《电机学(下)》同步电机复习提纲要点.docVIP

PAGE 14 《电机学（下）》同步电机复习提纲 第二十章 同步电机概述 1.同步电机的定子——称电枢，电枢铁心嵌放三相对称绕组； 转子——称主磁极，由直流电励磁，分为隐极式和凸极式【P193图20-2】； 隐极转子：气隙均匀，多用于高速电机，如：汽轮发电机，通常极对数p=1，由于转速高， 汽轮发电机直径较小、长度较长； 凸极转子：气隙不均匀，多用于低速电机，如：水轮发电机均采用凸极式，特点是直径大、 长度短； 转子除励磁绕组外，还常装有与感应电机笼型绕组相似的闭合绕组，在发电机称为阻尼绕组，在电 动机称为起动绕组。 2.同步电机定子三相对称绕组通进三相对称电流产生的旋转磁场，与转子旋转磁极的转速恒为同步速， 定、转子旋转磁场轴线之间的夹角为转矩角，通常认为【P195图20-6】 ——称为功率角，是转子磁场轴线超前于定、转子合成磁场轴线的夹角； 当，相当于转子磁极拖着定、转子合成旋转磁场转，转子输入的机械功率转变为定子输出的电功率——发电机运行状态；此时机械转矩为驱动转矩、电磁转矩为制动转矩； 当，相当于定、转子合成旋转磁场拖着转子磁极转，定子输入的电功率转变为转子输出的机械功率——电动机运行状态；此时电磁转矩为驱动转矩、机械转矩为制动转矩； 当，相当于转子与合成旋转磁场轴线重合，电机内没有有功功率转换——空载运行状态；电磁转矩为零。 3.同步电机的励磁系统有：直流励磁机励磁、交流整流励磁、晶闸管自励恒压励磁等 4.同步电机的额定值（铭牌数据）： 、——指电枢（定子）线电压、线电流； ——发电机的额定容量，指三相视在功率； ——指额定运行时的输出三相有功功率，故对发电机是电功率、对电动机是机械功率； ∴ 单位：VA、KVA 发电机： 电动机： 单位：KW 同步电机的转子转速n与电枢电流频率f、电机极对数p存在严格不变的关系： ——称为同步速，单位：（转/分钟）； 我国电网频率 ，故：p=1，nS=3000r/min；p=2，nS=1500r/min；p=3，nS=1000r/min 第二十一章 同步发电机运行原理 （一）同步发电机空载运行和负载时的电枢反应 1.同步发电机空载运行——励磁绕组通入直流励磁电流，原动机拖动转子磁极以同步速nS旋转，定子电枢绕组开路。 空载时只有建立的励磁磁势，产生空载磁通，以nS速度切割定子三相对称绕组感生三相空载电势； 2.同步发电机接上三相对称负载后，电枢三相对称绕组通过三相对称电流，产生一个旋转磁势，称为电枢磁势，的转速也为同步速nS；即、均与转子转速、转向相同，故不会在转子绕组感应电势。 3..空载时气隙磁场中只有，负载时多了； 因此：负载时电枢磁势对气隙磁场的影响——称为电枢反应 4.电枢反应的性质与内功率因数角有关， 定义：——电枢电流落后于的夹角。 直轴（d轴）——转子主磁极轴线，即的轴线； 交轴（q轴）——与直轴正交的轴线； 时为交轴磁势，产生交轴电枢反应； 交轴电枢反应的作用：使气隙磁场发生畸变，主极磁场超前于气隙合成磁场，电磁转矩为制动性质，原动机克服电磁转矩做功，机械能转变为电能。 时为直轴磁势，产生直轴去磁电枢反应； 作用：纯去磁。 时为直轴磁势，产生直轴增磁电枢反应； 作用：纯增磁。 当为任意角时，可把分解为一个交轴分量和一个直轴分量，其中产生交轴电枢反应，产生直轴电枢反应；因此： 时电枢反应性质：交轴+直轴去磁； 时电枢反应性质：交轴+直轴增磁； 5.时-空统一相量图——把时间相量和空间相量合并在一起【P199图21-2】； 时间相量：、、；空间相量：、 在时-空统一相量图中：与同相、与同相； （二）同步发电机数学模型 1.隐极发电机 ①电磁关系： 定子 转子 采用发电机惯例，定子绕组的上述感应电势与定子端电压平衡（忽略电枢绕组电阻）： 其中： ——隐极机电枢反应电势；——隐极机电枢反应电抗，对应于电枢反应的作用； ——漏磁通感生的漏电势；——定子绕组漏电抗，对应于电枢漏磁场的作用； ——转子主磁通在定子感生的励磁电势，对应于主磁场的作用； ②电势方程（注：公式中所有电量均是相值）： 其中：——隐极同步电机的同步电抗 ③相量图和等效电路如【p202图21-9】： 其中：由于是转子磁场感生的；可看成是定、转子合成磁场感生的，因此与之间的夹角就是功率角【P208图21-18】； ——功率角（超前于的角度） ——内功率因数角（落后于的角度）； ——功率因数角（落后于的角度）； 2.凸极发电机