7.同步电机演示教学.ppt

7.1 　同步电机的基本工作原理与结构;7.1同步电机的基本工作原理与结构;机械端口;返回;1、汽轮发电机结构 （1）定子铁心;返回;1、汽轮发电机结构;1.发电环节——各种电机;国产300MW汽轮发电机;国产200MW汽轮发电机定子;国产200MW汽轮发电机定子铁心;现场运行的水轮发电机;7.1同步电机的基本工作原理与结构;U2;;定子;定子;定子;定子;定子;定子;定子;定子;定子;定子;定子;;二、同步电机的分类;7.1.3 同步电机的额定值;7.2 同步电动机的电压方程式和相量图;电枢磁势Fa 当同步电动机的电枢绕组通入三相对称交流电后，就会产生以同步转速n1旋转的三相合成基波电枢磁势Fa。 励磁磁势F0 当同步电动机稳定运行时，转子也以同步转速n1旋转，在励磁绕组中通入直流励磁电流If，使转子形成固定磁极励磁电流产生励磁磁势F0， 合成磁场: 励磁磁势F0与电枢磁势Fa同速同方向旋转，彼此在空间是相对静止的，这样在电机的主磁路上有两个磁势，它们相互叠加，形成了合成磁场。;7.2.1、隐极同步电动机电压方程式和相量图;2. 电磁关系;3.一相绕组平衡方程式;4.一相等值电路图和向量图; 凸极同步电动机电枢反应磁势;2. 电枢反应;为了解决电枢磁势Fa在不同位置时遇到不同气隙，其磁阻计算困难的问题，可将电枢磁势分解成两个分量：一个分量是直轴电枢磁势，用Fad表示，它作用在直轴方向；另一个分量是交轴电枢磁势，用Faq表示，它作用在交轴方向，则有： ;3. 电磁关系;直轴电枢磁势Fad和交轴电枢磁势Faq在气隙圆周上同样以同步转速n1旋转，它们切割定子绕组在其上产生的感应电势Ead和Eaq，正是电枢磁势Fa在定子绕组上产生的感应电势Ea的两个分量，所以有： 式中Ead称为直轴电枢反应电势，其对应的电抗是xad；Eaq称为交轴电枢反应电势；其对应的电抗是xaq。这里xad和xaq分别是直轴电枢反应电抗分别和交轴电枢反应电抗，若不考虑磁路饱和的影响，xad和xaq都是常数。;5. 凸极同步电动机的电压方程式;6.凸极同步电动机相量图(a);分析：;6. 凸极同步电动机相量图(b);xd=xad+xδ, 直轴同步电抗； xq=xaq+xδ, 交轴同步电抗; φ: 相量ì1与ù1的夹角，功率因数角； Ψ: 相量ì1与-è0的夹角??内功率因数角； θ: 相量ù1与-è0的夹角，功角; ; 前面在介绍直流电动机和三相异步电动机时，都重点分析了对应的机械特性T=?(n)，而同步电动机由于以同步转速n1转动，转速不随转矩变化，其机械特性为一条直线。 在同步电动机中，功率或转矩是随功角变化的，所以下面讨论功角特性Pem=?(θ)和矩角特性T=?(θ)。;功率流程图;功率平衡方程式 ;转矩平衡方程式;同步电动机的功角特性是指在外加电源电压和励磁电流不变的条件下电磁功率Pem和功角θ之间的关系曲线，即Pem=?(θ)。 一般同步电动机的容量大效率高，可忽略定子的铜损pCu，则有： ;由相量图可推出： ;上式为凸极同步电动机功角特性表达式，从上式中可见，电磁功率分两部分：一部分是与励磁电流If产生的电势E0成正比，称为励磁电磁功率（或称基本电磁功率），可表示为： ;另一部分与励磁电流大小无关，称为凸极电磁功率（或称附加电磁功率），如曲线2，可表示为：;对于气隙均匀的隐极转子同步电抗为xc=xd=xq，所以Pem2=0。凸极电磁功率Pem2与功角之间的关系如图曲线2所示。 图中曲线3是凸极同步电动机的功角特性，它是曲线1和曲线2的合成， 隐极同步电动机功角特性表达式为：;同步电动机的功角特性;凸极同步电动机矩角特性：;在0θ≤90°范围内，同步电动机原运行在A点，对应的功角为θ1，T=TL。现电动机所带负载出现扰动，假设负载增大到TLˊ，这时转子减速使功角增大至θ2，产生新的电磁转矩Tˊ与负载转矩平衡，即Tˊ=TLˊ，使电动机继续同步运行； 同理，如果负载扰动消失，电动机要加速使功角恢复至θ1，所以电动机能稳定运行。 ;在90°θ≤180°范围内，同步电动机运行在B点，对应的功角为θ3，T=TL，现电动机出现扰动，假设负载增大到TLˊ，这时转子减速使功角增大至θ