《电机技术应用》课件 4.1.3 同步发电机的电动势与磁动势.pptx

同步电机

·当转子上的励磁绕组中通入直流励磁电流后，转子形成固定N、S极的电磁

铁，随着转子一起旋转，由励磁电流产生的磁动势，称为励磁磁动势。

·由于转子励磁磁动势随转子一起转动，它也是一个旋转磁动势，所以同电

枢绕组磁动势的分析方法一样进行傅立叶分解，分解出基波励磁磁动势。

1、基波励磁磁动势

(1)凸极电机的励磁磁动势

每个磁极所产生的磁动势波是幅值为F+的矩形分布波，矩形分布波可以用付立叶分析分解出基波和一系列谐波。

n

Ff1

180°270°

α

励磁磁动势的基波幅值

Ff₁=k,Ff

fA+A

o90°

励磁磁动势的波形因数，凸极同步电机：

1、基波励磁磁动势

励磁磁动势的幅值

-90°

Ff

—

(2)隐极电机的励磁磁动势

磁动势波为阶梯波，励磁绕组放置在磁极两边槽里，磁极中间不放绕组以使磁动势波形接近正弦。阶梯波可以用付立叶分析分解出基波和一系列谐波。

通过实际总槽数Q2与沿转子表面开的等距槽的总槽数Q2的比值γ可查表得k,oγ

=0.75时，kg=1。一般取γ=0.67~0.8。

励磁磁动势基波幅值

F₁=k₆Ff

1、基波励磁磁动势

励磁磁动势的幅值

空间参考轴选在定子A相绕组轴线+A处，基波励磁磁动势用空间矢量表示。矢量长度等于基波磁动势的幅值，矢量位置为转子S极中心从α=00转过的空间电

角度，即是转子S极中心线与+A轴的夹角，矢量以角速度の和转子同向转动。

+A

F₁1

α₀=0°

2.基波励磁磁动势空间矢量

-90°

180°

α

不计磁滞涡流效应，当铁心不饱和时，基波气隙磁通密度B。和基波磁动势F同

相位。

f个+A

-90°o

3.基波气隙磁通密度空间矢量

n

—

下

B₀

90°

+A

F1

B₀

270°

α

F₁1

180°

a₀=0°

W

基波气隙磁通密度B。随转子一起旋转，与定子任意一相绕组相交链的磁通

量随时间按正弦规律变化，可用时间相量中。表示。气隙磁密旋转切割定子三

相绕组，在定子绕组中感应出的电动势随时间按正弦变化，可用时间相量E

表示。由于空间坐标选A相绕组轴线+A为参考轴，所以时间相量也分析A相。

4.定子绕组一相的感应电动势、时间相量

F₁及B。在空间参考轴+A上的相角α,与E。在时间参考轴+j上的相角ø。之间的

关系：

+AW

αo=90°

Φ0

W

α₀=90°

F₁B₀

4.定子绕组一相的感应电动势、时间相量

+j

E。

9o=0°

5.时空相-矢量图

将空间矢量参考轴+A与时间相量参考轴+j重合在一起，即构成时空相-矢量图

一时空相一矢量图的特点：

(1)中。与B。同相位。

(2)E。滞后F₁(B。)90°电角度。

1、什么是同步电机的励磁调节?

答：就是通过调节同步电动机的励磁电流，来调节同步电动机的无功电流和功率因数，从而提高电网的功率因数的一种控制方式。

2、同步电机转子表面气隙磁通密度分布的波形是怎样的?转子表面某一点的气隙磁通密度大小随时间变化吗?定子表面某一点的气隙磁通密度随时间变化吗?

答：凸极同步电机转子表面气隙磁通密度分布的波形接近于正弦波，其中含有一系列奇数次谐波；隐极同步电机转子表面气隙磁通密度分布的波形是接近正弦的阶梯状波，其中也含有一系列奇数次谐波。

转子表面某一点的气隙磁通密度大小不随时间变化(电枢电流为零时),但由于转子是旋转的，因此定子表面某一点的气隙磁通密度是随时间变化的。

巩固与提高

3、为什么凸极同步电机气隙磁势

为矩形

f

波?

+A

180°270°

答：

凸极同步电机

-90°0

90°

α

如图所示，每个线圈所包围的安匝数为NkI,所以闭合回路1-5的气隙磁动势都相等，且都等于0.5NI,也就是每根导线的安匝数都被平分到定子的两边。

巩固与提高

4、为什么隐极同步电机气隙磁势为阶梯波。

答：

如图所示隐极同步电机3个闭合回路所包围的安匝数分别为NkI,3NI,5NI,

所以对应的气隙磁动势是一个阶梯波。

隐极同步电机

可以看出隐极同步电机的磁动势波形有点接近正弦波，如果转子外围的槽数越多，就越接近正弦波，这也是为什么隐极电机采用多槽的原因。

巩固与提高

5、试分析同步电机的过励方式。

答：当同步电机增大励磁电流为I₂(IpL₁)时，对应的感应电动势为E₀2,电枢相电流I₁₂超前定子相电压U₁的相位角，电动机的功率因数角φ0,这时电动机除从电网吸收有功功率外，同时也从电网吸收超前的无功功