同步電機(jī)討論題

1、電機(jī)學(xué)討論課電機(jī)學(xué)討論課同步電機(jī)1、保持轉(zhuǎn)子激磁電流不變，定子電流、保持轉(zhuǎn)子激磁電流不變，定子電流I=IN，發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速一定，試根據(jù)電樞反應(yīng)概念，比較以下四種情轉(zhuǎn)速一定，試根據(jù)電樞反應(yīng)概念，比較以下四種情況發(fā)電機(jī)端電壓的大??？況發(fā)電機(jī)端電壓的大小？ 并說明為保持端電壓為并說明為保持端電壓為額定值，應(yīng)如何調(diào)節(jié)？額定值，應(yīng)如何調(diào)節(jié)？ （1）空載；）空載；（2）帶電阻負(fù)載；）帶電阻負(fù)載；（3）帶電感負(fù)載；）帶電感負(fù)載；（4）帶電容負(fù)載（大于同步電抗）。）帶電容負(fù)載（大于同步電抗）。解答（1）空載時，即）空載時，即UN=E0；（2）和（）和（3）情況下，有直軸去磁作用，端電壓將）情況下，有直軸去

2、磁作用，端電壓將下降，即下降，即UN 阻阻，故純感性負(fù)載時的直軸去磁，故純感性負(fù)載時的直軸去磁作用更強(qiáng)，端電壓下降得更多；作用更強(qiáng)，端電壓下降得更多；解答（4）種情況由于負(fù)載的容抗大于發(fā)電機(jī)的同步電抗，）種情況由于負(fù)載的容抗大于發(fā)電機(jī)的同步電抗，=-90，電樞反應(yīng)為直軸助磁，使端電壓上升，電樞反應(yīng)為直軸助磁，使端電壓上升，即即UE0； 綜上所述，綜上所述，U4U1U2U3。 欲保持端電壓為額定值，當(dāng)欲保持端電壓為額定值，當(dāng)U UN時，應(yīng)減小勵時，應(yīng)減小勵磁電流；當(dāng)磁電流；當(dāng)UUU升升 。見外特性曲線，。見外特性曲線，情形一，在額定狀態(tài)下甩負(fù)荷，情形一，在額定狀態(tài)下甩負(fù)荷，電樞電樞反應(yīng)的去磁作用

3、消失反應(yīng)的去磁作用消失，工作點由，工作點由a a（U=UU=UN N）變?yōu)椋┳優(yōu)閎 b點（點（U=EU=E0 0），），UU升升= E= E0 0- U- UN N ；情形二，電機(jī)是由空載狀態(tài)（情形二，電機(jī)是由空載狀態(tài)（U=UU=UN N）帶上額定電流負(fù)載，帶上額定電流負(fù)載，電樞反應(yīng)去磁電樞反應(yīng)去磁作用出現(xiàn)作用出現(xiàn)， 電機(jī)工作點由電機(jī)工作點由c c（U=UU=UN N）變?yōu)樽優(yōu)閐 d 點（點（U U），）， U U降降= U= UN N -U -U解答 兩種情況都是額定負(fù)載（兩種情況都是額定負(fù)載（IN），）， 電樞反應(yīng)磁動電樞反應(yīng)磁動勢是相等的，用來與之相平衡的勵磁磁動勢是相等勢是相等的，用來

4、與之相平衡的勵磁磁動勢是相等的的，即折算到轉(zhuǎn)子繞組后用來平衡，即折算到轉(zhuǎn)子繞組后用來平衡 的勵磁電流的勵磁電流If是是相等的再看空載特性曲線圖（相等的再看空載特性曲線圖（b）:解答 情形一，額定負(fù)載時情形一，額定負(fù)載時U=UN N，平衡去磁作用，勵，平衡去磁作用，勵磁電流磁電流If0f0， 甩負(fù)載去磁作用消失，對應(yīng)的空載電動甩負(fù)載去磁作用消失，對應(yīng)的空載電動勢就是勢就是E0 0，折算到轉(zhuǎn)子繞組，勵磁電流增加的部分，折算到轉(zhuǎn)子繞組，勵磁電流增加的部分If1f1-If0f0； 情形二，初始情形二，初始U= UN N , 勵磁電流為勵磁電流為If0f0，負(fù)載時去，負(fù)載時去磁作用出現(xiàn)，電壓降為磁作用出

5、現(xiàn)，電壓降為U，U降降= UN N -U；折算到轉(zhuǎn)子；折算到轉(zhuǎn)子繞組勵磁電流減少繞組勵磁電流減少If0f0- If2f2.解答 根據(jù)上述，根據(jù)上述，If1f1-If0f0= If0f0- If2f2， 由于第一種情況對由于第一種情況對應(yīng)的磁路飽和程度更大應(yīng)的磁路飽和程度更大; 由圖可見，在同樣大的勵磁由圖可見，在同樣大的勵磁電流差電流差I(lǐng)f1f1-If0f0下，對應(yīng)的電壓下，對應(yīng)的電壓差差U升升= E0 0- UN N就比第二種就比第二種情況情況U降降= UN N -U小，小， 即即U升升 （=E0 0-UN N ）ffc c或或g g c c，圖（，圖（a a）在電壓差的作用下產(chǎn)生沖擊電流）

6、在電壓差的作用下產(chǎn)生沖擊電流，其有功分量，其有功分量 與與發(fā)電機(jī)的電壓發(fā)電機(jī)的電壓 同相位同相位，此時，此時 , ,發(fā)發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)發(fā)出有功功率，并且有功電流分量對轉(zhuǎn)電機(jī)向電網(wǎng)發(fā)出有功功率，并且有功電流分量對轉(zhuǎn)軸軸產(chǎn)生制動性質(zhì)的轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子減速產(chǎn)生制動性質(zhì)的轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子減速，發(fā)電機(jī)電壓，發(fā)電機(jī)電壓 與電網(wǎng)電壓與電網(wǎng)電壓 之間的夾角減小，直至為零，電壓差為之間的夾角減小，直至為零，電壓差為最終為零。最終為零。 因此，使因此，使發(fā)電機(jī)的頻率略高于電網(wǎng)發(fā)電機(jī)的頻率略高于電網(wǎng)的頻率是為了的頻率是為了并網(wǎng)瞬間即能向電網(wǎng)送出功并網(wǎng)瞬間即能向電網(wǎng)送出功率，而不是向電網(wǎng)吸引有功率，而不是向電網(wǎng)吸引有功 。 (注

7、：頻率差不超過額定的注：頻率差不超過額定的0.2%-0.5%)5.從磁路和電路兩個方面來分析同步發(fā)電機(jī)從磁路和電路兩個方面來分析同步發(fā)電機(jī)三相突然短路電流大的原因？三相突然短路電流大的原因？ 磁路磁路（1）突然短路時）突然短路時電樞反應(yīng)磁通電樞反應(yīng)磁通 （ 或或 ）的路徑為漏磁路徑，磁阻增大，為建立此磁通）的路徑為漏磁路徑，磁阻增大，為建立此磁通所需的定子電流就很大。所需的定子電流就很大。 （2）交流分量的電樞反應(yīng)磁通發(fā)生了突變，）交流分量的電樞反應(yīng)磁通發(fā)生了突變，為保證磁鏈?zhǔn)睾悖霈F(xiàn)直流分量磁通，對應(yīng)定子為保證磁鏈?zhǔn)睾?，出現(xiàn)直流分量磁通，對應(yīng)定子繞組中必須有直流分量電流，疊加在交流分量電繞組

8、中必須有直流分量電流，疊加在交流分量電流上，也使得短路電流迅速增大。流上，也使得短路電流迅速增大。adad電路電路：通過上述對磁阻的分析，得到突然短路時：通過上述對磁阻的分析，得到突然短路時對應(yīng)的直軸次暫態(tài)電抗表達(dá)式為：對應(yīng)的直軸次暫態(tài)電抗表達(dá)式為：根據(jù)等效電路，其值比直軸同步電抗小得多，因根據(jù)等效電路，其值比直軸同步電抗小得多，因此此時的短路電流很大。此此時的短路電流很大。6.對兩臺電機(jī)，定子的材料、尺寸和零件完對兩臺電機(jī)，定子的材料、尺寸和零件完全一樣，一個轉(zhuǎn)子的磁極用鋼片迭成，另一全一樣，一個轉(zhuǎn)子的磁極用鋼片迭成，另一個為實心磁極，問哪臺電機(jī)的負(fù)序電抗要小個為實心磁極，問哪臺電機(jī)的負(fù)序電

9、抗要?。繛槭裁?？為什么？ 先導(dǎo)知識先導(dǎo)知識：由于同步發(fā)電機(jī)的：由于同步發(fā)電機(jī)的負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場以以2n1的速度切割轉(zhuǎn)子，能在轉(zhuǎn)子的鐵心中感應(yīng)出電動的速度切割轉(zhuǎn)子，能在轉(zhuǎn)子的鐵心中感應(yīng)出電動勢和渦流，勢和渦流，渦流建立的磁動勢對負(fù)序磁場起削弱渦流建立的磁動勢對負(fù)序磁場起削弱作用。作用。 鋼片疊成鋼片疊成：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子感應(yīng)的渦流小，渦流產(chǎn)生的磁動勢：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子感應(yīng)的渦流小，渦流產(chǎn)生的磁動勢對負(fù)序磁場削弱作用弱。對負(fù)序磁場削弱作用弱。負(fù)序磁場大，負(fù)序電抗大。負(fù)序磁場大，負(fù)序電抗大。 整塊鋼片整塊鋼片：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子感應(yīng)的渦流大，渦流產(chǎn)生的磁動勢：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子感應(yīng)的渦流大，渦流產(chǎn)生的磁動勢對負(fù)序磁場削

10、弱作用強(qiáng)。對負(fù)序磁場削弱作用強(qiáng)。負(fù)序磁場小，負(fù)序電抗小。負(fù)序磁場小，負(fù)序電抗小。7 7、試按數(shù)值大小排列同步電機(jī)的各種電抗：、試按數(shù)值大小排列同步電機(jī)的各種電抗： ,dqddqqxxxxxxx.fDaddxxxxx1111 faddxxxx111111qaqDxxxx qaqqxxxx xxxaddqaqxxxxd d=xq q=xq q xd d xq q” xd d” x8 8、一臺與無窮大電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行的隱極同步發(fā)、一臺與無窮大電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行的隱極同步發(fā)電機(jī)，穩(wěn)定運(yùn)行在電機(jī)，穩(wěn)定運(yùn)行在=30=30o o，若因故勵磁電流變，若因故勵磁電流變?yōu)榱?，這臺發(fā)電機(jī)是否還能穩(wěn)定運(yùn)行？為零，這臺發(fā)電機(jī)是否

11、還能穩(wěn)定運(yùn)行？ 答：答：不能穩(wěn)定運(yùn)行不能穩(wěn)定運(yùn)行 因為隱極機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩因為隱極機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩 在穩(wěn)定運(yùn)行時電磁轉(zhuǎn)矩在穩(wěn)定運(yùn)行時電磁轉(zhuǎn)矩T T與原動機(jī)的拖動轉(zhuǎn)矩與原動機(jī)的拖動轉(zhuǎn)矩T T1 1是是相互平衡的。若因故勵磁電流變?yōu)榱?，則相互平衡的。若因故勵磁電流變?yōu)榱?，則無載電勢無載電勢E E0 0為零為零，制動性的電磁轉(zhuǎn)矩，制動性的電磁轉(zhuǎn)矩T=0T=0。這時與。這時與T T1 1不再平衡不再平衡，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子將加速，進(jìn)而失去同步。，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子將加速，進(jìn)而失去同步。0sinE UmTx9 9、測定同步發(fā)電機(jī)短路特性時，如果把電機(jī)、測定同步發(fā)電機(jī)短路特性時，如果把電機(jī)的轉(zhuǎn)速由額定轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速由額定轉(zhuǎn)速 降低到

12、降低到 ，對測量結(jié)，對測量結(jié)果有無影響？果有無影響？12NnNn答：沒有影響。答：沒有影響。 因為短路電流等于因為短路電流等于E E0 0與與x xd d之比，而之比，而E E0 0與與x xd d分分別于電機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比，所以轉(zhuǎn)速變化對所測別于電機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比，所以轉(zhuǎn)速變化對所測的短路電流值沒有影響。的短路電流值沒有影響。10.10.一臺并網(wǎng)運(yùn)行的三相隱極同步發(fā)電機(jī)，忽略定子一臺并網(wǎng)運(yùn)行的三相隱極同步發(fā)電機(jī)，忽略定子電阻。試做出下列兩種情況的向量圖，畫出電阻。試做出下列兩種情況的向量圖，畫出 的的軌跡：軌跡： 1 1）保持勵磁不變，增加有功的情況下）保持勵磁不變，增加有功的情況下 2 2）保

13、持有功不變，增加勵磁的情況下）保持有功不變，增加勵磁的情況下 并說明這兩種情況下：功角及無功有無變化？若并說明這兩種情況下：功角及無功有無變化？若有，是怎么變化的？有，是怎么變化的？0E0s ine msm EUPxQ1B1 IsxIj1 CAD01EUA2sjI x2(1)勵磁(E0)不變，增加有功QPem1P1emP1Qaa01EU2emP有功不變，增加勵磁1 IsxIj1 sxIj2 2 I02EsxIj3 QPem1P1emP1Q2QaabbQ11.有一臺同步電機(jī)，電動勢，電流的正方向如圖所示。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到圖示的這一瞬間。 1）畫出勵磁磁勢在電樞三相繞組中感應(yīng)電勢 ， ， 的相量； 2)

14、已知電樞電流 ， ， 分別滯后電動勢 ， ， 電角度。畫出電樞反應(yīng)基波磁勢 ； 3） 相對轉(zhuǎn)子的速度是多少？0AE0BE0CEAIBICI0AE0BE0CE060aFaF0 AE0600CE0 BEA相相軸時間軸d軸q軸AIBICIaF 相對速度為012. 設(shè)有一隱極電機(jī)轉(zhuǎn)子磁勢的振幅與定子磁勢的振幅相等。發(fā)電機(jī)端的相電壓為3000伏。略去定子電阻及漏抗，內(nèi)功率因數(shù)角分別等于 和 時的空載電勢為多少？03006000aafaaEUj I xUEFFEExaUI 0E0EUaEI03003000EU0EaEUI0600300600U1E5795.552 sin15。13.已知一臺同步電機(jī)的電壓電流向量圖見下圖。 1）若此向量圖是按發(fā)電機(jī)慣例畫出，判斷該電機(jī)是運(yùn)行在發(fā)電機(jī)狀態(tài)還是電動機(jī)狀態(tài)，是過勵還是欠勵？ 2）若此向量圖是按電動機(jī)慣例畫出，判斷該電機(jī)是運(yùn)行在發(fā)電機(jī)狀態(tài)還是電動機(jī)狀態(tài)，是過勵還是欠勵？0sEUj I x0sUEj I x 發(fā)電機(jī)慣例 電動機(jī)慣例0EUIsj I xIU0Esj I x0Ecos0sin0PmUIQmUIcos0sin0PmUIQmUI發(fā)出負(fù)的有功，為電動機(jī)發(fā)出正的無功（滯后），過勵吸收負(fù)的有功，為發(fā)電機(jī)吸收正的無功（滯后），欠勵14.已知一臺隱極同步發(fā)電機(jī)的端