电机学课件--同步电机1课件.ppt

d轴 q轴 A轴 A X Z B C Y N S C轴 B轴 空载电动势 超前电枢电流 角 电枢反应性质： 既有交轴,还有直轴去磁电枢反应 4. 的电枢反应 此种情况下, ---直轴分量 ---交轴分量 ---直轴分量电流产生的合成磁动势 ---交轴分量电流产生的合成磁动势 一般情况下的电枢反应（总结） 上升 下降 上升 下降 下降 下降 不变 不变 下降 R、C 增强 交、直助 d、q轴 R、L 削弱 交、直去 d、q轴 C 增强 直、助 d轴 L 削弱 直、去 d轴 R 波形畸变 交轴 q轴 负载性质 对电机的影响 电枢反应性质 记作 夹角 位置 三、电磁转矩 同步发电机带上负载后，电枢电流建立电枢反应磁场，它与励磁电流作用产生电磁力，在某些情况下形成电磁转矩，实现机电能量转换。 输出的有功功率越大，有功分量电流就越大，交轴电枢反应越强，电磁转矩越大，为了保持电机的转速不变，要求原动机输入更大的驱动转矩——调节有功功率。 1.有功电流产生电磁力,形成电磁转矩 当发电机带有功负载(阻性负载)时,可以近似认为 即，电枢绕组流过有功电流时,产生交轴电枢反应磁场。励磁绕组载流体在该磁场作用产生电磁力，并形成制动性质的电磁转矩。 2.无功电流产生电磁力但不形成转矩 说明发电机带感性(或容性)无功负载时,不需要原动机增加能量。 但是直轴去磁（或助磁）电枢反应对气隙磁场有去磁（或助磁）作用，致使发电机端电压下降（或上升）。为维持电压恒定，励磁电流需要相应增加（或减小）——调节无功功率。 发电机带电感或电容负载(无功负载)时,可以认为 产生直轴去磁(或助磁)电枢反应磁场。励磁绕组载流体在该磁场作用产生电磁力，但不形成电磁转矩。 第二节 同步发电机的电动势方程和相量图 一、同步电抗 由于定子漏磁通的路径主要是气隙，磁路不饱和，所以漏抗为常数。 不考虑磁路饱和时,各电动势与其对应的电流成正比,即有 ——对应　 的直轴电枢反应电抗 ——对应　 的交轴电枢反应电抗 ——对应　 的漏电抗 对于凸极同步电机,由于直轴气隙比交轴气隙小，直轴磁阻比交轴磁阻小，所以有 对隐极同步电机，由于气隙均匀，交、直轴的磁阻大小相等，即认为 电枢反应电抗为三相对称电枢电流产生合成的电枢反应磁场感应于一相的电枢电动势与其对应的相电流的比值，它综合反映三相对称电流产生的合成电枢反应磁场对定子一相的影响。 ——隐极发电机对应　 的电枢反应电抗 当三相对称电流流过电枢绕组时，产生电枢反应磁通和漏磁通，分别在电枢绕组中感应电枢反应电动势和漏感电动势。 对隐极电机，全部电动势为 称为隐极电机的同步电抗，是电枢反应电抗和漏抗之和。同步发电机正常运行时，磁路略呈饱和，磁路越饱和，所对应的电抗越小。 对凸极电机 分别称为直轴和交轴同步电抗。 直轴磁路的气隙较小，应当考虑铁心饱和的影响，因而 具有饱和值和不饱和值之分；而交轴磁路气隙较大，可认为 只有非饱和值，为常量。 同步电抗是同步电机的一个重要参数，它是表征同步发电机稳定运行时电枢反应磁场和电枢漏磁场对电枢电路作用的一个综合参数。同步电抗的大小直接影响同步发电机端电压随负载波动的程度和在大电网运行时的稳定性，也影响同步发电机短路电流大小。 一、凸极同步发电机的电动势方程和相量图 (三相系统) (合成旋转磁动势) 若正方向按图规定，则有 代入 得到凸极发电机的电动势方程 或 注意：方程式中的电压、电动势和电流均为相值。 凸极同步发电机的相量图作图步骤 若内功率因数角不知，可从以下公式求取 二、隐极同步发电机的电动势方程、等效电路和相量图 电磁关系： 电动势平衡方程 或 代入 可得到隐极发电机的电动势方程 根据电动势方程，可以作出隐极发电机的等效电路和相量图 等效电路 根据相量图可求出 相量图 由相量图可知 ~ 第三节 同步发电机的运行特性 一、空载特性 定义： 空载特性是发电机的基本特性之一。它一方面表征了磁路的饱和情况，另一方面把它和短路特性、零功率因数负载特性配合，可确定电机的基本参数、额定励磁电流和电压变化率等。 实际生产中，它还可以检查三相电枢绕组的对称性、匝间短路、判断励磁绕组有无故障等。 二、短路特性 定义： 短路时的等效电路 1.短路特性 短路时, 电枢反应为直轴去磁 气隙电动势很小,感应气隙电动势的气隙磁通量很小,所以磁路不饱和. 所以短路特性是一条过原点的直线. 此时 是常数,有 2.同步电抗的求取 根据公式 求xd不饱和值时,首先给定一励磁电流If，在空载特性的不饱和段或气隙线上