大工12春《電氣工程概論》輔導(dǎo)資料七VIP

1、大工12春電氣工程概論輔導(dǎo)資料七大連理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院電氣工程概論輔導(dǎo)資料七主 題：第一章第三節(jié)同步電機學(xué)習(xí)時間：2021年5月14日5月20日內(nèi) 容：我們這周主要學(xué)習(xí)交流電機的另一種一一同步電機，通過學(xué)習(xí)我們要掌握同步電機的 工作原理、結(jié)構(gòu)，掌握同步電機并網(wǎng)所需要的條件，了解電動勢平衡方程式及電樞反應(yīng)， 了解同步電機的各種特性和功率平衡。第一章電機與電器基礎(chǔ)第三節(jié)電機1 .3.3同步電機同步電機屬于交流電機，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為一固定的同步轉(zhuǎn)速。同步電機有三種運行方式: 發(fā)電機、電動機和調(diào)相機。同步電機最重要的用途是作發(fā)電機用?，F(xiàn)代電網(wǎng)的電能幾乎全 部由三相同步發(fā)電機提供。有時工作于同步補償機狀態(tài)

2、，提供無功功率，改善電網(wǎng)的功率 因數(shù)。2 .同步電機的原理和結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子繞組直流電勵磁產(chǎn)生固定的N、S磁極。原動機帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，定子繞組切割磁 力線，產(chǎn)生三相交流電。定子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子同步運行。此時同步電機處于發(fā)電機運 行狀態(tài)。定子三相繞組通入三相交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。轉(zhuǎn)子繞組通入直流勵磁產(chǎn)生固定X、S 極。這樣旋轉(zhuǎn)磁場就吸引轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)。此時發(fā)電機處于電動機運行狀態(tài)。同步電機的轉(zhuǎn)子有兩種構(gòu)造型式，即凸極式和陰極式。凸極式轉(zhuǎn)子上有明顯凸出的成 對磁極和勵磁繞組。當(dāng)勵磁繞組中通過直流勵磁電流后，每個磁極就出現(xiàn)一定的極性。隱 極式轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子鐵芯為圓柱形，沿著轉(zhuǎn)子圓周表面開有許多槽，用來嵌入勵磁繞組

3、。同步電機無論作為發(fā)電機或電動機，它的轉(zhuǎn)子速度總等于由電機極對數(shù)和電樞電流頻 率所決定的同步轉(zhuǎn)速，同步由此得名。3 .同步發(fā)電機的空載運行當(dāng)外加原動機帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)子在同步轉(zhuǎn)速下運行，并旦轉(zhuǎn)子的勵磁繞組通以勵磁電流 時，電樞繞組開路即為同步發(fā)電機的空載運行。空教運行時，電樞電流第1頁 共5頁大連理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院等于零，其氣隙磁場由轉(zhuǎn)子磁動勢單獨建立。電樞繞組切割旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生感應(yīng)電動勢, 電樞繞組開路時的端電壓等于空載電動勢。4 .同步發(fā)電機的負載運行(1)電樞反應(yīng)及電動勢方程當(dāng)負載運行時，三相對稱電流流過定子三相繞組，形成電樞旋轉(zhuǎn)磁動勢，它與轉(zhuǎn)子旋 轉(zhuǎn)磁動勢同步，旦轉(zhuǎn)向相同。此時的氣隙磁場與

4、空載運行的情況不同，是二者的合成磁場。電樞磁動勢對氣隙磁場的影響稱為電樞反應(yīng)。電樞反應(yīng)對同步電機的性能有重大影響, 負載的性質(zhì)決定了電樞反映的特性?？梢詰?yīng)用時空矢量圖來分析電樞反應(yīng)特性。凸極同步電機的電動勢方程其中Xd為直軸同步電抗，Xq為交軸同步電抗。隱極同步電機的電動勢方程其中Xt為隱極電機同步電抗。(2)同步發(fā)電機的特性1)空載特性。當(dāng)外加原動機帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)子在同步轉(zhuǎn)速nl下運行，并且轉(zhuǎn)子的勵磁 繞組通以勵磁電流If時，電樞繞組開路即為同步發(fā)電機的空載運行。電樞繞組切割旋轉(zhuǎn) 磁場感應(yīng)電動勢E0,電樞繞組開路時的端電壓等于空教電動第2頁 共5頁大連理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院勢E0。當(dāng)n?nl、I

5、q?O時EO?f(If)稱為同步發(fā)電機的空我特性。下圖中曲線1。2)短路特性。同步發(fā)電機在同步轉(zhuǎn)速下三相的穩(wěn)態(tài)短路電樞電流I,即短路電流IK 與勵磁電流If的關(guān)系稱為短路特性，兩者在數(shù)量上成線性關(guān)系。下圖中直線3。3）零功率因數(shù)負載特性。4）同步發(fā)電機的外特性。同步發(fā)電機的外特性表示在n?nl、勵磁電流等于常數(shù)、功 率因數(shù)等于常數(shù)情況下，端電壓和電樞電流的關(guān)系。外特性曲線與外加負教有關(guān)系，負載 性質(zhì)不同，外特性曲線也不同。發(fā)電機的電壓調(diào)整率：5 .同步發(fā)電機的并網(wǎng)運行第3頁 共5頁大連理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院同步發(fā)電機并列投入電網(wǎng)時，為了避免發(fā)生電流的沖擊和轉(zhuǎn)軸突然受力，應(yīng)使發(fā)電機 每相電動勢瞬時

6、值與電網(wǎng)電壓瞬時值保持相等。此條件可分開寫成以下四條：（1）發(fā)電機的頻率和電網(wǎng)頻率相同； （2）發(fā)電機和電網(wǎng)的電壓波形要相同；（3）發(fā)電機和電網(wǎng)電壓大小、相位要相同：（4）發(fā)電機和電網(wǎng)的相序要相同。5.同步發(fā)電機的功率平衡同步發(fā)電機的功率平衡方程為：由于定子繞組很小，因此其電阻損耗可以不計，就有上式。其中，？為內(nèi)功率因素角, 把?-?稱為功角，它表示發(fā)電機勵磁電動勢與電樞端電壓之間的夾角。凸極電機：隱極電機：本周要求掌握的內(nèi)容如下:本周我們要了解掌握同步電機的工作原理、結(jié)構(gòu)，掌握同步電機并網(wǎng)所需要的條件， 了解電動勢平衡方程式及電樞反應(yīng)，了解同步電機的各種特性和功率平衡。第4頁 共5頁大連理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院習(xí)題（一）選擇題1 .同步電機有三種主要的運行方式，其中最主要的用途是（）。A.發(fā)電機B.電動機C.調(diào)相機D.以上都不正確答案：A2 .對于感性負載，在勵磁電流不變的情況下，隨著電樞電流的增大，同步）的曲線。A.上升B.下降C.沒有影響D.不能確定答案：B （二）判斷題1.中小型同步電機多采用凸極式轉(zhuǎn)子。（三）簡答題1.同步發(fā)電機關(guān)列投入電網(wǎng)時需滿足的條件。答