第11章 同步電機(jī)的基本理論與運(yùn)行特性08

1、Page: 1 Date:2022-5-5第十二章第十二章 同步電機(jī)的基本理論同步電機(jī)的基本理論和運(yùn)行特性和運(yùn)行特性Page: 2 Date:2022-5-5+AABCCB定子鐵芯定子鐵芯滑環(huán)滑環(huán)轉(zhuǎn)子鐵芯轉(zhuǎn)子鐵芯空氣隙空氣隙轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組定子繞組定子繞組電刷電刷第一節(jié)第一節(jié) 同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)一、同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)一、同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁極磁極式式Page: 3 Date:2022-5-5 與異步電機(jī)一樣，同步電機(jī)也是由定子及轉(zhuǎn)子與異步電機(jī)一樣，同步電機(jī)也是由定子及轉(zhuǎn)子兩大部分所組成，對于兩大部分所組成，對于旋轉(zhuǎn)磁極式旋轉(zhuǎn)磁極式同步電機(jī)，定子同步電機(jī)，定子上分布有三相對稱交流繞組；

2、轉(zhuǎn)子上繞有直流勵(lì)磁上分布有三相對稱交流繞組；轉(zhuǎn)子上繞有直流勵(lì)磁繞組，通入直流電流后，產(chǎn)生相對于轉(zhuǎn)子靜止的磁繞組，通入直流電流后，產(chǎn)生相對于轉(zhuǎn)子靜止的磁場。場。1、定子、定子 旋轉(zhuǎn)磁極式旋轉(zhuǎn)磁極式同步電機(jī)的定子也稱為同步電機(jī)的定子也稱為電樞電樞，主要，主要由鐵芯、繞組、機(jī)座和端蓋等部件所組成。由鐵芯、繞組、機(jī)座和端蓋等部件所組成。Page: 4 Date:2022-5-5汽輪機(jī)定子實(shí)物圖汽輪機(jī)定子實(shí)物圖Page: 5 Date:2022-5-5機(jī)座加工機(jī)座加工定子裝配定子裝配Page: 6 Date:2022-5-52、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子 由磁極、轉(zhuǎn)軸、由磁極、轉(zhuǎn)軸、阻尼繞組阻尼繞組、滑環(huán)、電刷等組成。

3、、滑環(huán)、電刷等組成。根據(jù)磁極形狀的不同分為隱極轉(zhuǎn)子和凸極轉(zhuǎn)子。根據(jù)磁極形狀的不同分為隱極轉(zhuǎn)子和凸極轉(zhuǎn)子。Page: 7 Date:2022-5-5v 隱極發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)隱極發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 原動(dòng)機(jī)為汽輪機(jī)，轉(zhuǎn)速高原動(dòng)機(jī)為汽輪機(jī)，轉(zhuǎn)速高發(fā)電機(jī)極對數(shù)少（發(fā)電機(jī)極對數(shù)少（p22），無），無明顯的磁極（隱極式），氣隙較均勻；鐵芯細(xì)而長，采用臥明顯的磁極（隱極式），氣隙較均勻；鐵芯細(xì)而長，采用臥式結(jié)構(gòu)。式結(jié)構(gòu)。v 凸極發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)凸極發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 原動(dòng)機(jī)為水輪機(jī)，轉(zhuǎn)速低原動(dòng)機(jī)為水輪機(jī)，轉(zhuǎn)速低極對數(shù)多（極對數(shù)多（p3）；有明顯的）；有明顯的磁極（凸極式），氣隙不均勻；鐵芯短而粗，采用立式

4、結(jié)構(gòu)。磁極（凸極式），氣隙不均勻；鐵芯短而粗，采用立式結(jié)構(gòu)。Page: 8 Date:2022-5-5凸極轉(zhuǎn)子實(shí)物圖凸極轉(zhuǎn)子實(shí)物圖隱極轉(zhuǎn)子實(shí)物圖隱極轉(zhuǎn)子實(shí)物圖Page: 9 Date:2022-5-5水輪發(fā)電機(jī)組外觀圖水輪發(fā)電機(jī)組外觀圖汽輪發(fā)電機(jī)組外觀圖汽輪發(fā)電機(jī)組外觀圖Page: 10 Date:2022-5-5二、同步電機(jī)的額定值二、同步電機(jī)的額定值v 額定容量額定容量 SN 或額定功率或額定功率 PN ：發(fā)電機(jī)：可以用發(fā)電機(jī)：可以用容量容量表示出線端的表示出線端的視在視在功率或功率或用用功率功率表示表示輸出輸出的的有功有功功率；功率；電動(dòng)機(jī)：用電動(dòng)機(jī)：用功率功率表示軸上表示軸上輸出輸出的

5、的機(jī)械機(jī)械功率；功率；調(diào)相機(jī)：用調(diào)相機(jī)：用容量容量表示出線端表示出線端輸出輸出的的無功無功功率。功率。對于發(fā)電機(jī)而言，輸出的是電功率，則對于發(fā)電機(jī)而言，輸出的是電功率，則NNNNIUPcos3NNNNNIUPcos3對于電動(dòng)機(jī)而言，輸出的是機(jī)械功率，則對于電動(dòng)機(jī)而言，輸出的是機(jī)械功率，則Page: 11 Date:2022-5-5實(shí)題演練：實(shí)題演練：1、同步電機(jī)的基本特點(diǎn)是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為某一固定的同步轉(zhuǎn)速，即、同步電機(jī)的基本特點(diǎn)是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為某一固定的同步轉(zhuǎn)速，即n = n1 = _。同步電機(jī)最主要的用途是作為。同步電機(jī)最主要的用途是作為_（電動(dòng)機(jī)、發(fā)（電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、補(bǔ)償機(jī)）運(yùn)行，而還有一種較特殊

6、的應(yīng)用，專門用來向電網(wǎng)輸送電機(jī)、補(bǔ)償機(jī)）運(yùn)行，而還有一種較特殊的應(yīng)用，專門用來向電網(wǎng)輸送_功率的稱為同步補(bǔ)償機(jī)。功率的稱為同步補(bǔ)償機(jī)。2、汽輪發(fā)電機(jī)的原動(dòng)機(jī)為汽輪機(jī)，轉(zhuǎn)速較高，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為：極對、汽輪發(fā)電機(jī)的原動(dòng)機(jī)為汽輪機(jī)，轉(zhuǎn)速較高，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為：極對數(shù)數(shù)_，轉(zhuǎn)子形狀，轉(zhuǎn)子形狀_ ，通常采用，通常采用_結(jié)構(gòu)；水輪發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)；水輪發(fā)電機(jī)的原動(dòng)機(jī)為水輪機(jī)，轉(zhuǎn)速較低，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為：極對數(shù)原動(dòng)機(jī)為水輪機(jī)，轉(zhuǎn)速較低，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為：極對數(shù)_，轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子形狀形狀_ ，通常采用，通常采用_結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)；3、同步發(fā)電機(jī)中，阻尼繞組起抑制轉(zhuǎn)子、同步發(fā)電機(jī)中，阻尼繞組起抑制轉(zhuǎn)子_的作用，同步的作用，同步電動(dòng)

7、機(jī)和補(bǔ)償機(jī)中，阻尼繞組主要作為電動(dòng)機(jī)和補(bǔ)償機(jī)中，阻尼繞組主要作為_用，用，Page: 12 Date:2022-5-5勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)滿足的條件勵(lì)磁系統(tǒng)應(yīng)滿足的條件: 能穩(wěn)定提供發(fā)電機(jī)從能穩(wěn)定提供發(fā)電機(jī)從空載空載到到滿載滿載所需的所需的If ; 當(dāng)電網(wǎng)電壓減小時(shí)，能快速強(qiáng)行勵(lì)磁，提高系統(tǒng)穩(wěn)當(dāng)電網(wǎng)電壓減小時(shí)，能快速強(qiáng)行勵(lì)磁，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性；定性； 發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)荷時(shí)能快速減磁，限制電壓過高；發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)荷時(shí)能快速減磁，限制電壓過高； 當(dāng)電機(jī)內(nèi)部發(fā)生短路故障時(shí)當(dāng)電機(jī)內(nèi)部發(fā)生短路故障時(shí),能快速滅磁；能快速滅磁； 運(yùn)行可靠，維護(hù)方便，簡單，經(jīng)濟(jì)；運(yùn)行可靠，維護(hù)方便，簡單，經(jīng)濟(jì)； 多臺并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，能夠成組配

8、合調(diào)節(jié)無功功率；多臺并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，能夠成組配合調(diào)節(jié)無功功率；第二節(jié)第二節(jié) 同步電機(jī)的勵(lì)磁同步電機(jī)的勵(lì)磁Page: 13 Date:2022-5-5第二節(jié)第二節(jié) 同步電機(jī)的勵(lì)磁同步電機(jī)的勵(lì)磁一、直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)一、直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng) 直流勵(lì)磁機(jī)與同步發(fā)電機(jī)同軸，當(dāng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)起直流勵(lì)磁機(jī)與同步發(fā)電機(jī)同軸，當(dāng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)起來后，勵(lì)磁機(jī)就可發(fā)出直流電供給勵(lì)磁繞組。來后，勵(lì)磁機(jī)就可發(fā)出直流電供給勵(lì)磁繞組。Rfr1K圖12-10 直流并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)Page: 14 Date:2022-5-5二、交流勵(lì)磁機(jī)整流勵(lì)磁系統(tǒng)二、交流勵(lì)磁機(jī)整流勵(lì)磁系統(tǒng)交 流 副 勵(lì) 磁 機(jī)500Hz交 流 主 勵(lì) 磁 機(jī)100Hz主

9、發(fā) 電 機(jī)自 動(dòng) 電 壓 調(diào) 節(jié) 器同 軸 連 接電 壓 輸 出圖 12-11 他 勵(lì) 式 靜 止 整 流 勵(lì) 磁 系 統(tǒng) 交流勵(lì)磁機(jī)與整流裝置相配合交流勵(lì)磁機(jī)與整流裝置相配合 又可分為靜止整流勵(lì)磁和旋轉(zhuǎn)整流勵(lì)磁又可分為靜止整流勵(lì)磁和旋轉(zhuǎn)整流勵(lì)磁 無換向器，系統(tǒng)運(yùn)行可靠，勵(lì)磁容量高無換向器，系統(tǒng)運(yùn)行可靠，勵(lì)磁容量高 1、靜止整流勵(lì)磁系統(tǒng)、靜止整流勵(lì)磁系統(tǒng)Page: 15 Date:2022-5-52、旋轉(zhuǎn)整流勵(lì)磁系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)整流勵(lì)磁系統(tǒng)交流副勵(lì)磁機(jī)500Hz圖12-12 旋轉(zhuǎn)整流勵(lì)磁系統(tǒng)主發(fā)電機(jī)交流主勵(lì)磁機(jī)100Hz旋轉(zhuǎn)電樞繞組電壓輸出自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器同軸連接主勵(lì)磁機(jī)采用旋轉(zhuǎn)電樞式三相同步發(fā)電機(jī)主

10、勵(lì)磁機(jī)采用旋轉(zhuǎn)電樞式三相同步發(fā)電機(jī)無電刷和集電環(huán)，運(yùn)行可靠，適用于防燃防爆場合無電刷和集電環(huán)，運(yùn)行可靠，適用于防燃防爆場合但滅磁時(shí)間常數(shù)大，轉(zhuǎn)子繞組保護(hù)困難但滅磁時(shí)間常數(shù)大，轉(zhuǎn)子繞組保護(hù)困難Page: 16 Date:2022-5-5第三節(jié)第三節(jié) 同步電機(jī)的空載運(yùn)行同步電機(jī)的空載運(yùn)行v 定義：定義：，NfNfnnII 定子繞組開路的狀態(tài)定子繞組開路的狀態(tài)v 物理過程：物理過程： 轉(zhuǎn)子通直流勵(lì)磁電流，產(chǎn)生轉(zhuǎn)子通直流勵(lì)磁電流，產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)子相對轉(zhuǎn)子靜止的磁靜止的磁場，轉(zhuǎn)子以同步速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子磁場以同步速切割定場，轉(zhuǎn)子以同步速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子磁場以同步速切割定子繞組，在定子繞組內(nèi)感應(yīng)空載電動(dòng)勢，感應(yīng)電動(dòng)子繞組

11、，在定子繞組內(nèi)感應(yīng)空載電動(dòng)勢，感應(yīng)電動(dòng)勢勢隨時(shí)間變化隨時(shí)間變化規(guī)律與轉(zhuǎn)子磁場規(guī)律與轉(zhuǎn)子磁場沿空間分布沿空間分布規(guī)律相同。規(guī)律相同。Page: 17 Date:2022-5-5圖12-13 隱極同步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁勢Ff1Ffx一、隱極式同步電機(jī)的空載磁動(dòng)勢一、隱極式同步電機(jī)的空載磁動(dòng)勢fffFFk1v定義：勵(lì)磁磁動(dòng)勢波形系數(shù)定義：勵(lì)磁磁動(dòng)勢波形系數(shù)實(shí)際波形：階梯波實(shí)際波形：階梯波基波分量基波分量轉(zhuǎn)子鐵芯轉(zhuǎn)子鐵芯轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組在波的在波的形狀不變形狀不變的情況下，基波幅植的情況下，基波幅植與其幅植之間的比值是固定的，該比與其幅植之間的比值是固定的，該比值稱為波形系數(shù)。值稱為波形系數(shù)。Page: 18

12、 Date:2022-5-5Ff1fFfx圖12-14 凸極同步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁勢二、凸極式同步電機(jī)的空載磁動(dòng)勢二、凸極式同步電機(jī)的空載磁動(dòng)勢2sin41ffFF2sin4fk實(shí)際波形：矩形波實(shí)際波形：矩形波基波分量基波分量轉(zhuǎn)子鐵芯轉(zhuǎn)子鐵芯轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組Page: 19 Date:2022-5-5三、時(shí)間相量和空間矢量三、時(shí)間相量和空間矢量v時(shí)間相量：隨時(shí)間相量：隨時(shí)間時(shí)間按正弦規(guī)律按正弦規(guī)律變化變化的量的量v空間矢量：在空間矢量：在空間空間按正弦規(guī)律按正弦規(guī)律分布分布的量的量1fF勵(lì)磁磁勢勵(lì)磁磁勢基波基波分量分量1fB勵(lì)磁磁密勵(lì)磁磁密基波基波分量分量0繞組所繞組所匝鏈匝鏈的磁通的磁通0E定子繞組

13、感應(yīng)電動(dòng)勢定子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢Page: 20 Date:2022-5-5v 注意注意：磁動(dòng)勢和磁通密度等空間矢量是由三相電：磁動(dòng)勢和磁通密度等空間矢量是由三相電樞和主極的共同作用產(chǎn)生的（相互疊加），是三相樞和主極的共同作用產(chǎn)生的（相互疊加），是三相共有的。而時(shí)間相量僅指一相的量，如某一相的電共有的。而時(shí)間相量僅指一相的量，如某一相的電動(dòng)勢、電壓、電流及繞組動(dòng)勢、電壓、電流及繞組匝鏈匝鏈的磁通量。的磁通量。v 磁動(dòng)勢和磁通密度等空間矢量隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個(gè)周磁動(dòng)勢和磁通密度等空間矢量隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個(gè)周期（注意：不是一個(gè)圓周），定子繞組交鏈的磁通期（注意：不是一個(gè)圓周），定子繞組交鏈的磁通量以及定子繞組中

14、的感應(yīng)電動(dòng)勢等時(shí)間變量也變化量以及定子繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢等時(shí)間變量也變化一個(gè)周期，即這些空間矢量和時(shí)間相量的變化頻率一個(gè)周期，即這些空間矢量和時(shí)間相量的變化頻率是相同的。這樣我們就可以把這些空間矢量圖和時(shí)是相同的。這樣我們就可以把這些空間矢量圖和時(shí)間相量圖畫在同一個(gè)坐標(biāo)系里進(jìn)行分析。相應(yīng)的圖間相量圖畫在同一個(gè)坐標(biāo)系里進(jìn)行分析。相應(yīng)的圖稱為時(shí)空矢量圖。稱為時(shí)空矢量圖。Page: 21 Date:2022-5-5v時(shí)空矢量圖參考軸的選取時(shí)空矢量圖參考軸的選取時(shí)間相量和空間矢量都以時(shí)間相量和空間矢量都以A相繞組軸線相繞組軸線作為參考軸。作為參考軸。A相繞組軸線相繞組軸線勵(lì)磁繞組勵(lì)磁繞組的軸線的軸線兩

15、極間兩極間的中線的中線Page: 22 Date:2022-5-5四、空載電動(dòng)勢相量四、空載電動(dòng)勢相量000EEA12000EEB12000EEC011044. 4NkfNEPage: 23 Date:2022-5-5五、電壓波形的正弦畸變率五、電壓波形的正弦畸變率v定義：定義：122122322mnmnmmkmmvUUUUUUk額定功率為額定功率為10到到1000kVA的交流發(fā)電機(jī)，其的交流發(fā)電機(jī)，其線電壓線電壓波形允許的正弦畸變率不超過波形允許的正弦畸變率不超過10%，額定功率為額定功率為1000kVA以上的交流發(fā)電機(jī)，其以上的交流發(fā)電機(jī)，其線電壓線電壓波形允許的正弦畸變率不超過波形允許的

16、正弦畸變率不超過5%。Page: 24 Date:2022-5-5實(shí)題演練：實(shí)題演練：1、凸極同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組為、凸極同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組為_（分布、集中）繞組，其轉(zhuǎn)（分布、集中）繞組，其轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢的空間分布波形為子磁動(dòng)勢的空間分布波形為_（正弦、階梯、矩形）波，隱（正弦、階梯、矩形）波，隱極同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組為極同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組為_繞組，其轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢的空間分布波繞組，其轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢的空間分布波形為形為_波。波。Page: 25 Date:2022-5-5第四節(jié)第四節(jié) 對稱對稱負(fù)載的電樞反應(yīng)負(fù)載的電樞反應(yīng)v 電樞反應(yīng)的概念：電機(jī)帶載后，電樞反應(yīng)的概念：電機(jī)帶載后，電樞電流電樞電流產(chǎn)生的磁場將使

17、產(chǎn)生的磁場將使原有的原有的氣隙磁場的分布發(fā)生氣隙磁場的分布發(fā)生變化，從而使繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢發(fā)生變化，變化，從而使繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為這種現(xiàn)象稱為電樞反應(yīng)電樞反應(yīng)。v 電樞反應(yīng)的性質(zhì)取決于電樞磁動(dòng)勢和主磁電樞反應(yīng)的性質(zhì)取決于電樞磁動(dòng)勢和主磁場磁動(dòng)勢之間的場磁動(dòng)勢之間的相對位置相對位置，而電樞磁動(dòng)勢和，而電樞磁動(dòng)勢和主磁場磁動(dòng)勢之間的主磁場磁動(dòng)勢之間的相對位置相對位置又取決于又取決于負(fù)載負(fù)載電流電流的性質(zhì)，所以電樞反應(yīng)的性質(zhì)最終取決的性質(zhì)，所以電樞反應(yīng)的性質(zhì)最終取決于于負(fù)載電流負(fù)載電流的性質(zhì)。的性質(zhì)。Page: 26 Date:2022-5-5v外功率因數(shù)角外功率因數(shù)角v內(nèi)功

18、率因數(shù)角內(nèi)功率因數(shù)角端電壓端電壓 與負(fù)載電流與負(fù)載電流 之間的夾角之間的夾角UI空載電動(dòng)勢空載電動(dòng)勢 與負(fù)載電流與負(fù)載電流 之間的夾角之間的夾角0EI 外功率因數(shù)角實(shí)際存在且可以測量外功率因數(shù)角實(shí)際存在且可以測量內(nèi)功率因數(shù)角實(shí)際不存在也不可以測量，內(nèi)功率因數(shù)角實(shí)際不存在也不可以測量，因?yàn)殡姍C(jī)帶載后，由于電樞反應(yīng)，氣隙磁因?yàn)殡姍C(jī)帶載后，由于電樞反應(yīng)，氣隙磁場發(fā)生變化，定子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢將不再場發(fā)生變化，定子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢將不再是空載時(shí)的電動(dòng)勢。是空載時(shí)的電動(dòng)勢。Page: 27 Date:2022-5-5實(shí)題演練：實(shí)題演練：1、同步電機(jī)的同步電機(jī)的空載空載磁場是磁場是_繞組中通入繞組中通入_流電

19、后產(chǎn)生流電后產(chǎn)生的，而電樞磁場則是的，而電樞磁場則是_繞組中流繞組中流過過_流電產(chǎn)生的流電產(chǎn)生的。Page: 28 Date:2022-5-5）時(shí)的電樞反應(yīng)）時(shí)的電樞反應(yīng)同相（同相（和和一、一、00 EINSdqnAXCYZBA相 軸時(shí) 軸B相 軸C相 軸A相 軸時(shí) 軸時(shí) 間 矢 量 圖A相 軸時(shí) 軸dFf1qA 相 時(shí) 空 矢 量 圖E0 AIAIBE0 CICE0 BIE0Faa0EEaF圖 1 2 - 1 7 時(shí) 的 電 樞 反 應(yīng)v 此時(shí)同步電機(jī)處于此時(shí)同步電機(jī)處于發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，僅輸出運(yùn)行狀態(tài)，僅輸出有功有功功率到電功率到電網(wǎng)。網(wǎng)。軸軸電電樞樞反反應(yīng)應(yīng)。，作作用用在在交交軸軸，

20、稱稱為為交交滯滯后后特特點(diǎn)點(diǎn)： 901faFF同方向。同方向。與與同方向，同方向，與與結(jié)論：時(shí)空矢量圖上，結(jié)論：時(shí)空矢量圖上，AafAIFF10 Page: 29 Date:2022-5-5）時(shí)的電樞反應(yīng)）時(shí)的電樞反應(yīng)（滯后滯后二、二、 90900 EIv此時(shí)同步電機(jī)處于此時(shí)同步電機(jī)處于發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，僅輸出運(yùn)行狀態(tài)，僅輸出感性無感性無功功功率功率到電網(wǎng)。到電網(wǎng)。磁作用。磁作用。反相位，電樞反應(yīng)起去反相位，電樞反應(yīng)起去與與由于由于軸電樞反應(yīng)。軸電樞反應(yīng)。，作用在直軸，稱為直，作用在直軸，稱為直滯后滯后特點(diǎn)：特點(diǎn)：11180fafaFFFF AXCYZBA相 軸時(shí) 軸B相 軸C相 軸A相

21、軸時(shí) 軸時(shí) 間 矢 量 圖A相 軸時(shí) 軸dFf1qA 相 時(shí) 空 矢 量 圖E0 AIAIBE0 CICE0 BIE0Faa0EEaF圖 1 2 - 1 8 時(shí) 的 電 樞 反 應(yīng)NSdqnPage: 30 Date:2022-5-5v 對于接在電網(wǎng)上的同步發(fā)電機(jī)，由于對于接在電網(wǎng)上的同步發(fā)電機(jī)，由于電網(wǎng)電壓電網(wǎng)電壓必必須保持不變，要求氣隙合成磁場近似保持不變。增須保持不變，要求氣隙合成磁場近似保持不變。增大直流勵(lì)磁（過勵(lì)）所引起的電樞反應(yīng)必然是起去大直流勵(lì)磁（過勵(lì)）所引起的電樞反應(yīng)必然是起去磁作用的，也就是說處于磁作用的，也就是說處于過勵(lì)過勵(lì)運(yùn)行狀態(tài)的同步電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的同步電機(jī)將向電網(wǎng)輸送將

22、向電網(wǎng)輸送感性感性無功功率。無功功率。）時(shí)的電樞反應(yīng)）時(shí)的電樞反應(yīng)（滯后滯后二、二、 90900 EIPage: 31 Date:2022-5-5）時(shí)的電樞反應(yīng)）時(shí)的電樞反應(yīng)（滯后滯后三、三、 1801800 EIA相軸時(shí)軸時(shí)間矢量圖A相軸時(shí)軸dFf1qA 相時(shí)空矢量圖E0AIAIBE0CICE0BIE0Faa0EEaF圖12-19 時(shí)的電樞反應(yīng)v 此時(shí)同步電機(jī)處于此時(shí)同步電機(jī)處于電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，僅從電網(wǎng)吸收運(yùn)行狀態(tài)，僅從電網(wǎng)吸收有功有功功功率。率。軸軸電電樞樞反反應(yīng)應(yīng)。，作作用用在在交交軸軸，稱稱為為交交超超前前特特點(diǎn)點(diǎn)： 901faFFPage: 32 Date:2022-5-5）時(shí)

23、的電樞反應(yīng)）時(shí)的電樞反應(yīng)（超前超前四、四、 90900 EIIBE0CICE0BIE0Faa0EEaF圖12-20 時(shí)的電樞反應(yīng)A相軸時(shí)軸時(shí)間矢量圖A相軸時(shí)軸dFf1qA 相時(shí)空矢量圖E0AIAv此時(shí)同步電機(jī)處于此時(shí)同步電機(jī)處于發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，僅輸出運(yùn)行狀態(tài)，僅輸出容性無容性無功功功率功率到電網(wǎng)。到電網(wǎng)。磁作用。磁作用。同相位，電樞反應(yīng)起助同相位，電樞反應(yīng)起助與與由于由于稱為直軸電樞反應(yīng)。稱為直軸電樞反應(yīng)。同相位，作用在直軸，同相位，作用在直軸，與與特點(diǎn)：特點(diǎn)：11fafaFFFFPage: 33 Date:2022-5-5）時(shí)的電樞反應(yīng)）時(shí)的電樞反應(yīng)（超前超前四、四、 90900 EI

24、v 對于接在電網(wǎng)上的同步發(fā)電機(jī)，由于對于接在電網(wǎng)上的同步發(fā)電機(jī)，由于電網(wǎng)電壓電網(wǎng)電壓必必須保持不變，要求氣隙合成磁場近似保持不變。減須保持不變，要求氣隙合成磁場近似保持不變。減小直流勵(lì)磁（欠勵(lì)）所引起的電樞反應(yīng)必然是起助小直流勵(lì)磁（欠勵(lì)）所引起的電樞反應(yīng)必然是起助磁作用的，也就是說處于磁作用的，也就是說處于欠勵(lì)欠勵(lì)運(yùn)行狀態(tài)的同步電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的同步電機(jī)將向電網(wǎng)輸送將向電網(wǎng)輸送容性容性無功功率。無功功率。Page: 34 Date:2022-5-5五、一般情況下的電樞反應(yīng)五、一般情況下的電樞反應(yīng)可以把電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢分解為兩個(gè)分量：可以把電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢分解為兩個(gè)分量：交軸分量：滯后為發(fā)電機(jī)運(yùn)行、超前

25、為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行；交軸分量：滯后為發(fā)電機(jī)運(yùn)行、超前為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行；直軸分量：去磁為過勵(lì)狀態(tài)、助磁為欠勵(lì)狀態(tài)。直軸分量：去磁為過勵(lì)狀態(tài)、助磁為欠勵(lì)狀態(tài)。A相軸時(shí)軸時(shí)間矢量圖A相軸時(shí)軸dFf1qA 相時(shí)空矢量圖E0AIAIBE0CICE0BIE0FaF圖12-21 0時(shí)的電樞反應(yīng)FadFaqIdIqPage: 35 Date:2022-5-5v 結(jié)論：同步電機(jī)的運(yùn)行方式可以由內(nèi)功率因數(shù)角結(jié)論：同步電機(jī)的運(yùn)行方式可以由內(nèi)功率因數(shù)角來判斷。轉(zhuǎn)子磁場超前于定子磁場時(shí)（來判斷。轉(zhuǎn)子磁場超前于定子磁場時(shí)（-/2 /2），同步電機(jī)作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，定子磁場超前于），同步電機(jī)作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，定子磁場超前于轉(zhuǎn)子磁場時(shí)（轉(zhuǎn)

26、子磁場時(shí)（/2 xa x 。Page: 44 Date:2022-5-50 a 0E EI x I jax I j 90 Uar I3、隱極發(fā)電機(jī)的相量圖、隱極發(fā)電機(jī)的相量圖i )(0 jxrIUEEEaa Page: 45 Date:2022-5-53、隱極發(fā)電機(jī)的相量圖、隱極發(fā)電機(jī)的相量圖Page: 46 Date:2022-5-5隱極發(fā)電機(jī)的簡化相量圖隱極發(fā)電機(jī)的簡化相量圖Page: 47 Date:2022-5-5二、考慮磁路飽和時(shí)的分析方法二、考慮磁路飽和時(shí)的分析方法1fF0EaFFEaEE磁磁路路飽飽和和v 步驟步驟1、求合成磁勢、求合成磁勢 F2、查、查磁化曲線磁化曲線得氣隙磁通

27、得氣隙磁通 3、求合成電動(dòng)勢、求合成電動(dòng)勢E4、求端電壓、求端電壓UPage: 48 Date:2022-5-5第六節(jié)第六節(jié) 凸極同步發(fā)電機(jī)的分析方法凸極同步發(fā)電機(jī)的分析方法v 問題：凸極同步電機(jī)氣隙不均勻，各點(diǎn)磁問題：凸極同步電機(jī)氣隙不均勻，各點(diǎn)磁阻不相同。同一電樞磁動(dòng)勢作用在氣隙的不阻不相同。同一電樞磁動(dòng)勢作用在氣隙的不同位置，其所遇到的磁阻是不同的。分析電同位置，其所遇到的磁阻是不同的。分析電樞反應(yīng)時(shí)，不但要知道電樞磁動(dòng)勢的大小和樞反應(yīng)時(shí)，不但要知道電樞磁動(dòng)勢的大小和空間位置，而且要求出不同位置的磁阻，而空間位置，而且要求出不同位置的磁阻，而求氣隙不同位置的磁阻是非常困難的。求氣隙不同位

28、置的磁阻是非常困難的。aaaaaEBHFI v 隱極同步發(fā)電機(jī)的分析方法隱極同步發(fā)電機(jī)的分析方法I？ Page: 49 Date:2022-5-5第六節(jié)第六節(jié) 凸極同步發(fā)電機(jī)的分析方法凸極同步發(fā)電機(jī)的分析方法一、雙反應(yīng)理論一、雙反應(yīng)理論v 方法：把電樞磁動(dòng)勢分解為分別作用在直方法：把電樞磁動(dòng)勢分解為分別作用在直軸和交軸的兩個(gè)分量，它們又分別在電樞繞軸和交軸的兩個(gè)分量，它們又分別在電樞繞組中感應(yīng)出電樞反應(yīng)電動(dòng)勢。組中感應(yīng)出電樞反應(yīng)電動(dòng)勢。v注意：由于氣隙不均勻，交直軸注意：由于氣隙不均勻，交直軸磁通密度磁通密度分布波將不是正弦波。分布波將不是正弦波。 aqaaqaqadaadadEFFIIEFF

29、II coscossinsinPage: 50 Date:2022-5-5二、電路方程和等效電路二、電路方程和等效電路)(0 jxrIUEEEEaaqad Page: 51 Date:2022-5-5三、直軸與交軸電樞反應(yīng)電抗和同步電抗三、直軸與交軸電樞反應(yīng)電抗和同步電抗1、直軸電樞反應(yīng)電抗、直軸電樞反應(yīng)電抗adadadadaddEBBFI11 其中：其中：addadBkB 1 ：直軸電樞磁通：直軸電樞磁通密度分布曲線的波形密度分布曲線的波形系數(shù)，與磁極的尺寸系數(shù)，與磁極的尺寸有關(guān)。有關(guān)。dkPage: 52 Date:2022-5-5考慮到相位關(guān)系，可以得到：考慮到相位關(guān)系，可以得到：dad

30、adIjxE pkklkmfNxdNad21204 其中：其中：adxk ddNadIpkklkmfNE 21204用同隱極機(jī)一樣的分析方法可以求得：用同隱極機(jī)一樣的分析方法可以求得：Page: 53 Date:2022-5-52、交軸電樞反應(yīng)電抗、交軸電樞反應(yīng)電抗aqaqaqaqaqqEBBFI11 其中：其中：aqqaqBkB 1kq：交軸電樞磁通密：交軸電樞磁通密度分布曲線的波形系度分布曲線的波形系數(shù)，與磁極的尺寸有數(shù)，與磁極的尺寸有關(guān)。關(guān)。v 注意：注意：baq是假設(shè)氣隙是假設(shè)氣隙均勻均勻的情況下，的情況下， faq所所對應(yīng)的磁通密度波，是一個(gè)假想的波形。對應(yīng)的磁通密度波，是一個(gè)假想的

31、波形。Page: 54 Date:2022-5-5考慮到相位關(guān)系，可以得到：考慮到相位關(guān)系，可以得到：qaqaqIjxE pkklkmfNxqNaq21204 其中：其中：aqxk qqNaqIpkklkmfNE 21204同理可以求得：同理可以求得：Page: 55 Date:2022-5-5四、凸極電機(jī)的相量圖四、凸極電機(jī)的相量圖)(0 jxrIUxI jxI jEaaqqadd )()(0aqqaddaxxI jxxI jr IUE qqddaxI jxI jr IU qaqddxI jr IUxxI jE )(0如何確定如何確定 和和 ？dIqI必須先確定必須先確定 的相位！的相位！0

32、E與與 同相位同相位0EPage: 56 Date:2022-5-5d 軸q 軸0E)(qddxxI j qx I jar IdII qEqqxI jddxI jqIU四、凸極電機(jī)的相量圖四、凸極電機(jī)的相量圖Page: 57 Date:2022-5-5四、凸極電機(jī)的相量圖四、凸極電機(jī)的相量圖Page: 58 Date:2022-5-5實(shí)題演練：實(shí)題演練：1、一臺凸極同步發(fā)電機(jī)有以下參數(shù)、一臺凸極同步發(fā)電機(jī)有以下參數(shù) ：x , xad , xd , xaq 它它 們們 之之 間間 的的 大小大小關(guān)系是：關(guān)系是：_2、凸極同步發(fā)電機(jī)，以下幾種情況，直軸同步電抗、凸極同步發(fā)電機(jī)，以下幾種情況，直軸同

33、步電抗xd的數(shù)值怎樣變化：的數(shù)值怎樣變化：A：電樞繞組匝數(shù)減少，則：電樞繞組匝數(shù)減少，則xd數(shù)值數(shù)值_B：電機(jī)氣隙減小，則：電機(jī)氣隙減小，則xd數(shù)值數(shù)值_C：電機(jī)鐵心飽和程度提高，則：電機(jī)鐵心飽和程度提高，則xd數(shù)值數(shù)值_D：激磁繞組匝數(shù)增加，則：激磁繞組匝數(shù)增加，則xd數(shù)值數(shù)值_E：電機(jī)轉(zhuǎn)速增加，則：電機(jī)轉(zhuǎn)速增加，則xd數(shù)值數(shù)值_3、同步發(fā)電機(jī)帶電阻電感性負(fù)載運(yùn)行，卸去負(fù)載后，呈、同步發(fā)電機(jī)帶電阻電感性負(fù)載運(yùn)行，卸去負(fù)載后，呈_（去磁、（去磁、助磁）作用的電樞反應(yīng)將隨著電樞電流同時(shí)消失，因此端電壓就會(huì)助磁）作用的電樞反應(yīng)將隨著電樞電流同時(shí)消失，因此端電壓就會(huì)_（下降、上升）。（下降、上升）。

34、4、三相同步發(fā)電機(jī)空載時(shí)建立額定電壓、三相同步發(fā)電機(jī)空載時(shí)建立額定電壓U0?，F(xiàn)加上純電阻對稱負(fù)載，頻?，F(xiàn)加上純電阻對稱負(fù)載，頻率不變，激磁電流不變，端電壓為率不變，激磁電流不變，端電壓為U，則：，則： A： U0 U B： U0 = U C： U0 UPage: 59 Date:2022-5-5第七節(jié)第七節(jié) 電樞繞組的漏抗電樞繞組的漏抗互磁通互磁通槽漏磁通槽漏磁通端部漏磁通端部漏磁通電樞漏磁通電樞漏磁通高次諧波磁通高次諧波磁通基波磁通基波磁通諧波漏抗諧波漏抗電樞漏抗電樞漏抗Page: 60 Date:2022-5-5第八節(jié)第八節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的空載、短路和負(fù)載特性同步發(fā)電機(jī)的空載、短路和負(fù)載特性

35、一、空載特性一、空載特性 E0 = f ( If )v 空載特性曲線可以通過實(shí)驗(yàn)的方法求得。空載特性曲線可以通過實(shí)驗(yàn)的方法求得。v 方法：調(diào)節(jié)方法：調(diào)節(jié) If ，逐點(diǎn)測量，逐點(diǎn)測量 If 和和 E0 ，繪制空，繪制空載特性曲線。載特性曲線。v 注意：注意：1、 If 必須單向改變；必須單向改變；2、轉(zhuǎn)速要保持恒定；、轉(zhuǎn)速要保持恒定；3、E0為相電勢。為相電勢。Page: 61 Date:2022-5-5由于磁滯效應(yīng)，單向增大電流和單向減小電由于磁滯效應(yīng)，單向增大電流和單向減小電流所測得的曲線并不重合，以磁化曲線的下流所測得的曲線并不重合，以磁化曲線的下降分支經(jīng)過校正后作為空載特性曲線。降分支經(jīng)

36、過校正后作為空載特性曲線。Page: 62 Date:2022-5-5典型的空載特性典型的空載特性 If *0.51.01.52.02.53.03.5E0*0.581.01.211.331.401.461.51v 作用：作用： 指導(dǎo)電機(jī)的設(shè)計(jì)指導(dǎo)電機(jī)的設(shè)計(jì) 檢查繞組對稱性檢查繞組對稱性v 飽和系數(shù)：飽和系數(shù)：aback 2 . 1 Page: 63 Date:2022-5-5二、短路特性二、短路特性 Ik = f ( If )v 短路時(shí)電機(jī)內(nèi)部各物理量之間的關(guān)系：短路時(shí)電機(jī)內(nèi)部各物理量之間的關(guān)系：sskjxEZEIU000 短路電流滯后于空載電動(dòng)勢短路電流滯后于空載電動(dòng)勢 90，只有直軸分，只

37、有直軸分量，電樞反應(yīng)為量，電樞反應(yīng)為去磁去磁作用，磁路作用，磁路不飽和不飽和。kaffkakIFFFIIFIEF 1v 結(jié)論：短路特性為過原點(diǎn)的一條結(jié)論：短路特性為過原點(diǎn)的一條直線直線Page: 64 Date:2022-5-5三、負(fù)載特性三、負(fù)載特性 I = K，cos= K 時(shí)的時(shí)的U = f ( If )v 不同不同 I 和和cos對應(yīng)的負(fù)對應(yīng)的負(fù)載特性曲線的形狀不同，載特性曲線的形狀不同，除了除了I = 0 的空載特性外，的空載特性外，零功率因數(shù)曲線（感性負(fù)零功率因數(shù)曲線（感性負(fù)載特性曲線）也是一條重載特性曲線）也是一條重要的負(fù)載特性曲線。要的負(fù)載特性曲線。v 所謂零功率因數(shù)曲線就所謂

38、零功率因數(shù)曲線就是當(dāng)是當(dāng) I = IN ,= 90, cos= 0 時(shí)的時(shí)的U = f ( If )Page: 65 Date:2022-5-5= 90的相量圖如下圖所示（略去的相量圖如下圖所示（略去 ra ） ： IxEIxEUFkFFsadadf0v 從相量圖可以看出：從相量圖可以看出：E0 和和U 同相位，則磁同相位，則磁動(dòng)勢和電動(dòng)勢間的關(guān)系都為動(dòng)勢和電動(dòng)勢間的關(guān)系都為代數(shù)代數(shù)關(guān)系：關(guān)系：Page: 66 Date:2022-5-5通過空載特性曲線求零功率因數(shù)特性曲線通過空載特性曲線求零功率因數(shù)特性曲線空載特性空載特性Ean ffFIom 01、作、作adadfFkImn 2、作、作 x

39、IabN 3、作、作 FIonf 則則UxIEbnN 則則4、作、作 ，則，則c點(diǎn)在點(diǎn)在 零功率因數(shù)特性上。零功率因數(shù)特性上。ombc/5、平移三角形、平移三角形abc得整條零功率因數(shù)特性曲線得整條零功率因數(shù)特性曲線零功率因數(shù)特性零功率因數(shù)特性電抗三角形電抗三角形Page: 67 Date:2022-5-51、電樞接、電樞接純感性純感性負(fù)載；負(fù)載；2、同時(shí)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流和負(fù)載，使、同時(shí)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流和負(fù)載，使 I = IN ，記錄不同，記錄不同 If 下的發(fā)電機(jī)端電壓下的發(fā)電機(jī)端電壓 U ；3、連接各點(diǎn)成零功率因數(shù)特性曲線；、連接各點(diǎn)成零功率因數(shù)特性曲線；v 對于大容量電機(jī)，沒有合適的負(fù)載，可以用

40、簡單對于大容量電機(jī)，沒有合適的負(fù)載，可以用簡單的方法確定兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)的方法確定兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn) e 點(diǎn)和點(diǎn)和 c 點(diǎn)。點(diǎn)。 e點(diǎn)：三相穩(wěn)態(tài)短路，測點(diǎn)：三相穩(wěn)態(tài)短路，測 Ik = IN 時(shí)的時(shí)的If 。 c點(diǎn)：電樞接點(diǎn)：電樞接額定電壓額定電壓電網(wǎng)，調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)和勵(lì)電網(wǎng)，調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)和勵(lì)磁電流，使發(fā)電機(jī)運(yùn)行在過勵(lì)狀態(tài)，在磁電流，使發(fā)電機(jī)運(yùn)行在過勵(lì)狀態(tài)，在 I = IN ，P = 0 時(shí)測時(shí)測 If 。通過實(shí)驗(yàn)求零功率因數(shù)特性曲線通過實(shí)驗(yàn)求零功率因數(shù)特性曲線Page: 68 Date:2022-5-5實(shí)題演練：實(shí)題演練：1、三相同步發(fā)電機(jī)短路特性是一條直線，原因是：、三相同步發(fā)電機(jī)短路特性是一條直線，原因是：_

41、A：激磁電流小使磁路不飽和：激磁電流小使磁路不飽和 B：電樞反應(yīng)去磁作用使磁路不飽和：電樞反應(yīng)去磁作用使磁路不飽和C：同步電抗氣隙大使得磁路不飽和：同步電抗氣隙大使得磁路不飽和2、三相同步發(fā)電機(jī)短路運(yùn)行時(shí)，其電樞反應(yīng)性質(zhì)是、三相同步發(fā)電機(jī)短路運(yùn)行時(shí)，其電樞反應(yīng)性質(zhì)是_的，的，此時(shí)電機(jī)的磁路此時(shí)電機(jī)的磁路_，短路特性曲線是一條，短路特性曲線是一條_。3、同步發(fā)電機(jī)帶純感性負(fù)載時(shí)，負(fù)載電流滯后端電壓、同步發(fā)電機(jī)帶純感性負(fù)載時(shí)，負(fù)載電流滯后端電壓_度，忽略電度，忽略電樞電阻，此時(shí)空載電動(dòng)勢與端電壓樞電阻，此時(shí)空載電動(dòng)勢與端電壓_。4、同步發(fā)電機(jī)短路時(shí)，電機(jī)磁路處于、同步發(fā)電機(jī)短路時(shí)，電機(jī)磁路處于_（

42、飽和、不飽和）狀（飽和、不飽和）狀態(tài)，因此其磁勢和磁通間為態(tài)，因此其磁勢和磁通間為_（線性、非線性）關(guān)系。（線性、非線性）關(guān)系。Page: 69 Date:2022-5-5第九節(jié)第九節(jié) 同步發(fā)電機(jī)參數(shù)的測定同步發(fā)電機(jī)參數(shù)的測定一、同步電抗的測定一、同步電抗的測定1、不飽和不飽和同步電抗的測定同步電抗的測定v 原理：同步發(fā)電機(jī)短路時(shí)電樞反應(yīng)為去磁作用，原理：同步發(fā)電機(jī)短路時(shí)電樞反應(yīng)為去磁作用，磁路不飽和。此時(shí)：磁路不飽和。此時(shí)：s0 xI jEk v 可以通過可以通過 E0 = f ( If ) 和和 Ik = f ( If ) 求求 xs 。v 注意：由于短路電流滯后電動(dòng)勢注意：由于短路電流滯

43、后電動(dòng)勢90，也就是只，也就是只有直軸分量，電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢作用在直軸，對于凸有直軸分量，電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢作用在直軸，對于凸極電機(jī)，此時(shí)的極電機(jī)，此時(shí)的 xs 即為即為 xd ，而，而 xq 需要通過其它方需要通過其它方法測定。法測定。 Page: 70 Date:2022-5-5v步驟：步驟： 將短路特性和空載特性畫在同一坐標(biāo)上。將短路特性和空載特性畫在同一坐標(biāo)上。 查得查得同一同一 If 所對應(yīng)的所對應(yīng)的 E0和和 Ik 。 通過通過 xs = E0 / Ik 求求 xs 。Page: 71 Date:2022-5-52、飽和飽和同步電抗的測定同步電抗的測定v 原理：同步發(fā)電機(jī)帶原理：同步發(fā)電

44、機(jī)帶純感性純感性負(fù)載時(shí)，負(fù)載時(shí)，E0 U = Ixs ,可以通過空載特性曲線可以通過空載特性曲線 E0 = f ( If ) 和零功率因數(shù)特和零功率因數(shù)特性曲線性曲線 U = f ( If ) 求飽和同步電抗求飽和同步電抗 xs 。abcaUUEUxIIUxxNNNsNNNss 0*v 注意：必須在對應(yīng)端注意：必須在對應(yīng)端電壓為電壓為UN 的的 If 下計(jì)算。下計(jì)算。Page: 72 Date:2022-5-5二、短路比二、短路比v 定義定義1：空載時(shí)使空載電動(dòng)勢為：空載時(shí)使空載電動(dòng)勢為 UN 的勵(lì)磁電流，的勵(lì)磁電流，與短路時(shí)使短路電流為與短路時(shí)使短路電流為 IN 的勵(lì)磁電流之間的比值。的勵(lì)磁

45、電流之間的比值?？梢酝ㄟ^可以通過 E0 = f ( If ) 和和 Ik = f ( If ) 求得：求得：NfkNfKIIUIk 0NkII0 v 定義定義2：有額定勵(lì)磁電流時(shí)：有額定勵(lì)磁電流時(shí)的短路電流，與額定電流之的短路電流，與額定電流之間的比值。間的比值。Page: 73 Date:2022-5-5kkNNNkdkCIICUIIEx100000* 短路比與同步電抗的關(guān)系短路比與同步電抗的關(guān)系v 短路比略大于同步電抗的倒數(shù)。短路比略大于同步電抗的倒數(shù)。v 短路比是同步電機(jī)的重要參數(shù)，短路比是同步電機(jī)的重要參數(shù)，kk 大，大，xd 小，負(fù)小，負(fù)載變化引起的端電壓變化小，穩(wěn)定性高；但是氣隙載

46、變化引起的端電壓變化小，穩(wěn)定性高；但是氣隙大，轉(zhuǎn)子額定勵(lì)磁安匝和用銅量大，造價(jià)高。大，轉(zhuǎn)子額定勵(lì)磁安匝和用銅量大，造價(jià)高。v kk 小，則正好相反。小，則正好相反。v 汽輪機(jī)汽輪機(jī) kk 在在0.5 0.7之間，水輪機(jī)轉(zhuǎn)子散熱條件之間，水輪機(jī)轉(zhuǎn)子散熱條件較好，對穩(wěn)定性要求較高，較好，對穩(wěn)定性要求較高，kk一般在一般在1.0 1.4之間。之間。Page: 74 Date:2022-5-5三、漏抗的測定和保梯電抗三、漏抗的測定和保梯電抗1、漏抗的測定、漏抗的測定v 原理：同步發(fā)電機(jī)帶原理：同步發(fā)電機(jī)帶純感性純感性負(fù)載時(shí)，端電負(fù)載時(shí)，端電壓與空載電動(dòng)勢壓與空載電動(dòng)勢同相位同相位，電動(dòng)勢間的關(guān)系為，電

47、動(dòng)勢間的關(guān)系為代數(shù)關(guān)系，即代數(shù)關(guān)系，即 E = U + I x 。如果已知。如果已知空載空載特性和零功率因數(shù)特性，可以通過它們求取特性和零功率因數(shù)特性，可以通過它們求取漏抗。漏抗。Page: 75 Date:2022-5-5v步驟：步驟： (1) 在零功率特性上確定額定端電壓在零功率特性上確定額定端電壓UN對應(yīng)的點(diǎn)對應(yīng)的點(diǎn) c ；(2) 過過 c 點(diǎn)作直線點(diǎn)作直線 cd 平行橫軸。平行橫軸。cd = oe ；(3) 過過 d 點(diǎn)作點(diǎn)作 oa的平行線，交空載特性于的平行線，交空載特性于 a 點(diǎn)；點(diǎn)；(4) 過過 a 點(diǎn)作點(diǎn)作 ab 垂直垂直 cd ；(5) 由由 ab = INx求得求得 x 。

48、Page: 76 Date:2022-5-52、保梯電抗、保梯電抗v 理論上，理論上，a 點(diǎn)和點(diǎn)和 c 點(diǎn)有相同的氣隙點(diǎn)有相同的氣隙合成合成磁動(dòng)勢，磁動(dòng)勢，它們的氣隙磁通密度也是一樣的。實(shí)際上，由于它們的氣隙磁通密度也是一樣的。實(shí)際上，由于 c 點(diǎn)點(diǎn)勵(lì)磁勵(lì)磁磁動(dòng)勢大于磁動(dòng)勢大于 a 點(diǎn)勵(lì)磁磁動(dòng)勢，使得零功率負(fù)點(diǎn)勵(lì)磁磁動(dòng)勢，使得零功率負(fù)載時(shí)轉(zhuǎn)子磁極間的漏磁通比空載時(shí)的大，氣隙磁通載時(shí)轉(zhuǎn)子磁極間的漏磁通比空載時(shí)的大，氣隙磁通比較小。為了獲得同樣的氣隙磁通，必須增大勵(lì)磁比較小。為了獲得同樣的氣隙磁通，必須增大勵(lì)磁磁動(dòng)勢。磁動(dòng)勢。Page: 77 Date:2022-5-52、保梯電抗、保梯電抗v 對

49、于對于實(shí)測實(shí)測的零功率因數(shù)曲線的零功率因數(shù)曲線 3，應(yīng)用前述的方法，應(yīng)用前述的方法求求 x，則作出的電抗三角形為，則作出的電抗三角形為 a?b?c?，漏抗壓降為漏抗壓降為a?b?，由此算出的漏抗將大于前述的由此算出的漏抗將大于前述的 x，為了區(qū)別，把，為了區(qū)別，把a(bǔ)?b?c?稱為保梯三角形，用稱為保梯三角形，用 a?b?求出的電抗稱為保梯電求出的電抗稱為保梯電抗，用抗，用 xp表示。即表示。即 INxp = a?b? 。Page: 78 Date:2022-5-5四、轉(zhuǎn)差法測不飽和四、轉(zhuǎn)差法測不飽和 xd 和和 xqv 方法：原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子以接近同步速（方法：原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子以接近同步速（s 1

50、%）旋轉(zhuǎn)，勵(lì)磁繞組開路，定子外加三相對稱電壓（大旋轉(zhuǎn)，勵(lì)磁繞組開路，定子外加三相對稱電壓（大小：?。?%5%UN ，相序與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相符）。用示波，相序與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相符）。用示波器拍攝定子端電壓和電流波形。器拍攝定子端電壓和電流波形。v 原理：此時(shí)定子磁場與轉(zhuǎn)子有一個(gè)低速的相對運(yùn)原理：此時(shí)定子磁場與轉(zhuǎn)子有一個(gè)低速的相對運(yùn)動(dòng)，則定子磁場軸線交替地與轉(zhuǎn)子的直軸和交軸相動(dòng)，則定子磁場軸線交替地與轉(zhuǎn)子的直軸和交軸相重合。定子磁場與直軸重合時(shí)，對應(yīng)的電抗為重合。定子磁場與直軸重合時(shí)，對應(yīng)的電抗為xd ，此時(shí)電抗最大，定子電流最小，線路壓降最小，端此時(shí)電抗最大，定子電流最小，線路壓降最小，端電壓最大。定子磁場

51、與交軸重合時(shí)情況則相反。根電壓最大。定子磁場與交軸重合時(shí)情況則相反。根據(jù)定子端電壓和電流波形可以求得據(jù)定子端電壓和電流波形可以求得xd 和和 xq 。Page: 79 Date:2022-5-5 maxminminmaxIUxIUxqd四、轉(zhuǎn)差法測不飽和四、轉(zhuǎn)差法測不飽和 xd 和和 xqPage: 80 Date:2022-5-5實(shí)題演練：實(shí)題演練：1、利用三相同步發(fā)電機(jī)利用三相同步發(fā)電機(jī)_特性曲線和特性曲線和_特性曲線可特性曲線可以測定不飽和同步電抗；利用三相同步發(fā)電機(jī)以測定不飽和同步電抗；利用三相同步發(fā)電機(jī)_特性曲線和特性曲線和_特性曲線可以測定飽和同步電抗。特性曲線可以測定飽和同步電抗。2、同步電機(jī)的短路比是一個(gè)重要參數(shù)，當(dāng)發(fā)電機(jī)有較大短路比時(shí)，其、同步電機(jī)的短路比是一個(gè)重要參數(shù)，當(dāng)發(fā)電機(jī)有較大短路比時(shí)，其xd _ （較大、較?。ㄝ^大、較?。?，負(fù)載引起的端電壓的變化則，負(fù)載引起的端電壓的變化則_，穩(wěn)，穩(wěn)定性定性_（較差、較好）。（較差、較好）。Page: 81 Date:2022-5-5第十節(jié)第十節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特性同步發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特性一、外特性一、外特性KKIf cos，)(IfU 時(shí)