电抗压降的形式，即 将式(6—6)代人式(6—5)，可得 二、考虑磁饱和时 再从气隙电动势 减去电枢绕组的电阻和漏抗压降，使得电枢的端电压 ，即 一、双反应理论 考虑到凸极电机气隙的不均匀性，把电枢反应分成直轴和交轴电枢反应分别来处理的方法，就称为双反应理论。 凸极同步电机的气隙是不均匀的，极面下气隙较小，两极之间气隙较大，故直轴下单位面积的气隙磁导λd (λd＝μ0／λd) 要比交轴下单位面积的气隙磁导λq (λq＝μ0／λq) 大很多，如图6—18a所示。 当正弦分布的电枢磁动势作用在直轴上时，由于λd较大，故在一定大小的磁动势下，直轴基波磁场的幅值Bad1相对较大。 二、凸极同步发电机的电压方程和相量图 不考虑磁饱和时同步发电机负载运行时物理量的关系： 从气隙电动势云减去电枢绕组的电阻和漏抗压降，便得电枢的端电压。采用发电机惯例，电枢的电压方程为： 和 可以用相应的负电抗压降来表示 式中，Xd和Xq分别称为直轴同步电抗和交轴同步电抗，它们是表征对称稳态运行时电枢漏磁和直轴或交轴电枢反应的一个综合参数。上式就是凸极同步发电机的电压方程。图6-19表示与上式相对应的相量图。 引入虚拟电动势 ，使 可得 三、直轴和交轴同步电抗的意义 由于电抗与绕组匝数的平方和所经磁路的磁导成正比，所以 如图6-22所示。对于凸极电机，由于直轴下的气隙较交轴下小， ，所以XadXaq，因此在凸极同步电机中，XdXq。 对于隐极电机，由于气隙是均匀的，故Xd≈Xq≈Xs 6.5 同步发电机的功率方程和转矩方程 一、功率方程和电磁功率 功率方程 若转子励磁损耗由另外的直流电源供给，则发电机轴上输入的机械功率Pl扣除机械损耗 和定子铁耗 后，余下的功率将通过旋转磁场和电磁感应的作用，转换成定子的电功率，所以转换功率就是电磁功率Pe，即 (6-14) 电磁功率 从式(6—15)可知，电磁功率Pe为 二、转矩方程 把功率方程(6—14)除以同步角速度，可得转矩方程 式中，T1为原动机的驱动转矩,Te为电磁转矩,T0为空载转矩，分别为： 6.6 同步电机参数的测定 一、用空载特性和短路特性确定Xd 空载特性可以用空载试验测出。试验时，电枢开