第8章 同步发电机电磁关系和分析方法.ppt

目 录 第8章 同步发电机的电磁关系和分析方法 以同步发电机为对象,研究同步电机的基本电磁关系，定性、定量地描述各电磁量的相互关系。 电压方程式 相量图，矢量图，时空相矢量图 等效电路 8.1 同步发电机的空载运行 空载运行：同步发电机电枢绕组开路，由原动机拖动以额定转速（同步转速）旋转，励磁绕组中通入励磁电流。 同步发电机的空载运行 参考方向规定 同步发电机的空载运行 建立空间坐标系 基波励磁磁动势 凸极同步发电机 基波励磁磁动势 凸极同步发电机 基波励磁磁动势 凸极同步发电机 基波励磁磁动势 隐极同步发电机 基波励磁磁动势 隐极同步发电机 基波励磁磁动势 隐极同步发电机 基波励磁磁动势 基波励磁磁动势空间矢量 基波气隙磁通密度 隐极同步发电机 基波气隙磁通密度 隐极同步发电机 基波气隙磁通密度 凸极同步发电机 一相绕组的基波感应电动势 气隙磁通密度与电枢绕组有相对运动，在一相电枢绕组中感应电动势。 在空间正弦分布的基波气隙磁通密度，感应在时间上正弦变化的基波电动势。 基波电动势可用时间相量表示。 一相绕组的基波感应电动势 基波电动势（空载电动势）相量 时空相矢量图 转子在空间上转过某一电角度，定子感应电动势在时间上经过同样的电角度。 无论什么时刻，只要知道磁动势矢量或者电动势相量的位置，都可以知道与之相应的相量或矢量的位置。 时空相矢量图 为了分析方便，将时间相量图与空间矢量图画在一起，成为时空相矢量图。 时空相矢量图 注意： 在时空相矢量图上，相量 滞后矢量Ff1 90?电角度。此结论是+A与+j轴重合时才得到的。 这一关系并没有实际的物理意义，只是为了分析方便。 空载特性 实际应用中，需要知道通入一定的励磁电流，可以产生多大的电动势，是否能够满足需要？ 空载特性 因铁心有饱和特性，故空载特性为非线性曲线。 8.2 同步发电机负载时的电枢反应 电枢绕组带上三相对称负载时，其中流过三相对称电流。 三相对称电流产生基波电枢磁动势，与基波励磁磁动势相互作用，合成得到总的气隙磁动势。 基波电枢磁动势对基波励磁磁动势的影响，称为电枢反应。 对称负载时的电枢反应 转子绕组产生的基波励磁磁动势 幅值： 转向：与转子转向相同（逆时针）。 转速：与转子转速相同，为同步转速n1 。 极对数：磁极的对数 p 。 对称负载时的电枢反应 定子三相绕组产生的基波电枢磁动势 幅值： 转向：沿着+A→+B→+C方向旋转， 与转子转向相同（逆时针）。 转速： 极对数：与绕组布置有关，必须与转子 极对数 p 相同。 电枢绕组基波磁动势的转向与转速 转子逆时针旋转。 +B轴在空间上超前+A轴，所以B相电动势在时间上滞后于A相。 B相电流在时间上滞后于A相。 三相绕组的合成基波磁动势转向：电流超前相转向电流滞后相，即逆时针方向。 对称负载时的电枢反应 基波电枢磁动势与基波励磁磁动势 极对数相同 转速相同 转向相同 所以，二者在空间保持相对静止。 可以进行叠加，得到的合成磁动势也是同转速、同转向、同极对数的基波旋转磁动势。合成磁动势产生气隙磁通。 关于谐波磁动势 转子绕组产生的谐波励磁磁动势 对称负载时的电枢反应 主要考虑基波电枢磁动势Fa 对基波励磁磁动势Ff1 的作用。 对称负载时的电枢反应 在图示时刻，确定励磁磁动势矢量Ff1的位置。 确定空载电动势相量的位置。 由?＝0，确定电流相量的位置。 确定电枢磁动势Fa ，求得合成磁动势F? ＝Ff1 ＋Fa 。 对称负载时的电枢反应 通过磁极中心线的轴线称为直轴（d轴），相邻磁极之间的中心线为交轴（q轴）（d轴与q轴相距90?空间电角度）。 此时电枢磁动势Fa位于交轴，称为交轴电枢反应磁动势。 对称负载时的电枢反应 电枢磁动势Fa 位于直轴，称为直轴电枢反应磁动势。 电枢反应性质：直轴去磁（与Ff1方向相反，起去磁作用）。 对称负载时的电枢反应 电枢磁动势Fa 是直轴电枢反应磁动势。 电枢反应性质：直轴增磁（与Ff1方向相同，起增磁作用）。 对称负载时的电枢反应 电枢磁动势Fa既不位于直轴，也不位于交轴。 对称负载时的电枢反应 直轴电枢反应性质： 直轴去磁。 交轴电枢反应性质： 交磁作用。 8.3 隐极同步发电机的时空相矢量图和相量图 负载时的基本电磁关系 负载时的基本电磁关系 利用空载特性 空载特性的使用 注意：空载特性反映的是阶梯波磁动势与其产生的电动势的关系。 负载时电枢一相绕组的电压方程式 漏磁通 负载时电枢一相绕组的电压方程式 参考方向规定 考虑饱和，隐极发电机的磁动势电动势相矢量图 已知发电机负载运行时的U、I、cos? 和电机的参数R、X? 。 求励磁磁动势幅值Ff 。