福州大学_电机学_12同步电机的基本理论和运行特性解读.ppt

3、转差率法测定xd和xq(不饱和值) 注：X↑→I↓→线路压降↓→端电压U最大 计算xd和xq（低压→不饱和值)： 定子绕组上测定： umax、Imin—定子旋转磁场轴线与转子直轴重合时 umin、Imax—定子旋转磁场轴线与转子交轴重合时 3、转差率法测定xd和xq(不饱和值) 二、短路比 定义 1、使空载时电动势等于额定值（E0=UN）的励磁电流 If0 与短路时短路电流为额定值（Ik=IN）的励磁电流 Ifk 之比。 2、加励磁电流 If0 时测得的短路电流 Ik0 与额定电流 IN 之比 短路比与同步电抗的关系 （c01） 短路比的选择 Kk↑→xd↓→过载能力↑→端电压变化↓（△u%小，稳定） →气隙↑→励磁安匝 ↑→用铜量↑→成本↑ 二、短路比 设计选择：汽轮发电机一般在0.5~0.7 水轮发电机一般在0.8~1.4 三、漏抗的测定和保梯电抗 1、漏抗的测定 —利用空载和零功率因数特性曲线 方法一：作电抗三角形→ UN If o e c d a b 方法二：抽出转子法 抽出转子→定子(10~25)%UN、fN →使得I=IN →测得电枢端电压U 2、保梯电抗xp的测定 实测的零功率因数曲线比理论曲线稍弯曲。 原因：零功率负载时，磁极漏磁较大，极芯饱和度较高，所需的励磁电流om’om 保梯三角形 △a’b’c’ * * 第四节 凸极同步发电机的分析方法 一、双反应理论 考虑到凸极电机气隙不均匀性，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。 Y = Y = cos sin I I I I q d 注意： Fad和Faq都是正弦波，但由于气隙不均匀，所以其对应的磁密波不是正弦波 Fad正弦波 Bad尖顶波、Bad1正弦波 Faq正弦波 Baq马鞍波、Baq1正弦波 二、电路方程和等效电路 物理过程： 定子侧电路方程 等效电路 三、直、交轴电枢反应电抗和同步电抗 直轴电枢反应电抗 交轴电枢反应电抗 交、直轴同步电抗 **隐极机可以看成是凸极机的特例，即： Kd=Kq=1 xad=xaq=xa 电枢反应电抗 xd=xq=xs 同步电抗 四、凸极发电机的相量图 由上可见： 同相位。 d轴 q轴 过励凸极同步发电机相量图 步骤： 以U为参考，画I 画EQ，并确定d、q轴 争分解电流I 画E0=EQ+jId(xd-xq) 完成相量图 第五节 同步发电机对称运行时的特性 1、空载特性： 2、短路特性： 同步发电机的对称运行时的主要特性有： 3、负载特性： 零功率因数特性： 4、外特性： 5、调整特性： 当同步发电机 时，即称为空载运行。 一、空载特性 去磁曲线 剩磁电势Er 一、空载特性 步骤：1、定子三相绕组开路 2、原动机带动转子以n1旋转 3、转子加直流励磁If，直到U0=（1.1~1.3）UN 4、单方向下降If直到If=0，测量对应的U0 5、若Er较大，电流反向进行修正，直到U0=0 空载特性讨论： 空载特性体现电机中磁与电的关系，反映电机设计合理性 典型空载特性曲线(标么值),用于验证电机是否充分利用材料、防止过饱和 饱和系数： 作用：用于求同步电机的主要参数和其它运行特性 用于检查三相电枢绕组的对称性（曲线下降→匝间短路） 一、空载特性 当同步发电机 时，即称为短路运行。 二、短路特性 同步发电机三相稳态短路试验时(n=n1、U=0)，电枢短路电流Ik与励磁电流If 间的关系曲线，称为短路特性。 将U=0、I=Ik 代入同步发电机的电路方程，忽略电枢电阻ra，则有： 可见，Ψ= 900，Ik为纯感性负载(仅有直轴分量) 二、短路特性 Ψ=900时为直轴去磁电枢反应→Ik↑→去磁↑→磁路不饱和 →由E=E0+Ea=jIkxσ可见E ∝ Ik ，且E ∝ Ф ∝ Fδ，则 Fδ ∝Ik， →Fa ∝Ik →If ∝Ff=Fδ-Fa ∝Ik 故，短路特性Ik=f(If)是条直线 不饱和时成立 短路实验步骤： 将三相电枢绕组出线端短接 起动原动机将同步发电机带到同步速n1 通入不同的If，读取相应的短路电流Ik≤(1.1～1.3)IN 短路实验特性讨论： 特性曲线是条直线（去磁→磁路不饱和） 电枢反应呈直轴去磁作用（Ψ=90o）,Iq=0 作用：用于求同步发电机的电抗参数 二、短路特性 当同步发电机电枢电流I=const、cosθ=const时，端电压U与励磁电流If的关系U=f(If)称为负载特性 空载特性 I=0 零功率因数特性 cosθ