電機(jī)學(xué)-第六章-同步電機(jī)-上課講義課件

電機(jī)學(xué)

ElectricMachinery（第6章同步電機(jī)）電機(jī)學(xué)

ElectricMachinery（第6章同步6.1同步電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

同步電機(jī)的特點(diǎn)與用途

同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式

同步電機(jī)的冷卻方式

同步電機(jī)的額定值

同步電機(jī)的勵磁方式6.1同步電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)同步電機(jī)的特點(diǎn)與用一、同步電機(jī)的特點(diǎn)與用途同步電機(jī)與異步電機(jī)的根本區(qū)別：旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子通入直流電流勵磁同步電機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)：是轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度必須與定子磁場的旋轉(zhuǎn)速度嚴(yán)格同步。同步電機(jī)主要用途：發(fā)電機(jī)。此外還可作為調(diào)相機(jī)，補(bǔ)償電網(wǎng)中的無功功率。SNneaebecIf一、同步電機(jī)的特點(diǎn)與用途同步電機(jī)與異步電機(jī)的根本區(qū)別：旋轉(zhuǎn)的二、同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式同步電機(jī)有旋轉(zhuǎn)電樞式和旋轉(zhuǎn)磁極式兩種結(jié)構(gòu)。一般多采用旋轉(zhuǎn)磁極式結(jié)構(gòu)，根據(jù)磁極形狀可分為隱極和凸極兩種型式。

凸極同步電機(jī)氣隙不均勻，適合于中速或低速旋轉(zhuǎn)場合

隱極同步電機(jī)在不考慮齒槽效應(yīng)時，氣隙均勻，適合于高速旋轉(zhuǎn)場合二、同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式同步電機(jī)有旋轉(zhuǎn)電樞式和旋轉(zhuǎn)磁極隱極同步電機(jī)結(jié)構(gòu)實(shí)物圖大型汽輪發(fā)電機(jī)定子鐵心槽汽輪發(fā)電機(jī)完工后的定子汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子加工隱極同步電機(jī)結(jié)構(gòu)實(shí)物圖大型汽輪發(fā)電機(jī)定子鐵心槽汽輪發(fā)電機(jī)完工凸極同步電機(jī)凸極同步電機(jī)轉(zhuǎn)子由磁極、勵磁線圈、磁軛和阻尼繞組等部分構(gòu)成。凸極同步電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)與隱極同步電機(jī)或異步電機(jī)的基本相同，所不同的只是轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。凸極同步電機(jī)凸極同步電機(jī)轉(zhuǎn)子由磁極、勵磁線圈凸極同步電機(jī)結(jié)構(gòu)實(shí)物圖帶阻尼繞組的凸極同步電機(jī)轉(zhuǎn)子水輪發(fā)電機(jī)定子分段鐵心凸極同步電機(jī)結(jié)構(gòu)實(shí)物圖帶阻尼繞組的凸極同步電機(jī)轉(zhuǎn)子水輪發(fā)電機(jī)三、

同步電機(jī)的勵磁方式同步電機(jī)運(yùn)行時，必須在勵磁繞組中通入直流電流，建立勵磁磁場。將供給勵磁電流的整個裝置稱為勵磁系統(tǒng)。直流發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)靜止式交流整流勵磁系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)式交流整流勵磁系統(tǒng)三、同步電機(jī)的勵磁方式同步電機(jī)運(yùn)行時，必須四、

同步電機(jī)的冷卻方式隨著單機(jī)容量的不斷提高，大型同步電機(jī)的發(fā)熱和冷卻問題日趨嚴(yán)重，冷卻方式也不斷改進(jìn)。同步電機(jī)的冷卻方式主要有以下幾種?？諝饫鋮s氫氣冷卻水冷卻超導(dǎo)發(fā)電機(jī)四、同步電機(jī)的冷卻方式隨著單機(jī)容量的不斷五、同步電機(jī)的額定值額定電壓UN：電機(jī)額定運(yùn)行時定子的線電壓（V或kV）額定電流IN：電機(jī)額定運(yùn)行時定子的線電流（A）額定功率因數(shù)：電機(jī)額定運(yùn)行時的功率因數(shù)額定效率ηN：電機(jī)額定運(yùn)行時的效率額定頻率f(Hz)額定勵磁電流IfN(A)額定勵磁電壓UfN(V)額定功率PN：電機(jī)額定運(yùn)行時的輸出功率（kW或MW）對發(fā)電機(jī)為額定輸出有功電功率

對電動機(jī)是軸上輸出的額定機(jī)械功率額定轉(zhuǎn)速nN：電機(jī)額定運(yùn)行時的轉(zhuǎn)速五、同步電機(jī)的額定值額定電壓UN：電機(jī)額定運(yùn)行時定子的線電壓6.2同步電機(jī)的運(yùn)行原理同步發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行同步電機(jī)的電樞反應(yīng)隱極同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行凸極同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行6.2同步電機(jī)的運(yùn)行原理同步發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行同步電機(jī)的電一、同步發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行同步發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行是指同步發(fā)電機(jī)被原動機(jī)拖動到同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子勵磁繞組通入直流勵磁電流而定子繞組開路時的運(yùn)行工況。一、同步發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行同步發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行是指同步發(fā)電機(jī)被原動1.空載感應(yīng)電動勢的大小與頻率基波電動勢：E0=4.44fNkN1Φ0n速旋轉(zhuǎn)主磁通Φ0漏磁通Φfσ定子感應(yīng)電勢eabcn感應(yīng)電勢勵磁電流磁動勢1.空載感應(yīng)電動勢的大小與頻率基波電動勢：E0=4.44f2.空載電動勢與勵磁電流的關(guān)系電機(jī)磁路的飽和系數(shù)當(dāng)轉(zhuǎn)子以恒定轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)時，為磁路的磁化特性與曲線相似(成比例)2.空載電動勢與勵磁電流的關(guān)系電機(jī)磁路的飽和系數(shù)當(dāng)轉(zhuǎn)子以恒3.相位關(guān)系若轉(zhuǎn)子以恒定速度旋轉(zhuǎn)，取轉(zhuǎn)子與某相相軸相交時作參考，勵磁電流If磁動勢Ff(基波分量)隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角速度ω相軸直軸(d軸)oω時軸與定子某相交鏈磁通不計(jì)磁滯效應(yīng)選取相軸為時軸n用空間矢量表示同相位感應(yīng)電動勢可以用時間向量表示為3.相位關(guān)系若轉(zhuǎn)子以恒定速度旋轉(zhuǎn)，取轉(zhuǎn)子與某相相軸相交時二、

同步電機(jī)的電樞反應(yīng)IfFf隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為n基波E0（）接三相對稱負(fù)載三相對稱電流iabc(f)旋轉(zhuǎn)磁勢基波(電樞磁勢)與在空間相對靜止，聯(lián)合建立氣隙磁場BδФδ電樞繞組感應(yīng)電動勢E

δ電樞反應(yīng)：電樞電流產(chǎn)生的磁動勢對勵磁磁場的影響1.定義二、同步電機(jī)的電樞反應(yīng)IfFf隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)基波E0（2.電樞反應(yīng)的性質(zhì)當(dāng)取任一相繞組軸線作為時間參考軸，設(shè)三相對稱負(fù)載時，相電流I滯后于相角。若在t＝0時，轉(zhuǎn)子勵磁磁動勢正向軸線（d軸）超前參考相軸線90o（電角度），則各時－空矢量如圖所示。

根據(jù)交流電機(jī)繞組理論磁動勢原理，電樞三相電流產(chǎn)生的合成旋轉(zhuǎn)磁動勢基波矢量與重合。2.電樞反應(yīng)的性質(zhì)當(dāng)取任一相繞組軸線作為時間參(1)ψ=0o時(負(fù)載為純阻性)

Fa=Faq,與Ff1正交，為交磁性質(zhì)(2)ψ=90o時(負(fù)載為純感性)

Fa=－Fad,與Ff1反向，為去磁性質(zhì)(1)ψ=0o時(負(fù)載為純阻性)(2)ψ=90o時(負(fù)載為純(3)0<ψ<90o時(負(fù)載為感性)

FaFad，與Ff1反向，去磁性質(zhì)Faq，與Ff1正交，交磁性質(zhì)(4)－90o<ψ<0o時(負(fù)載為容性)

FaFad，與Ff1同向，助磁性質(zhì)Faq，與Ff1正交，交磁性質(zhì)(3)0<ψ<90o時(負(fù)載為感性)FaFad，與Ff(1)隱極同步電機(jī)3.分析方法不飽和時，求出氣隙均勻，處于任意位置上，產(chǎn)生的氣隙磁場Ba大小相同，故可直接由：飽和時，磁場不滿足線性疊加條件，但是磁動勢可以疊加先由求得合成氣隙磁動勢，再由求出或。(1)隱極同步電機(jī)3.分析方法不飽和時，求出(2)凸極同步電機(jī)－雙反應(yīng)理論凸極電機(jī)氣隙不均勻，處于不同位置，產(chǎn)生的氣隙磁場Ba不同，處于d，q軸上時，分別產(chǎn)生出如圖所示的磁動勢：(2)凸極同步電機(jī)－雙反應(yīng)理論凸極電機(jī)氣隙雙反應(yīng)理論：當(dāng)處于任意位置且不計(jì)飽和時：分解或分解氣隙合成磁場：雙反應(yīng)理論：當(dāng)處于任意位置且不計(jì)飽和時：分解或分三、隱極同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行假設(shè)條件：不考慮飽和轉(zhuǎn)子勵磁電流定子三相電流不考慮飽和三、隱極同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行假設(shè)條件：不考慮飽和轉(zhuǎn)子勵磁電流1.電路圖If三相對稱取一相分析Xa：電樞反應(yīng)電抗，Xσ：漏電抗Xt：隱極同步電機(jī)的同步電抗1.電路圖If三相對稱Xa：電樞反應(yīng)電抗，Xσ：漏電抗2.相量圖考慮飽和時，求解方法：先求合成磁勢（折算到勵磁磁勢），再利用空載特性（磁化曲線）求2.相量圖考慮飽和時，求解方法：先求合成磁勢（折算到勵磁磁四、凸極同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行1.不計(jì)飽和四、凸極同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行1.不計(jì)飽和與隱極同步電機(jī)相似，可以得到一相等效電路為：Xd=Xσ+XadXq=Xσ+Xaq由得到：與隱極同步電機(jī)相似，可以得到一相等效電路為：Xd=Xσ+Xa四、凸極同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行2.考慮飽和計(jì)及飽和后，疊加原理不能應(yīng)用，氣隙合成磁場由合成磁動勢來決定，即交、直軸各自的合成磁動勢及感應(yīng)電動勢可分別根據(jù)實(shí)際飽和情況由空載特性求取。四、凸極同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行2.考慮飽和計(jì)

6.3同步電機(jī)的基本運(yùn)行特性空載特性短路特性零功率因數(shù)負(fù)載特性同步發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)參數(shù)的計(jì)算與測定方法外特性及電壓調(diào)整率Xd、Xq

的低轉(zhuǎn)差測試法6.3同步電機(jī)的基本運(yùn)行特性空載特性短路特性零功一、空載特性Ia=0，n=nN時，U0＝f(If)曲線和相似一、空載特性Ia=0，n=nN時，U0＝f(If)二、短路特性n=nN，U=0(三相穩(wěn)態(tài)短路)時,短路電流Ik與與勵磁電流If的關(guān)系Ik=f(If)

Fad∝Fa∝IFδ∝Eδ∝IFf=Fδ′+Fad′∝IIf∝I，即Ik=f(If)是直線二、短路特性n=nN，U=0(三相穩(wěn)態(tài)短路)時,三、零功率因數(shù)負(fù)載特性負(fù)載特性U=f(If)：在n=nN、I=常數(shù)、=常數(shù)的條件下，端電壓U與勵磁電流If之間的關(guān)系曲線其中，當(dāng)＝0時U=f(If)的關(guān)系稱為零功率因數(shù)負(fù)載特性三、零功率因數(shù)負(fù)載特性負(fù)載特性U=f(If)：在n=nN、Fa＝Fad純?nèi)ゴ抛饔?/p>

I不變，特性三角形不變空載時，負(fù)載I

增加，F(xiàn)a′增加，要保持U＝UNφ，必須增加If△AEF稱為特性三角形，其中：Fa＝Fad純?nèi)ゴ抛饔肐不變，特性三角形不變空載時四、外特性及電壓調(diào)整率n=nN、If=常數(shù)、cos=常數(shù)時，U=f(I)的關(guān)系曲線稱為外特性。電流I

引起電壓U

變化的原因：電樞反應(yīng)影響定子漏阻抗壓降影響電壓調(diào)整率：四、外特性及電壓調(diào)整率n=nN、If=常數(shù)、cos=常磁路不飽和時，IX

σ在線性段：1）作直線OB；五、同步發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)參數(shù)的計(jì)算與測定方法1.由空載和零功率因數(shù)特性確定定子Xδ,Ifa(Ffa)三角形A'

B'

C'為所求的特性三角形。由空載與零功率因數(shù)特性兩特性之間存在特性三角形的關(guān)系，確定Xσ,Ifa(Ffa)IX

σFfa2）過UN作直線平行于x軸，交零功率因素曲線于A'，取A'O'=AO3）過O'作OB的平行線O'B'，BUN磁路不飽和時，IXσ在線性段：五、同步發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)參數(shù)的2.利用空載特性和短路特性確定Xd的不飽和值已知U0=f(If),Ik=f(If),短路時，F(xiàn)δ很小，因此磁路不飽和，這樣可由氣隙線確定E0′。當(dāng)Ra≈0時，因?yàn)椋海ú伙柡椭担┰趫D中，由任意Ifk2.利用空載特性和短路特性確定Xd的不飽和值已知U0=f3.短路比空載額定電壓所對應(yīng)的勵磁電流If0勵磁下三相穩(wěn)態(tài)短路時的短路電流Ik0與額定電流IN之比。

Kc是同步發(fā)電機(jī)一個重要的性能、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)當(dāng)Kc小時，ku小，Xd大△U大，穩(wěn)定性差氣隙小，造價低，經(jīng)濟(jì)性好當(dāng)氣隙增加，Xd減小，Kc增加,電機(jī)性能變好，造價增高3.短路比空載額定電壓所對應(yīng)的勵磁電流If0勵磁下三相穩(wěn)態(tài)1）方法：將被測試同步發(fā)電機(jī)拖動到接近同步轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)差率小于0.01），將勵磁繞組開路，在定子側(cè)加額定頻率的相序與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向一致的三相對稱低電壓（0.02UN），測量定子電壓、電流與勵磁繞組電壓。六、Xd、Xq

的低轉(zhuǎn)差測試法2）原理：在If＝0時，E0=0Ra≈0n≠n1電樞磁場軸線與轉(zhuǎn)子直軸重合Iq＝0,Id＝I電樞磁場軸線與轉(zhuǎn)子交軸重合Id＝0,Iq＝I不同時刻，Xd>Xq,Id<Iq因?yàn)榇藭r外加電壓U很小，磁路不飽和，此法測得的Xd、Xq為不飽和值。1）方法：將被測試同步發(fā)電機(jī)拖動到接近同步轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)差率小于0投入并聯(lián)的條件和方法

功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程功角特性有功功率調(diào)節(jié)與靜態(tài)特性無功功率調(diào)節(jié)與V形曲線6.4

同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行投入并聯(lián)的條件和方法功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程功角特性有功功一、投入并聯(lián)的條件和方法(1)波形相同(2)頻率相同(3)幅值相同(4)相位相同(5)相序相同1.

并聯(lián)條件發(fā)電機(jī)端電壓與電網(wǎng)電壓滿足以下條件：一、投入并聯(lián)的條件和方法(1)波形相同1.并聯(lián)條件發(fā)電準(zhǔn)確同步法－直接接法接線圖向量圖直接接法：電機(jī)各端與電網(wǎng)同相端對應(yīng)，三燈泡同時亮、暗，當(dāng)燈泡亮、暗頻率很低并且燈泡變暗的瞬間為合閘的最佳時機(jī)。2.并聯(lián)方法準(zhǔn)確同步法－直接接法接線圖向量圖直接接法：電機(jī)各端與電網(wǎng)同相接線圖向量圖準(zhǔn)確同步法－交叉接法交叉接法：一相燈泡同端連接，另外兩組交叉連接，三組燈泡依次亮、暗，當(dāng)三組燈泡亮度旋轉(zhuǎn)速度很慢且第一組燈泡變暗的瞬間為合閘的最佳時機(jī)。接線圖向量圖準(zhǔn)確同步法－交叉接法交叉接法：一相燈泡同端連接，二、同步發(fā)電機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程原動機(jī)nP1P21.功率平衡方程對于隱極同步發(fā)電機(jī)：(輸入功率)(電磁功率)機(jī)械損耗鐵耗附加損耗定子繞組銅耗輸出電功率二、同步發(fā)電機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程原動機(jī)nP1P21.功兩邊除以機(jī)械角速度Ω空載損耗：驅(qū)動轉(zhuǎn)矩空載轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩則：2.轉(zhuǎn)矩平衡方程兩邊除以機(jī)械角速度Ω空載損耗：驅(qū)動轉(zhuǎn)矩空載轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩則：2忽略定子電阻時，因?yàn)?，所以可以忽略漏抗壓降，從圖中可以看出，稱為功率角三、功角特性忽略定子電阻時，因?yàn)殡[極同步發(fā)電機(jī)功角特性基本電磁功率附加電磁功率（磁阻功率）用標(biāo)么值表示為：三、功角特性隱極同步發(fā)電機(jī)功角特性基本電磁功率附加電磁功率（磁阻功率）用凸極同步發(fā)電機(jī)功角特性凸極電機(jī)功角特性的一般化表達(dá)式基本電磁功率附加電磁功率用標(biāo)么值表示為：三、功角特性凸極同步發(fā)電機(jī)功角特性凸極電機(jī)功角特性的一般化表達(dá)式基本電磁為分析簡便，以下都以隱極電機(jī)為例，并且不計(jì)飽和影響，忽略電樞電阻，視電網(wǎng)為“無窮大電網(wǎng)”，即U和f保持恒定。

要增加發(fā)電機(jī)輸出功率(有功功率)，就必須增加原動機(jī)輸入功率，使功率角θ增大。當(dāng)θ角增至90°，輸出電磁功率達(dá)最大值Pemmax時，若繼續(xù)增加輸入功率，則輸入和輸出之間的平衡關(guān)系被破壞，致使電機(jī)轉(zhuǎn)子不斷加速并最終失步。Pemmax

稱為極限功率。四、有功功率調(diào)節(jié)與靜態(tài)特性1.有功功率調(diào)節(jié)為分析簡便，以下都以隱極電機(jī)為例，并且不計(jì)飽假設(shè)電機(jī)原工作于A點(diǎn)，當(dāng)某種微小擾動使輸入有效功率增加?PT時，電機(jī)將平衡于B點(diǎn)，相應(yīng)的電磁功率也增加?PT。當(dāng)擾動消失后，電磁功率大于輸入有效功率，起制動作用，轉(zhuǎn)子減速，電機(jī)最后回到A平衡點(diǎn)。同理，可以分析出如果電機(jī)起始工作于C點(diǎn)，當(dāng)有微小擾動時，電機(jī)無法穩(wěn)定工作。2.靜態(tài)穩(wěn)定假設(shè)電機(jī)原工作于A點(diǎn)，當(dāng)某種微小擾動使輸入有效功率增加?PT穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域：。對隱極電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域?yàn)棣?lt;90°當(dāng)電網(wǎng)或原動機(jī)偶然發(fā)生微小擾動時，若在擾動消失后發(fā)電機(jī)能自行回復(fù)到原運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行，則稱發(fā)電機(jī)是靜態(tài)穩(wěn)定的；反之，就是不穩(wěn)定的。2.靜態(tài)穩(wěn)定穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域：。過載能力kM：最大電磁功率與額定功率之比整步功率系數(shù)其值越大，表明保持同步的能力越高，發(fā)電機(jī)的性能越好整步轉(zhuǎn)矩系數(shù)隱極電機(jī)凸極電機(jī)過載能力kM：最大電磁功率與額定功率之比整步功率由圖可以看出，E0的末端軌跡在直線CD上移動，I的末端軌跡在直線AB上移動。五、無功功率調(diào)節(jié)與V形曲線1.無功功率調(diào)節(jié)以隱極電機(jī)為例，忽略電樞電阻，輸出有功功率恒定由圖可以看出，E0的末端軌跡在直線CD上移動，I的末端軌跡在當(dāng)調(diào)節(jié)勵磁電流If時，E0變化，若cos

=1，則I最小，若If

增加，則E0增加，I增加，

滯后；若If

減小，則E0

減小，I增加，超前。由上述關(guān)系得到I=f(If)

的曲線稱為同步電動機(jī)的V形曲線。Imin2.V形曲線在不同的負(fù)載條件下，可以得到不同的V形曲線。當(dāng)調(diào)節(jié)勵磁電流If時，E0變化，若cos=1，6.5

同步電動機(jī)和調(diào)相機(jī)基本電磁關(guān)系同步電動機(jī)的無功功率調(diào)節(jié)同步電動機(jī)的起動和調(diào)速方法同步調(diào)相機(jī)的原理和特點(diǎn)6.5

同步電動機(jī)和調(diào)相機(jī)基本電磁關(guān)系同步電動機(jī)的從發(fā)電機(jī)狀態(tài)過渡到電動機(jī)狀態(tài)過程：

1.發(fā)電機(jī)狀態(tài)：轉(zhuǎn)子主極軸線沿轉(zhuǎn)向超前于氣隙合成磁場軸線，電磁轉(zhuǎn)矩為制動性質(zhì)。原動機(jī)輸入機(jī)械轉(zhuǎn)矩克服電磁轉(zhuǎn)矩，將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。一、基本電磁關(guān)系從發(fā)電機(jī)狀態(tài)過渡到電動機(jī)狀態(tài)過程：一、基本電磁關(guān)系

2.空載狀態(tài)：逐步減少原動機(jī)輸入功率，使轉(zhuǎn)子瞬時減速，θ角和電磁功率相應(yīng)減小。當(dāng)θ角減至零時，發(fā)電機(jī)變?yōu)榭蛰d，其輸入功率正好抵償空載損耗。2.空載狀態(tài)：逐步減少原動機(jī)輸入功率，使轉(zhuǎn)

3.電動機(jī)狀態(tài)：主極磁場落后于氣隙合成磁場，電磁轉(zhuǎn)矩為驅(qū)動性質(zhì)，電機(jī)進(jìn)入電動機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，將電網(wǎng)輸入的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。3.電動機(jī)狀態(tài)：主極磁場落后于氣隙合成磁場電動勢平衡方程與向量圖隱極機(jī)凸極機(jī)電動勢平衡方程與向量圖隱極機(jī)凸極機(jī)功角特性注意：電動機(jī)慣例—

U超前與E0時，功角為正。功率平衡方程功角特性二、無功功率調(diào)節(jié)(電動機(jī)）

電動機(jī)并在恒壓電網(wǎng)上運(yùn)行時，若P2恒定，且忽略電樞電阻損耗。1.矢量圖二、無功功率調(diào)節(jié)(電動機(jī)）電動機(jī)并在恒壓電網(wǎng)上同步電動機(jī)輸出有功功率P2恒定，改變勵磁電流可以調(diào)節(jié)其無功功率“正?！眲畲艜r功率因數(shù)cos

=1，電樞電流全部為有功電流，故數(shù)值最小勵磁電流小于正常勵磁值(欠勵)時，電動機(jī)功率因數(shù)cos

滯后，同步電動機(jī)相當(dāng)于感性負(fù)載，要從電網(wǎng)吸取滯后無功勵磁電流大于正常勵磁值(過勵)時，電動機(jī)功率因數(shù)cos

超前，同步電動機(jī)相當(dāng)于容性負(fù)載，要從電網(wǎng)吸取超前無功2.特點(diǎn)同步電動機(jī)輸出有功功率P2恒定，改變勵磁電流可以調(diào)節(jié)其無功同步電動機(jī)的V形曲線I=f(If)

：同步電動機(jī)在有功功率恒定、勵磁電流變化時，電樞電流隨勵磁電流變化的曲線在欠勵區(qū)，勵磁電流減小到一定數(shù)值時，電動機(jī)將失步，不能穩(wěn)定運(yùn)行（原因）利用同步電動機(jī)功率因數(shù)可調(diào)的特點(diǎn)，讓其工作于過勵狀態(tài)，從電網(wǎng)吸收容性無功，可以改善電網(wǎng)的無功平衡狀況，從而提高電網(wǎng)的功率因數(shù)和運(yùn)行性能及效益。改變勵磁可以調(diào)節(jié)電動機(jī)的功率因數(shù)3.V形曲線同步電動機(jī)的V形曲線I=f(If)：同步電動機(jī)在有功功率恒三、起動與調(diào)速1.起動方法同步電動機(jī)不能自起動，必須借助其它起動方法原因：定子旋轉(zhuǎn)磁場將以同步轉(zhuǎn)速相對于轉(zhuǎn)子磁場運(yùn)動，轉(zhuǎn)子上承受的是交變的脈振轉(zhuǎn)矩，平均值為零。常用起動方法輔助電動機(jī)起動變頻起動異步起動三、起動與調(diào)速1.起動方法同步電動機(jī)不能自起動，必須借助其*各種同步電動機(jī)的性能要求用途最大轉(zhuǎn)矩額定倍數(shù)全壓啟動時起動轉(zhuǎn)矩額定倍數(shù)牽入轉(zhuǎn)矩額定倍數(shù)起動電流額定倍數(shù)大型立式水泵1.80.41.06大型球磨機(jī)≥2.01.7~1.9≥0.9≤7大型軋鋼機(jī)≥2.8≥0.5≥0.7≤7鼓風(fēng)機(jī)2.0~2.821.06~7大型壓縮機(jī)≥1.8≥0.6≥0.5≤6.5*各種同步電動機(jī)的性能要求用途最大轉(zhuǎn)矩全壓啟動時起動轉(zhuǎn)矩牽2.同步電動機(jī)調(diào)速隨著電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，用同步電動機(jī)、特別是特種同步電動機(jī)(如永磁式同步電動機(jī)、磁阻式同步電動機(jī)、開關(guān)磁阻式同步電動機(jī)等)構(gòu)成高品質(zhì)交流變速傳動系統(tǒng)已成為調(diào)速研究領(lǐng)域的主要發(fā)展趨勢。同步電動機(jī)通常應(yīng)用于不需要調(diào)速的場合，少數(shù)情況下(如風(fēng)機(jī)、水泵的節(jié)能運(yùn)行)，需要兩至三種轉(zhuǎn)速，也都用變極方式實(shí)現(xiàn)。2.同步電動機(jī)調(diào)速隨著電力電子技術(shù)和計(jì)算四、調(diào)相機(jī)

2.用途：在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)裝上調(diào)相機(jī)，就地補(bǔ)償負(fù)載所需的感性無功功率，即吸收容性無功、發(fā)出感性無功，就能顯著提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性與供電質(zhì)量。1.原理：利用不帶機(jī)械負(fù)載的同步電動機(jī)改變勵磁可以調(diào)節(jié)功率因數(shù)的原理，并聯(lián)運(yùn)行于電網(wǎng)上提供感性無功功率，提高功率因數(shù)，降低線路壓降和損耗，提高發(fā)電設(shè)備的利用率和效率。四、調(diào)相機(jī)2.用途：在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)裝上調(diào)相機(jī)，就地補(bǔ)償負(fù)載所3.特點(diǎn)若輸出有功功率為零（忽略調(diào)相機(jī)本身的損耗），過勵時，電流超前電壓90°；欠勵時，電流滯后電壓90°電力系統(tǒng)在大多數(shù)情況下呈感性，故調(diào)相機(jī)通常都是在過勵狀態(tài)下運(yùn)行，作為無功功率電源，提供感性無功，改善電網(wǎng)功率因數(shù)，保持電網(wǎng)電壓穩(wěn)定只要調(diào)節(jié)勵磁電流，就能靈活地調(diào)節(jié)無功功率的性質(zhì)和大小3.特點(diǎn)若輸出有功功率為零（忽略調(diào)相機(jī)本身的損耗），過勵時電機(jī)學(xué)

ElectricMachinery（第6章同步電機(jī)）電機(jī)學(xué)

ElectricMachinery（第6章同步6.1同步電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

同步電機(jī)的特點(diǎn)與用途

同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式

同步電機(jī)的冷卻方式

同步電機(jī)的額定值

同步電機(jī)的勵磁方式6.1同步電機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)同步電機(jī)的特點(diǎn)與用一、同步電機(jī)的特點(diǎn)與用途同步電機(jī)與異步電機(jī)的根本區(qū)別：旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子通入直流電流勵磁同步電機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)：是轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度必須與定子磁場的旋轉(zhuǎn)速度嚴(yán)格同步。同步電機(jī)主要用途：發(fā)電機(jī)。此外還可作為調(diào)相機(jī)，補(bǔ)償電網(wǎng)中的無功功率。SNneaebecIf一、同步電機(jī)的特點(diǎn)與用途同步電機(jī)與異步電機(jī)的根本區(qū)別：旋轉(zhuǎn)的二、同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式同步電機(jī)有旋轉(zhuǎn)電樞式和旋轉(zhuǎn)磁極式兩種結(jié)構(gòu)。一般多采用旋轉(zhuǎn)磁極式結(jié)構(gòu)，根據(jù)磁極形狀可分為隱極和凸極兩種型式。

凸極同步電機(jī)氣隙不均勻，適合于中速或低速旋轉(zhuǎn)場合

隱極同步電機(jī)在不考慮齒槽效應(yīng)時，氣隙均勻，適合于高速旋轉(zhuǎn)場合二、同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)形式同步電機(jī)有旋轉(zhuǎn)電樞式和旋轉(zhuǎn)磁極隱極同步電機(jī)結(jié)構(gòu)實(shí)物圖大型汽輪發(fā)電機(jī)定子鐵心槽汽輪發(fā)電機(jī)完工后的定子汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子加工隱極同步電機(jī)結(jié)構(gòu)實(shí)物圖大型汽輪發(fā)電機(jī)定子鐵心槽汽輪發(fā)電機(jī)完工凸極同步電機(jī)凸極同步電機(jī)轉(zhuǎn)子由磁極、勵磁線圈、磁軛和阻尼繞組等部分構(gòu)成。凸極同步電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)與隱極同步電機(jī)或異步電機(jī)的基本相同，所不同的只是轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。凸極同步電機(jī)凸極同步電機(jī)轉(zhuǎn)子由磁極、勵磁線圈凸極同步電機(jī)結(jié)構(gòu)實(shí)物圖帶阻尼繞組的凸極同步電機(jī)轉(zhuǎn)子水輪發(fā)電機(jī)定子分段鐵心凸極同步電機(jī)結(jié)構(gòu)實(shí)物圖帶阻尼繞組的凸極同步電機(jī)轉(zhuǎn)子水輪發(fā)電機(jī)三、

同步電機(jī)的勵磁方式同步電機(jī)運(yùn)行時，必須在勵磁繞組中通入直流電流，建立勵磁磁場。將供給勵磁電流的整個裝置稱為勵磁系統(tǒng)。直流發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng)靜止式交流整流勵磁系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)式交流整流勵磁系統(tǒng)三、同步電機(jī)的勵磁方式同步電機(jī)運(yùn)行時，必須四、

同步電機(jī)的冷卻方式隨著單機(jī)容量的不斷提高，大型同步電機(jī)的發(fā)熱和冷卻問題日趨嚴(yán)重，冷卻方式也不斷改進(jìn)。同步電機(jī)的冷卻方式主要有以下幾種?？諝饫鋮s氫氣冷卻水冷卻超導(dǎo)發(fā)電機(jī)四、同步電機(jī)的冷卻方式隨著單機(jī)容量的不斷五、同步電機(jī)的額定值額定電壓UN：電機(jī)額定運(yùn)行時定子的線電壓（V或kV）額定電流IN：電機(jī)額定運(yùn)行時定子的線電流（A）額定功率因數(shù)：電機(jī)額定運(yùn)行時的功率因數(shù)額定效率ηN：電機(jī)額定運(yùn)行時的效率額定頻率f(Hz)額定勵磁電流IfN(A)額定勵磁電壓UfN(V)額定功率PN：電機(jī)額定運(yùn)行時的輸出功率（kW或MW）對發(fā)電機(jī)為額定輸出有功電功率

對電動機(jī)是軸上輸出的額定機(jī)械功率額定轉(zhuǎn)速nN：電機(jī)額定運(yùn)行時的轉(zhuǎn)速五、同步電機(jī)的額定值額定電壓UN：電機(jī)額定運(yùn)行時定子的線電壓6.2同步電機(jī)的運(yùn)行原理同步發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行同步電機(jī)的電樞反應(yīng)隱極同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行凸極同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行6.2同步電機(jī)的運(yùn)行原理同步發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行同步電機(jī)的電一、同步發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行同步發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行是指同步發(fā)電機(jī)被原動機(jī)拖動到同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子勵磁繞組通入直流勵磁電流而定子繞組開路時的運(yùn)行工況。一、同步發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行同步發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行是指同步發(fā)電機(jī)被原動1.空載感應(yīng)電動勢的大小與頻率基波電動勢：E0=4.44fNkN1Φ0n速旋轉(zhuǎn)主磁通Φ0漏磁通Φfσ定子感應(yīng)電勢eabcn感應(yīng)電勢勵磁電流磁動勢1.空載感應(yīng)電動勢的大小與頻率基波電動勢：E0=4.44f2.空載電動勢與勵磁電流的關(guān)系電機(jī)磁路的飽和系數(shù)當(dāng)轉(zhuǎn)子以恒定轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)時，為磁路的磁化特性與曲線相似(成比例)2.空載電動勢與勵磁電流的關(guān)系電機(jī)磁路的飽和系數(shù)當(dāng)轉(zhuǎn)子以恒3.相位關(guān)系若轉(zhuǎn)子以恒定速度旋轉(zhuǎn)，取轉(zhuǎn)子與某相相軸相交時作參考，勵磁電流If磁動勢Ff(基波分量)隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角速度ω相軸直軸(d軸)oω時軸與定子某相交鏈磁通不計(jì)磁滯效應(yīng)選取相軸為時軸n用空間矢量表示同相位感應(yīng)電動勢可以用時間向量表示為3.相位關(guān)系若轉(zhuǎn)子以恒定速度旋轉(zhuǎn)，取轉(zhuǎn)子與某相相軸相交時二、

同步電機(jī)的電樞反應(yīng)IfFf隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為n基波E0（）接三相對稱負(fù)載三相對稱電流iabc(f)旋轉(zhuǎn)磁勢基波(電樞磁勢)與在空間相對靜止，聯(lián)合建立氣隙磁場BδФδ電樞繞組感應(yīng)電動勢E

δ電樞反應(yīng)：電樞電流產(chǎn)生的磁動勢對勵磁磁場的影響1.定義二、同步電機(jī)的電樞反應(yīng)IfFf隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)基波E0（2.電樞反應(yīng)的性質(zhì)當(dāng)取任一相繞組軸線作為時間參考軸，設(shè)三相對稱負(fù)載時，相電流I滯后于相角。若在t＝0時，轉(zhuǎn)子勵磁磁動勢正向軸線（d軸）超前參考相軸線90o（電角度），則各時－空矢量如圖所示。

根據(jù)交流電機(jī)繞組理論磁動勢原理，電樞三相電流產(chǎn)生的合成旋轉(zhuǎn)磁動勢基波矢量與重合。2.電樞反應(yīng)的性質(zhì)當(dāng)取任一相繞組軸線作為時間參(1)ψ=0o時(負(fù)載為純阻性)

Fa=Faq,與Ff1正交，為交磁性質(zhì)(2)ψ=90o時(負(fù)載為純感性)

Fa=－Fad,與Ff1反向，為去磁性質(zhì)(1)ψ=0o時(負(fù)載為純阻性)(2)ψ=90o時(負(fù)載為純(3)0<ψ<90o時(負(fù)載為感性)

FaFad，與Ff1反向，去磁性質(zhì)Faq，與Ff1正交，交磁性質(zhì)(4)－90o<ψ<0o時(負(fù)載為容性)

FaFad，與Ff1同向，助磁性質(zhì)Faq，與Ff1正交，交磁性質(zhì)(3)0<ψ<90o時(負(fù)載為感性)FaFad，與Ff(1)隱極同步電機(jī)3.分析方法不飽和時，求出氣隙均勻，處于任意位置上，產(chǎn)生的氣隙磁場Ba大小相同，故可直接由：飽和時，磁場不滿足線性疊加條件，但是磁動勢可以疊加先由求得合成氣隙磁動勢，再由求出或。(1)隱極同步電機(jī)3.分析方法不飽和時，求出(2)凸極同步電機(jī)－雙反應(yīng)理論凸極電機(jī)氣隙不均勻，處于不同位置，產(chǎn)生的氣隙磁場Ba不同，處于d，q軸上時，分別產(chǎn)生出如圖所示的磁動勢：(2)凸極同步電機(jī)－雙反應(yīng)理論凸極電機(jī)氣隙雙反應(yīng)理論：當(dāng)處于任意位置且不計(jì)飽和時：分解或分解氣隙合成磁場：雙反應(yīng)理論：當(dāng)處于任意位置且不計(jì)飽和時：分解或分三、隱極同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行假設(shè)條件：不考慮飽和轉(zhuǎn)子勵磁電流定子三相電流不考慮飽和三、隱極同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行假設(shè)條件：不考慮飽和轉(zhuǎn)子勵磁電流1.電路圖If三相對稱取一相分析Xa：電樞反應(yīng)電抗，Xσ：漏電抗Xt：隱極同步電機(jī)的同步電抗1.電路圖If三相對稱Xa：電樞反應(yīng)電抗，Xσ：漏電抗2.相量圖考慮飽和時，求解方法：先求合成磁勢（折算到勵磁磁勢），再利用空載特性（磁化曲線）求2.相量圖考慮飽和時，求解方法：先求合成磁勢（折算到勵磁磁四、凸極同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行1.不計(jì)飽和四、凸極同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行1.不計(jì)飽和與隱極同步電機(jī)相似，可以得到一相等效電路為：Xd=Xσ+XadXq=Xσ+Xaq由得到：與隱極同步電機(jī)相似，可以得到一相等效電路為：Xd=Xσ+Xa四、凸極同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行2.考慮飽和計(jì)及飽和后，疊加原理不能應(yīng)用，氣隙合成磁場由合成磁動勢來決定，即交、直軸各自的合成磁動勢及感應(yīng)電動勢可分別根據(jù)實(shí)際飽和情況由空載特性求取。四、凸極同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行2.考慮飽和計(jì)

6.3同步電機(jī)的基本運(yùn)行特性空載特性短路特性零功率因數(shù)負(fù)載特性同步發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)參數(shù)的計(jì)算與測定方法外特性及電壓調(diào)整率Xd、Xq

的低轉(zhuǎn)差測試法6.3同步電機(jī)的基本運(yùn)行特性空載特性短路特性零功一、空載特性Ia=0，n=nN時，U0＝f(If)曲線和相似一、空載特性Ia=0，n=nN時，U0＝f(If)二、短路特性n=nN，U=0(三相穩(wěn)態(tài)短路)時,短路電流Ik與與勵磁電流If的關(guān)系Ik=f(If)

Fad∝Fa∝IFδ∝Eδ∝IFf=Fδ′+Fad′∝IIf∝I，即Ik=f(If)是直線二、短路特性n=nN，U=0(三相穩(wěn)態(tài)短路)時,三、零功率因數(shù)負(fù)載特性負(fù)載特性U=f(If)：在n=nN、I=常數(shù)、=常數(shù)的條件下，端電壓U與勵磁電流If之間的關(guān)系曲線其中，當(dāng)＝0時U=f(If)的關(guān)系稱為零功率因數(shù)負(fù)載特性三、零功率因數(shù)負(fù)載特性負(fù)載特性U=f(If)：在n=nN、Fa＝Fad純?nèi)ゴ抛饔?/p>

I不變，特性三角形不變空載時，負(fù)載I

增加，F(xiàn)a′增加，要保持U＝UNφ，必須增加If△AEF稱為特性三角形，其中：Fa＝Fad純?nèi)ゴ抛饔肐不變，特性三角形不變空載時四、外特性及電壓調(diào)整率n=nN、If=常數(shù)、cos=常數(shù)時，U=f(I)的關(guān)系曲線稱為外特性。電流I

引起電壓U

變化的原因：電樞反應(yīng)影響定子漏阻抗壓降影響電壓調(diào)整率：四、外特性及電壓調(diào)整率n=nN、If=常數(shù)、cos=常磁路不飽和時，IX

σ在線性段：1）作直線OB；五、同步發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)參數(shù)的計(jì)算與測定方法1.由空載和零功率因數(shù)特性確定定子Xδ,Ifa(Ffa)三角形A'

B'

C'為所求的特性三角形。由空載與零功率因數(shù)特性兩特性之間存在特性三角形的關(guān)系，確定Xσ,Ifa(Ffa)IX

σFfa2）過UN作直線平行于x軸，交零功率因素曲線于A'，取A'O'=AO3）過O'作OB的平行線O'B'，BUN磁路不飽和時，IXσ在線性段：五、同步發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)參數(shù)的2.利用空載特性和短路特性確定Xd的不飽和值已知U0=f(If),Ik=f(If),短路時，F(xiàn)δ很小，因此磁路不飽和，這樣可由氣隙線確定E0′。當(dāng)Ra≈0時，因?yàn)椋海ú伙柡椭担┰趫D中，由任意Ifk2.利用空載特性和短路特性確定Xd的不飽和值已知U0=f3.短路比空載額定電壓所對應(yīng)的勵磁電流If0勵磁下三相穩(wěn)態(tài)短路時的短路電流Ik0與額定電流IN之比。

Kc是同步發(fā)電機(jī)一個重要的性能、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)當(dāng)Kc小時，ku小，Xd大△U大，穩(wěn)定性差氣隙小，造價低，經(jīng)濟(jì)性好當(dāng)氣隙增加，Xd減小，Kc增加,電機(jī)性能變好，造價增高3.短路比空載額定電壓所對應(yīng)的勵磁電流If0勵磁下三相穩(wěn)態(tài)1）方法：將被測試同步發(fā)電機(jī)拖動到接近同步轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)差率小于0.01），將勵磁繞組開路，在定子側(cè)加額定頻率的相序與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向一致的三相對稱低電壓（0.02UN），測量定子電壓、電流與勵磁繞組電壓。六、Xd、Xq

的低轉(zhuǎn)差測試法2）原理：在If＝0時，E0=0Ra≈0n≠n1電樞磁場軸線與轉(zhuǎn)子直軸重合Iq＝0,Id＝I電樞磁場軸線與轉(zhuǎn)子交軸重合Id＝0,Iq＝I不同時刻，Xd>Xq,Id<Iq因?yàn)榇藭r外加電壓U很小，磁路不飽和，此法測得的Xd、Xq為不飽和值。1）方法：將被測試同步發(fā)電機(jī)拖動到接近同步轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)差率小于0投入并聯(lián)的條件和方法

功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程功角特性有功功率調(diào)節(jié)與靜態(tài)特性無功功率調(diào)節(jié)與V形曲線6.4

同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行投入并聯(lián)的條件和方法功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程功角特性有功功一、投入并聯(lián)的條件和方法(1)波形相同(2)頻率相同(3)幅值相同(4)相位相同(5)相序相同1.

并聯(lián)條件發(fā)電機(jī)端電壓與電網(wǎng)電壓滿足以下條件：一、投入并聯(lián)的條件和方法(1)波形相同1.并聯(lián)條件發(fā)電準(zhǔn)確同步法－直接接法接線圖向量圖直接接法：電機(jī)各端與電網(wǎng)同相端對應(yīng)，三燈泡同時亮、暗，當(dāng)燈泡亮、暗頻率很低并且燈泡變暗的瞬間為合閘的最佳時機(jī)。2.并聯(lián)方法準(zhǔn)確同步法－直接接法接線圖向量圖直接接法：電機(jī)各端與電網(wǎng)同相接線圖向量圖準(zhǔn)確同步法－交叉接法交叉接法：一相燈泡同端連接，另外兩組交叉連接，三組燈泡依次亮、暗，當(dāng)三組燈泡亮度旋轉(zhuǎn)速度很慢且第一組燈泡變暗的瞬間為合閘的最佳時機(jī)。接線圖向量圖準(zhǔn)確同步法－交叉接法交叉接法：一相燈泡同端連接，二、同步發(fā)電機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程原動機(jī)nP1P21.功率平衡方程對于隱極同步發(fā)電機(jī)：(輸入功率)(電磁功率)機(jī)械損耗鐵耗附加損耗定子繞組銅耗輸出電功率二、同步發(fā)電機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程原動機(jī)nP1P21.功兩邊除以機(jī)械角速度Ω空載損耗：驅(qū)動轉(zhuǎn)矩空載轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩則：2.轉(zhuǎn)矩平衡方程兩邊除以機(jī)械角速度Ω空載損耗：驅(qū)動轉(zhuǎn)矩空載轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩則：2忽略定子電阻時，因?yàn)?，所以可以忽略漏抗壓降，從圖中可以看出，稱為功率角三、功角特性忽略定子電阻時，因?yàn)殡[極同步發(fā)電機(jī)功角特性基本電磁功率附加電磁功率（磁阻功率）用標(biāo)么值表示為：三、功角特性隱極同步發(fā)電機(jī)功角特性基本電磁功率附加電磁功率（磁阻功率）用凸極同步發(fā)電機(jī)功角特性凸極電機(jī)功角特性的一般化表達(dá)式基本電磁功率附加電磁功率用標(biāo)么值表示為：三、功角特性凸極同步發(fā)電機(jī)功角特性凸極電機(jī)功角特性的一般化表達(dá)式基本電磁為分析簡便，以下都以隱極電機(jī)為例，并且不計(jì)飽和影響，忽略電樞電阻，視電網(wǎng)為“無窮大電網(wǎng)”，即U和f保持恒定。

要增加發(fā)電機(jī)輸出功率(有功功率)，就必須增加原動機(jī)輸入功率，使功率角θ增大。當(dāng)θ角增至90°，輸出電磁功率達(dá)最大值Pemmax時，若繼續(xù)增加輸入功率，則輸入和輸出之間的平衡關(guān)系被破壞，致使電機(jī)轉(zhuǎn)子不斷加速并最終失步。Pemmax

稱為極限功率。四、有功功率調(diào)節(jié)與靜態(tài)特性1.有功功率調(diào)節(jié)為分析簡便，以下都以隱極電機(jī)為例，并且不計(jì)飽假設(shè)電機(jī)原工作于A點(diǎn)，當(dāng)某種微小擾動使輸入有效功率增加?PT時，電機(jī)將平衡于B點(diǎn)，相應(yīng)的電磁功率也增加?PT。當(dāng)擾動消失后，電磁功率大于輸入有效功率，起制動作用，轉(zhuǎn)子減速，電機(jī)最后回到A平衡點(diǎn)。同理，可以分析出如果電機(jī)起始工作于C點(diǎn)，當(dāng)有微小擾動時，電機(jī)無法穩(wěn)定工作。2.靜態(tài)穩(wěn)定假設(shè)電機(jī)原工作于A點(diǎn)，當(dāng)某種微小擾動使輸入有效功率增加?PT穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域：。對隱極電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域?yàn)棣?lt;90°當(dāng)電網(wǎng)或原動機(jī)偶然發(fā)生微小擾動時，若在擾動消失后發(fā)電機(jī)能自行回復(fù)到原運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行，則稱發(fā)電機(jī)是靜態(tài)穩(wěn)定的；反之，就是不穩(wěn)定的。2.靜態(tài)穩(wěn)定穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域：。過載能力kM：最大電磁功率與額定功率之比整步功率系數(shù)其值越大，表明保持同步的能力越高，發(fā)電機(jī)的性能越好整步轉(zhuǎn)矩系數(shù)隱極電機(jī)凸極電機(jī)過載能力kM：最大電磁功率與額定功率之比整步功率由圖可以看出，E0的末端軌跡在直線CD上移動，I的末端軌跡在直線AB上移動。五、無功功率調(diào)節(jié)與V形曲線1.無功功率調(diào)節(jié)以隱極電機(jī)為例，忽略電樞電阻，輸出有功功率恒定由圖可以看出，E0的末端軌跡在直線CD上移動，I的末端軌跡在當(dāng)調(diào)節(jié)勵磁電流If時，E0變化，若cos

=1，則I最小，若If

增加，則E0增加，I增加，

滯后；若If

減小，則E0

減小，I增加，超前。由上述關(guān)系得到I=f(If)

的曲線稱為同步電動機(jī)的V形曲線。Imin2.V形曲線在不同的負(fù)載條件下，可以得到不同的V形曲線。當(dāng)調(diào)節(jié)勵磁電流If時，E0變化，若cos=1，6.5

同步電動機(jī)和調(diào)相機(jī)基本電磁關(guān)系同步電動機(jī)的無功功率調(diào)節(jié)同步電動機(jī)的起動和調(diào)速方法同步調(diào)相機(jī)的原理和特點(diǎn)6.5

同步電動機(jī)和調(diào)相機(jī)基本電磁關(guān)系同步電動機(jī)的從發(fā)電機(jī)狀態(tài)過渡到電動機(jī)狀態(tài)過程：