電機(jī)學(xué)第5章同步電機(jī)(20121011按新書修改)

電機(jī)學(xué)電氣工程學(xué)院2023/2/2河海大學(xué)2目錄第2章變壓器

第1章緒論

第5章同步電機(jī)第4章異步電機(jī)第3章交流電機(jī)的共同問(wèn)題第6章直流電機(jī)2023/2/2河海大學(xué)3第5章

同步電機(jī)

5.2同步電機(jī)的運(yùn)行原理

5.3（補(bǔ)）同步電機(jī)的分析方法

5.1同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

5.4同步電機(jī)的運(yùn)行特征

5.5同步電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行5.6同步電動(dòng)機(jī)與同步調(diào)相機(jī)

5.7同步電機(jī)的突然短路2023/2/2河海大學(xué)45.1同步電機(jī)的基本知識(shí)2023/2/2河海大學(xué)5第一節(jié)同步電機(jī)的基本知識(shí)定義：

同步電機(jī)是指電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速相同的交流電機(jī)。同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速為一.基本類型與用途：

⑴主要用來(lái)作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行；⑵也可作為電動(dòng)機(jī)應(yīng)用，一般使用在不需要調(diào)速的低速大功率機(jī)械中；⑶此外，可作為同步補(bǔ)償機(jī)，向電網(wǎng)輸送感性和容性無(wú)功功率。另外，從原動(dòng)機(jī)分：汽輪發(fā)電機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)…2023/2/2河海大學(xué)6第一節(jié)同步電機(jī)的基本知識(shí)二、同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)形式同步電機(jī)一般由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋和軸承等部件構(gòu)成。同步電機(jī)的定子和異步電機(jī)相同，定子鐵芯上有齒和槽，槽內(nèi)設(shè)置三相繞組。轉(zhuǎn)子上裝有磁極和勵(lì)磁繞組。同步電機(jī)的磁極通常裝在轉(zhuǎn)子上，而電樞繞組放在定子上，通常稱為旋轉(zhuǎn)磁極式電機(jī)。

旋轉(zhuǎn)磁極式電機(jī)同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子有凸極和隱極兩種結(jié)構(gòu)形式。用汽輪機(jī)作為原動(dòng)機(jī)來(lái)拖動(dòng)的稱為汽輪發(fā)電機(jī)，一般采用隱極式結(jié)構(gòu)；用水輪機(jī)作為原動(dòng)機(jī)來(lái)拖動(dòng)的稱為水輪發(fā)電機(jī)，一般采用凸極式結(jié)構(gòu)。同步電動(dòng)機(jī)、由內(nèi)燃機(jī)拖動(dòng)的同步發(fā)電機(jī)以及同步補(bǔ)償機(jī)大多做成凸極式。2023/2/2河海大學(xué)7第一節(jié)同步電機(jī)的基本知識(shí)二、同步電機(jī)的構(gòu)造特點(diǎn)（一）定子同步電機(jī)的定子大體上和異步電機(jī)相同，是由鐵芯、繞組、機(jī)座以及固定這些部分的其他構(gòu)件組成。（二）轉(zhuǎn)子（以同步發(fā)電機(jī)為例）1、汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)現(xiàn)代汽輪發(fā)電機(jī)一般都是二極的，同步轉(zhuǎn)速為3000或3600r/min。這是因?yàn)樘岣咿D(zhuǎn)速可以提高汽輪機(jī)的運(yùn)行效率，減小整個(gè)機(jī)組的尺寸、降低機(jī)組的造價(jià)。轉(zhuǎn)子不能做得過(guò)大，所以汽輪發(fā)電機(jī)的直徑較小，長(zhǎng)度較長(zhǎng)。汽輪發(fā)電機(jī)均為臥式結(jié)構(gòu)。2、水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)大型水輪發(fā)電機(jī)通常都是立式結(jié)構(gòu)，它的轉(zhuǎn)速低、極數(shù)多，要求轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，故其特點(diǎn)是直徑大、長(zhǎng)度短。2023/2/2河海大學(xué)8第一節(jié)同步電機(jī)的基本知識(shí)1、汽輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)現(xiàn)代汽輪發(fā)電機(jī)一般都是二極的，同步轉(zhuǎn)速為3000或3600r/min。提高轉(zhuǎn)速可以提高汽輪機(jī)的運(yùn)行效率，減小整個(gè)機(jī)組的尺寸、降低機(jī)組的造價(jià)。轉(zhuǎn)子不能做得過(guò)大，所以汽輪發(fā)電機(jī)的直徑較小，長(zhǎng)度較長(zhǎng)。汽輪發(fā)電機(jī)均為臥式結(jié)構(gòu)。2023/2/2河海大學(xué)9第一節(jié)同步電機(jī)的基本知識(shí)2、水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)

大型水輪發(fā)電機(jī)通常都是立式結(jié)構(gòu)它的轉(zhuǎn)速低、極數(shù)多，要求轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，故其特點(diǎn)是直徑大、長(zhǎng)度短。轉(zhuǎn)子磁極上套裝勵(lì)磁繞組極靴上有阻尼繞組2023/2/2河海大學(xué)102023/2/2河海大學(xué)11中國(guó)制造的30萬(wàn)千瓦雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)2023/2/2河海大學(xué)12同步電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)2023/2/2河海大學(xué)13隱極同步電機(jī)剖面圖2023/2/2河海大學(xué)14第一節(jié)同步電機(jī)的基本知識(shí)三、同步電機(jī)的額定值同步電機(jī)的額定值（名牌值）由以下幾種：（1）額定容量或額定功率（2）額定電壓是指同步電機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)其定子三相的線電壓（4）額定電流是指同步電機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)流過(guò)其定子繞組的線電流同步發(fā)電機(jī)同步電動(dòng)機(jī)同步調(diào)相機(jī)額定容量發(fā)電機(jī)出線端的額定視在功率（VA）轉(zhuǎn)軸上輸出的有效機(jī)械功率（W）發(fā)電機(jī)出線端輸出的無(wú)功功率（Var）額定功率發(fā)電機(jī)輸出的額定有功功率（W）2023/2/2河海大學(xué)15第一節(jié)同步電機(jī)的基本知識(shí)（4）額定功率因數(shù)是指同步電機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)。（5）額定效率是指額定運(yùn)行時(shí)的效率。（6）額定轉(zhuǎn)速和額定頻率是指同步電機(jī)運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速（r/min）和定子繞組中電流與電壓的工作頻率（Hz）。（7）額定勵(lì)磁電壓和額定勵(lì)磁電流是指同步電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)加到勵(lì)磁繞組上的直流電壓和電流。(對(duì)三相交流發(fā)電機(jī))(對(duì)三相交流電動(dòng)機(jī))2023/2/2河海大學(xué)16第二節(jié)同步電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)同步電機(jī)運(yùn)行時(shí)，必須在其轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組中通入直流電流，以便建立磁場(chǎng)，這個(gè)直流稱為勵(lì)磁電流，供給勵(lì)磁電流的整個(gè)系統(tǒng)稱為勵(lì)磁系統(tǒng)。勵(lì)磁系統(tǒng)是同步電機(jī)的重要組成部分，勵(lì)磁系統(tǒng)和勵(lì)磁元件的性能對(duì)電機(jī)的運(yùn)行性能有重要影響。

分類，勵(lì)磁系統(tǒng)主要有兩大類：一類是直流發(fā)電機(jī)作為勵(lì)磁電源的直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)；另一類是用整流裝置將交流變成直流后供給勵(lì)磁的交流勵(lì)磁機(jī)整流勵(lì)磁系統(tǒng)。2023/2/2河海大學(xué)17第二節(jié)同步電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)1、直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)直流勵(lì)磁機(jī)通常與同步發(fā)電機(jī)

同軸，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)起來(lái)以后，勵(lì)磁機(jī)就可以為其供給直流電流。最常用的是直流并勵(lì)發(fā)電機(jī)（如圖所示）；直流他勵(lì)發(fā)電機(jī)；直流復(fù)式勵(lì)磁發(fā)電機(jī)。2、交流勵(lì)磁機(jī)整流勵(lì)磁系統(tǒng)當(dāng)發(fā)電機(jī)容量較大時(shí)，由于換向困難不適宜采用直流勵(lì)磁機(jī)，這時(shí)一般采用交流勵(lì)磁機(jī)與整流裝置相配合來(lái)共同構(gòu)成勵(lì)磁系統(tǒng)。2023/2/2河海大學(xué)18第二節(jié)同步電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)根據(jù)裝置的放置位置可以分為靜止整流勵(lì)磁和旋轉(zhuǎn)整流勵(lì)磁兩種1）靜止整流勵(lì)磁靜止整流勵(lì)磁分為他勵(lì)式和自勵(lì)式兩種，下圖為他勵(lì)式靜止整流勵(lì)磁系統(tǒng)。1—發(fā)電機(jī)；2—交流主勵(lì)磁機(jī)；3—交流副勵(lì)磁機(jī)；4—硅整流機(jī)；5—可控硅整流機(jī)；6—自動(dòng)電壓調(diào)整器（主勵(lì)為100Hz同步發(fā)電機(jī)，副勵(lì)為500Hz中頻同步發(fā)電機(jī)）2023/2/2河海大學(xué)19第二節(jié)同步電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)他勵(lì)式靜止整流器勵(lì)磁系統(tǒng)原理：主勵(lì)(2)經(jīng)整流(4)向發(fā)電機(jī)(1)提供If;主勵(lì)的勵(lì)磁電流由副勵(lì)磁機(jī)(3)提供優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)行、維護(hù)方便，用硅整流代替換向器不僅提高了勵(lì)磁容量，而且大大提高了發(fā)電機(jī)運(yùn)行可靠性；缺點(diǎn)：接線設(shè)備復(fù)雜，起動(dòng)時(shí)需要另外的直流起勵(lì)電源向副勵(lì)磁機(jī)供給勵(lì)磁電流。

自勵(lì)式系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：便于維護(hù)，電壓穩(wěn)定性較高，動(dòng)態(tài)特性好。2023/2/2河海大學(xué)20第二節(jié)同步電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)2）旋轉(zhuǎn)整流勵(lì)磁

旋轉(zhuǎn)電樞式。交流主勵(lì)磁機(jī):電樞、整流裝置與主發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組均裝設(shè)在同一旋轉(zhuǎn)體上，不需要集電環(huán)和電刷裝置，所以這種系統(tǒng)又稱為無(wú)刷勵(lì)磁系統(tǒng)。

1—交流副勵(lì)磁機(jī)；2—交流主勵(lì)磁機(jī)；3—同步發(fā)電機(jī)；4—自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器2023/2/2河海大學(xué)21第二節(jié)同步電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)整流勵(lì)磁系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：由于取消了電刷和集電環(huán)，所以這種勵(lì)磁方式的運(yùn)行比較

可靠，維護(hù)簡(jiǎn)單，尤其適合于要求防燃、防爆的特殊場(chǎng)合。

缺點(diǎn)：發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路的滅磁時(shí)間常數(shù)較大，對(duì)迅速消除主發(fā)電機(jī)的內(nèi)部故障不利；轉(zhuǎn)子繞組保護(hù)困難。2023/2/2河海大學(xué)225.2同步電機(jī)的運(yùn)行原理2023/2/2河海大學(xué)23第三節(jié)同步電機(jī)的空載運(yùn)行1.同步發(fā)電機(jī)工作原理2023/2/2河海大學(xué)24第三節(jié)同步電機(jī)的空載運(yùn)行當(dāng)轉(zhuǎn)子以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，主磁場(chǎng)就在氣隙中形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，它“切割”對(duì)稱的三相定子繞組后，就將在定子繞組內(nèi)感應(yīng)出頻率為的一組對(duì)稱三相空載電動(dòng)勢(shì)：忽略高次諧波時(shí)，勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)的有效值為式中：為每極的主磁通量2023/2/2河海大學(xué)25第三節(jié)同步電機(jī)的空載運(yùn)行2、主磁通與漏磁通空載運(yùn)行時(shí)，電樞電流為零，僅有由勵(lì)磁電流所建立的主極磁場(chǎng)。主極磁通分為主磁通和主極漏磁通，主磁通所經(jīng)過(guò)的路徑稱為主磁路，包括：空氣隙、電樞齒、電樞軛、磁極極身和轉(zhuǎn)子軛五個(gè)部分。

主極磁通是否通過(guò)氣隙交鏈主磁通通過(guò)于定子繞住相交鏈主極漏磁通不通過(guò)僅與勵(lì)磁繞組相交鏈2023/2/2河海大學(xué)26第三節(jié)

同步電機(jī)的空載運(yùn)行3、電壓波形正弦畸變率改善發(fā)電機(jī)發(fā)出電勢(shì)波形的基本途徑：勵(lì)磁電流產(chǎn)生接近與正弦分布的氣隙磁密波形；定子每相繞組采用分布和短距線圈；三相繞組采用Y接法。恒量指標(biāo)：電壓波形正弦畸變率實(shí)際空載線電壓波形與正弦波形的偏差程度一般用電壓波形正弦畸變率來(lái)表示，即2023/2/2河海大學(xué)27第四節(jié)對(duì)稱負(fù)載時(shí)的電樞反應(yīng)1.電樞反應(yīng)空載：I≈0，F(xiàn)a≈0，氣隙磁場(chǎng)只由轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生；負(fù)載時(shí)：I≠0，F(xiàn)a≠0,Fa對(duì)Ff的影響稱電樞反應(yīng)電樞磁勢(shì)與轉(zhuǎn)子磁勢(shì)間的相對(duì)位置取決于負(fù)載電流的性質(zhì)。同步機(jī)空載電勢(shì)電機(jī)輸出電流之間的相角定義為內(nèi)功率因數(shù)角。時(shí)，時(shí)，電流滯后于；端電壓和之間的相位角稱為外功率因數(shù)角

。

下面將分析各種不同角時(shí)的電樞反應(yīng)。2023/2/2河海大學(xué)28第四節(jié)對(duì)稱負(fù)載時(shí)的電樞反應(yīng)

(簡(jiǎn)略)一、內(nèi)功率因數(shù)角

2023/2/2河海大學(xué)29第四節(jié)對(duì)稱負(fù)載時(shí)的電樞反應(yīng)Fa在交軸，所以稱交軸電樞反應(yīng)，因合成磁勢(shì)有增磁作用因?yàn)镮、E同相，所以不發(fā)無(wú)功功率

2023/2/2河海大學(xué)30第四節(jié)對(duì)稱負(fù)載時(shí)的電樞反應(yīng)二、內(nèi)功率因數(shù)角同步發(fā)電機(jī)的剖面簡(jiǎn)圖磁勢(shì)的空間展開圖直軸相軸，交軸直軸交軸A相軸2023/2/2河海大學(xué)31第四節(jié)對(duì)稱負(fù)載時(shí)的電樞反應(yīng)二、內(nèi)功率因數(shù)角時(shí)間相量圖時(shí)空矢量圖相軸交軸時(shí)軸直軸時(shí)軸2023/2/2河海大學(xué)32第四節(jié)對(duì)稱負(fù)載時(shí)的電樞反應(yīng)

2023/2/2河海大學(xué)33第四節(jié)對(duì)稱負(fù)載時(shí)的電樞反應(yīng)三、內(nèi)功率因數(shù)角同步發(fā)電機(jī)的剖面簡(jiǎn)圖磁勢(shì)的空間展開圖直軸相軸，交軸直軸交軸2023/2/2河海大學(xué)34第四節(jié)對(duì)稱負(fù)載時(shí)的電樞反應(yīng)三、內(nèi)功率因數(shù)角

Fa在交軸，所以稱交軸電樞反應(yīng)，因合成磁勢(shì)有增磁作用因?yàn)镮、E反相，所以不發(fā)無(wú)功功率2023/2/2河海大學(xué)35第四節(jié)對(duì)稱負(fù)載時(shí)的電樞反應(yīng)四、內(nèi)功率因數(shù)角同步發(fā)電機(jī)的剖面簡(jiǎn)圖磁勢(shì)的空間展開圖直軸相軸，交軸直軸交軸2023/2/2河海大學(xué)36第四節(jié)對(duì)稱負(fù)載時(shí)的電樞反應(yīng)四、內(nèi)功率因數(shù)角時(shí)間相量圖時(shí)空矢量圖時(shí)軸相軸，交軸時(shí)軸直軸2023/2/2河海大學(xué)37第四節(jié)對(duì)稱負(fù)載時(shí)的電樞反應(yīng)☆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(lái)判斷。同步電機(jī)作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)將較定子磁場(chǎng)超前

同步電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，定子磁場(chǎng)將較轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)超前2023/2/2河海大學(xué)385.3同步發(fā)電機(jī)的分析方法（補(bǔ)充）2023/2/2河海大學(xué)39第五節(jié)隱極同步發(fā)電機(jī)的分析方法一、電磁關(guān)系

當(dāng)不考慮磁路飽和現(xiàn)象時(shí)，認(rèn)為轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)與電樞磁場(chǎng)分別在定子繞組中感應(yīng)電勢(shì)。轉(zhuǎn)子感應(yīng)的電勢(shì)稱為空載電勢(shì)，用表示；電樞磁場(chǎng)感應(yīng)的電勢(shì)稱為電樞反應(yīng)電勢(shì)，用表示。電磁關(guān)系如下：2023/2/2河海大學(xué)40第五節(jié)隱極同步發(fā)電機(jī)的分析方法二、電路方程

三、等效電路等效電路，如右圖所示。隱極同步發(fā)電機(jī)在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的等效電路是簡(jiǎn)單的獨(dú)立回路，沒(méi)有次級(jí)側(cè)回路和其它耦合回路。2023/2/2河海大學(xué)41第五節(jié)隱極同步發(fā)電機(jī)的分析方法四、電樞反應(yīng)電抗

比例系數(shù)是與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)，稱為電樞反應(yīng)電抗。寫成相量形式：上式說(shuō)明了電樞反應(yīng)電抗的物理意義：可以把電樞反應(yīng)磁場(chǎng)在定子每相繞組中所感應(yīng)的電樞反應(yīng)電勢(shì)看成相電流所產(chǎn)生的一個(gè)電抗電壓降，這個(gè)電抗就是電樞反應(yīng)電抗。2023/2/2河海大學(xué)42第五節(jié)隱極同步發(fā)電機(jī)的分析方法五、同步電抗▲定子回路電壓平衡式改寫為

其中

為同步電抗

為同步阻抗▲實(shí)際應(yīng)用中主要關(guān)心同步電抗：在計(jì)算同步電機(jī)的各種性能時(shí)，一般僅需應(yīng)用同步電抗；測(cè)量同步電抗較為方便?！刃щ娐纷兓[極同步發(fā)電機(jī)的等效電路2023/2/2河海大學(xué)43第五節(jié)隱極同步發(fā)電機(jī)的分析方法六、隱極發(fā)電機(jī)的相量圖

同步電機(jī)的三個(gè)角：外功率因數(shù)角

內(nèi)功率因數(shù)角

功角2023/2/2河海大學(xué)44第六節(jié)凸極同步發(fā)電機(jī)的分析方法一、凸極同步電機(jī)的電樞反應(yīng)——雙反應(yīng)理論

由于凸極同步機(jī)的氣隙不均勻，氣隙各處的磁阻不同，在極面下的磁導(dǎo)大，兩極之間的磁導(dǎo)小，所以在分析電樞反應(yīng)時(shí)，采用雙反應(yīng)法，即把電樞基波磁動(dòng)勢(shì)分解為作用在直軸上的和作用在交軸上的，還可以將電樞電流分解為和，即2023/2/2河海大學(xué)45第六節(jié)凸極同步發(fā)電機(jī)的分析方法二、電磁關(guān)系當(dāng)不計(jì)磁路飽和現(xiàn)象時(shí)，在定子繞組中分別成立直軸電樞反應(yīng)電勢(shì)和交軸電樞反應(yīng)電勢(shì)。其基波分量不別記作和。2023/2/2河海大學(xué)46第六節(jié)凸極同步發(fā)電機(jī)的分析方法二、電路方程和等效電路則凸極同步發(fā)電機(jī)的定子繞組的電壓平衡式為2023/2/2河海大學(xué)47第六節(jié)凸極同步發(fā)電機(jī)的分析方法三、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、交軸電樞反應(yīng)電抗比例系數(shù)是與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)。其中：xad、xaq分別稱直軸電樞反應(yīng)電抗，交軸電樞反應(yīng)電抗2023/2/2河海大學(xué)48第六節(jié)凸極同步發(fā)電機(jī)的分析方法寫成相量形式：(2)直軸同步電抗和交軸同步電抗

設(shè)為定子每相漏抗，則可把漏抗與電樞反應(yīng)電抗合并，即

式中：稱之為直軸同步電抗，稱之為交軸同步電抗。2023/2/2河海大學(xué)49第六節(jié)凸極同步發(fā)電機(jī)的分析方法四、凸極發(fā)電機(jī)的相量圖1.定子繞組的電壓平衡式若把電樞反應(yīng)電勢(shì)看作是電抗壓降，則定子繞組的電壓平衡式為

或

另：隱極同步電機(jī)可看作凸極同步電機(jī)的特例來(lái)看。因?yàn)殡[極機(jī)的氣隙均勻，氣隙磁場(chǎng)波的波形系數(shù)。，只需要用一個(gè)參數(shù)來(lái)表示同步電抗。2023/2/2河海大學(xué)50第六節(jié)凸極同步發(fā)電機(jī)的分析方法2.的方向平衡方程中加、減2023/2/2河海大學(xué)51第六節(jié)凸極同步發(fā)電機(jī)的分析方法2.畫向量圖的步驟：凸極同步發(fā)電機(jī)的相量圖（過(guò)激時(shí)）2023/2/2河海大學(xué)525.4同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性（對(duì)應(yīng)教材5.3）2023/2/2河海大學(xué)53第七節(jié)同步發(fā)電機(jī)的空載、短路

和負(fù)載特性一、空載特性

同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子套組加上直流勵(lì)磁，電樞繞組開路，即為同步發(fā)電機(jī)的空載運(yùn)行。空載特性就是討論轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁電流和空載電勢(shì)的關(guān)系。因?yàn)榭蛰d電動(dòng)勢(shì)和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的每極磁通成正比，轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)成正比，因此只要選取不同的比例尺，和同步電機(jī)的磁化曲線是相同的。

空載特性可通過(guò)電機(jī)的磁路計(jì)算或?qū)嶒?yàn)測(cè)得，接線圖如右所示，

AV2023/2/2河海大學(xué)54第七節(jié)同步發(fā)電機(jī)的空載、短路

和負(fù)載特性一、空載特性

1.定義選取不同的比例尺，與同步電機(jī)的磁化曲線相同。2.測(cè)量空載特性可通過(guò)電機(jī)的磁路計(jì)算或?qū)嶒?yàn)測(cè)得，接線圖如右所示，

AV2023/2/2河海大學(xué)55第七節(jié)同步發(fā)電機(jī)的空載、短路

和負(fù)載特性磁滯回線0a為所求的空載特性，由剩磁所感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)，稱為剩磁電動(dòng)勢(shì)。存在剩磁，校正：向左平移oc。2023/2/2河海大學(xué)56第七節(jié)同步發(fā)電機(jī)的空載、短路

和負(fù)載特性典型的空載特征

開始一段實(shí)際上是一條直線，因?yàn)榇藭r(shí)很小，電機(jī)磁路中的鐵磁部分未飽和。If增大，逐漸飽和。飽和系數(shù)：E0*=1時(shí)：總磁勢(shì)與氣隙磁勢(shì)之比

空載特性曲線的用途：a.求取同步電機(jī)的參數(shù)和特性外；b,.在發(fā)電廠中測(cè)空載特性以檢查三相電樞繞組的對(duì)稱性。2023/2/2河海大學(xué)57第七節(jié)同步發(fā)電機(jī)的空載、短路和負(fù)載特性二、短路特性1、定義2、用途

說(shuō)明同步發(fā)電機(jī)的特性測(cè)定同步電機(jī)的參數(shù)3、短路特性

同步發(fā)電機(jī)在短路時(shí)的量相量圖。U＝0很小很小（很?。╇姍C(jī)磁路處于不飽和又，所以，短路特性為一直線（）。2023/2/2河海大學(xué)58第七節(jié)同步發(fā)電機(jī)的空載、短路和負(fù)載特性三、負(fù)載特性1。定義：

右圖為不同的和不同的時(shí)的負(fù)載特性，其中(1)空載特性，(2)零功率因數(shù)特性，通過(guò)零功率因數(shù)曲線和空載特性曲線可以求取飽和同步電抗及電樞電抗。2023/2/2河海大學(xué)59第八節(jié)同步發(fā)電機(jī)的參數(shù)及測(cè)定一、同步電抗的測(cè)定1、不飽和同步電抗的測(cè)定右圖1-空載特性,2-短路特性，不計(jì)電樞電阻，U=0時(shí)，隱極機(jī)：凸極機(jī)：因Ik滯后E090度,Iq=0,Id=Ik所以：

用近似，則這樣測(cè)得的同步電抗為不飽和同步電抗。對(duì)隱極機(jī)而言，所測(cè)定的同步電抗為；對(duì)凸極機(jī)而言，所測(cè)定的同步電抗為。2023/2/2河海大學(xué)60第八節(jié)同步發(fā)電機(jī)的參數(shù)及測(cè)定2、求飽和同步電抗純電感負(fù)載時(shí)，空載電動(dòng)勢(shì)、端電壓和同步電抗之間的代數(shù)關(guān)系為

右圖所示為空載特性和的零功率因數(shù)曲線。其中，，所以飽和同步電抗的標(biāo)么值為不飽和同步電抗比飽和同步電抗大得多。2023/2/2河海大學(xué)61第八節(jié)同步發(fā)電機(jī)的參數(shù)及測(cè)定二、短路比短路比：在空載時(shí)使空載電動(dòng)勢(shì)有額定值時(shí)的勵(lì)磁電流與在短路時(shí)使短路電流有額定值時(shí)的勵(lì)磁電流之比。

短路比與同步電抗有關(guān)，設(shè)為不飽和同步電抗，則從圖中可得，，則同步電抗的標(biāo)么值為2023/2/2河海大學(xué)62第八節(jié)同步發(fā)電機(jī)的參數(shù)及測(cè)定短路比大小與電機(jī)性能的關(guān)系（了解）一般，汽輪發(fā)電機(jī)較小:0.5~0.7水輪發(fā)電機(jī)較大:1.0~1.42023/2/2河海大學(xué)63第九節(jié)同步發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特性一、外特性

外特性是指當(dāng)，時(shí)，發(fā)電機(jī)的端電壓與電樞電流之間的關(guān)系曲線。右圖為不同功率因數(shù)的負(fù)載時(shí)同步發(fā)電機(jī)的外特性。由圖可見，感性負(fù)載和純電阻負(fù)載時(shí)，外特性下降；容性負(fù)載時(shí)，外特性上升。外特性即可以用直接負(fù)載法測(cè)取，亦可用作圖法求出。2023/2/2河海大學(xué)64第九節(jié)同步發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特性二、電壓變化率當(dāng)發(fā)電機(jī)的端電壓為額定值，并輸出額定負(fù)載(，)時(shí)，稱為同步發(fā)電機(jī)的額定工作狀態(tài)。如右圖所示，端電壓升高的數(shù)值用額定端電壓的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示就稱為同步發(fā)電機(jī)的電壓變化率，或稱為電壓調(diào)整率，用表示，即2023/2/2河海大學(xué)65第九節(jié)同步發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特性三、調(diào)整特性同步發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行情況下，當(dāng)端電壓和負(fù)載的功率因數(shù)一定時(shí)，表示負(fù)載電流和勵(lì)磁電流之間關(guān)系的曲線稱為調(diào)整特性，即

右圖表示了端電壓為額定，不同負(fù)載功率因數(shù)時(shí)的調(diào)節(jié)特性，調(diào)節(jié)特性的變化趨勢(shì)與外特性恰好相反。2023/2/2河海大學(xué)66第九節(jié)同步發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特性四、效率特性同步發(fā)電機(jī)的效率特性是指，，時(shí)，發(fā)電機(jī)的效率與輸出功率的關(guān)系即發(fā)電機(jī)的效率可以通過(guò)直接負(fù)載法和損耗法分析求出。用損耗法計(jì)算公式如下2023/2/2河海大學(xué)675.5同步發(fā)電機(jī)在大電網(wǎng)上運(yùn)行(書5.4)第11節(jié)隱極同步發(fā)電機(jī)的功角特性第12節(jié)凸極式同步發(fā)電機(jī)的功角特性第13節(jié)同步發(fā)電機(jī)的有功功率的調(diào)節(jié)第14節(jié)無(wú)功功率的調(diào)節(jié)和V形曲線第15節(jié)同步電動(dòng)機(jī)與同步補(bǔ)償機(jī)

第10節(jié)同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行2023/2/2河海大學(xué)68第10節(jié)同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行對(duì)供電的要求主要是：保證足夠的用電量，高的供電質(zhì)量（電壓和頻率為額定值），以及經(jīng)濟(jì)、可靠?！娏ο到y(tǒng)中有許多發(fā)電廠并聯(lián)供電，可以合理地利用動(dòng)力資源，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)有很大意義。同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行，是同步發(fā)電機(jī)最基本地運(yùn)行方式，研究和掌握它地運(yùn)行性能是有主要意義的。▲當(dāng)單臺(tái)發(fā)電機(jī)滿足U=const，f=const時(shí)，稱為無(wú)窮大電網(wǎng)或無(wú)窮大匯流排?！桨l(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行與變壓器并聯(lián)運(yùn)行的區(qū)別變壓器同步發(fā)電機(jī)初級(jí)、次級(jí)電壓必須相等，繞組阻抗決定負(fù)載電流的分配，負(fù)載電流能與容量成正比額定電壓、額定頻率相等，并聯(lián)后有共同的端電壓，空載電勢(shì)可不相同，同步電抗的數(shù)值不能決定負(fù)載電流的分配2023/2/2河海大學(xué)69第10節(jié)同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行一、并聯(lián)運(yùn)行的方法為了投入并聯(lián)所進(jìn)行的調(diào)節(jié)和操作過(guò)程稱為整步過(guò)程，有準(zhǔn)確整步法和自整步法兩種方法。1、準(zhǔn)確整步法把發(fā)電機(jī)調(diào)整到完全合乎投入并聯(lián)的條件，然后投入電網(wǎng)，叫做準(zhǔn)確整步法。最簡(jiǎn)單的同步指示器由三個(gè)同步指示燈組成，有直接接法和交叉接法兩種接法（見圖）。2023/2/2河海大學(xué)70第10節(jié)同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行直接接法的接線和相量圖VVV電網(wǎng)f待投入的發(fā)電機(jī)，fQ1231232023/2/2河海大學(xué)71第10節(jié)同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行交叉接法的接線和相量圖VVV電網(wǎng)f待投入的發(fā)電機(jī)，fA123ABCABCn1232023/2/2河海大學(xué)72第10節(jié)同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行2、自整步法自整步法的原理接線圖如下所示。投入的步驟：校驗(yàn)發(fā)電機(jī)的相序，把發(fā)電機(jī)拖動(dòng)到接近同步轉(zhuǎn)速；勵(lì)磁繞組經(jīng)限流電阻短路；把發(fā)電機(jī)投入電網(wǎng)，再立即加上直流勵(lì)磁；自動(dòng)牽入同步。優(yōu)點(diǎn)：投入迅速，不需增添復(fù)雜的裝置；缺點(diǎn)：投入時(shí)定子電流沖擊稍大。勵(lì)磁電源2023/2/2河海大學(xué)73第11節(jié)隱極同步發(fā)電機(jī)的功角特性功率流程圖（均為每相值）其中為機(jī)械功率，為機(jī)械損耗為鐵芯損耗，為附加損耗為電磁功率△機(jī)械損耗和鐵芯損耗合并考慮為空載損耗?！鲃?lì)磁回路所消耗的電功率一般由原動(dòng)機(jī)或其它電源供給，故不包括在功率流程圖中，由圖可得關(guān)系式：△如這一同步機(jī)為電動(dòng)機(jī)，則功率流程將倒轉(zhuǎn)為輸入功率，為輸出功率?！魅“l(fā)電機(jī)輸出功率為正值，電動(dòng)機(jī)輸入功率為負(fù)值。在發(fā)電機(jī)情況下，；在電動(dòng)機(jī)的情況下，，故上式同樣適用于電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)。

P1PMPpmpFepCu12023/2/2河海大學(xué)74第11節(jié)隱極同步發(fā)電機(jī)的功角特性一、功率表示式

隱極式同步發(fā)電機(jī)的等效電路及其向量圖如右圖所示，由相量圖得：再?gòu)牡刃щ娐房梢郧蟮秒姌须娏鳛椋?/p>

如把端電壓放在參考軸上，則有2023/2/2河海大學(xué)75第11節(jié)隱極同步發(fā)電機(jī)的功角特性同步電抗可以表示為式中整理得，將其帶入式，便得端點(diǎn)功率與電磁功率的表示式各為如略去，則上式簡(jiǎn)化為2023/2/2河海大學(xué)76第11節(jié)隱極同步發(fā)電機(jī)的功角特性三、轉(zhuǎn)矩特性同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速，且經(jīng)常保持不變，故轉(zhuǎn)矩和功率成正比。如略去電樞電阻則得電磁轉(zhuǎn)矩公式為

從功角特性公式可見，同步功率（或同步轉(zhuǎn)矩）隨著功角而變化，且有一極限最大值，最大功率與額定功率之比稱為過(guò)載能力用表示，設(shè)一隱極式同步機(jī)，在額定運(yùn)行時(shí)的功角為則有2023/2/2河海大學(xué)77第11節(jié)隱極同步發(fā)電機(jī)的功角特性二、功角特性

功率或隨著角而變化的關(guān)系稱為功角特性。

不穩(wěn)定穩(wěn)定不穩(wěn)定

隱極同步電機(jī)略去電阻時(shí)的功角特性2023/2/2河海大學(xué)78第12節(jié)凸極式同步發(fā)電機(jī)的功角特性一、功率表示式

求凸極式同步電機(jī)的功率表示式時(shí)，把電樞電阻略去不計(jì)，略去電阻后的相量圖如右圖所示。從圖可得到下列關(guān)系因?yàn)殡娮璞宦匀?，故有?jīng)過(guò)化簡(jiǎn)得 （功角特性表示式）2023/2/2河海大學(xué)79第12節(jié)凸極式同步發(fā)電機(jī)的功角特性二、功角特性

對(duì)凸極機(jī)來(lái)說(shuō)電磁功率包含兩部分，第一項(xiàng)稱為基本

電磁功率;第二項(xiàng)稱為附加電磁功率（磁阻功率）

2023/2/2河海大學(xué)80第12節(jié)凸極式同步發(fā)電機(jī)的功角特性凸極機(jī)的最大電磁功率比具有相同、、值的隱極機(jī)略大。越大附加電磁功率在總電磁功率中的比例越小。功角為同步機(jī)的重要變量,值決定同步機(jī)電磁功率大小;且當(dāng)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)超前合成磁場(chǎng)時(shí)設(shè)，發(fā)電機(jī)運(yùn)行；反之，時(shí)，同步機(jī)作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行2023/2/2河海大學(xué)81第13節(jié)同步發(fā)電機(jī)的有功功率的調(diào)節(jié)一、有功功率的調(diào)節(jié)要調(diào)節(jié)與電網(wǎng)并聯(lián)的同步發(fā)電機(jī)的輸出有功功率，只需要調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的輸入機(jī)械功率，這時(shí)發(fā)電機(jī)內(nèi)部會(huì)自行改變位移角。

同步發(fā)電機(jī)在穩(wěn)定不穩(wěn)定同步電動(dòng)機(jī)在穩(wěn)定不穩(wěn)定2023/2/2河海大學(xué)82第13節(jié)同步發(fā)電機(jī)的有功功率的調(diào)節(jié)二、靜態(tài)穩(wěn)定的概念靜態(tài)穩(wěn)定的概念同步發(fā)電機(jī)能在瞬時(shí)擾動(dòng)消除后，繼續(xù)保持原來(lái)的平衡運(yùn)行狀態(tài)，就稱為這時(shí)的同步發(fā)電機(jī)是“靜態(tài)穩(wěn)定”的，否則就是靜態(tài)不穩(wěn)定。左圖所示表示了靜態(tài)穩(wěn)定的概念。從圖可以得出結(jié)論：處于功角特性曲線上升部分的工作點(diǎn)都是都是靜態(tài)穩(wěn)定的；下降部分的工作點(diǎn)都是靜態(tài)不穩(wěn)定。2023/2/2河海大學(xué)83第13節(jié)同步發(fā)電機(jī)的有功功率的調(diào)節(jié)靜態(tài)穩(wěn)定的條件用數(shù)學(xué)式表示為用微分表示為

比整步功率隨變化關(guān)系為比整步功率，用符號(hào)表示。對(duì)于隱極式同步電機(jī)的比整步功率為如左圖所示，當(dāng)功角發(fā)生一個(gè)變化時(shí)，如果愈大，即數(shù)值愈大，發(fā)電機(jī)的運(yùn)行就愈穩(wěn)定。2023/2/2河海大學(xué)84一、無(wú)功功率的調(diào)節(jié)◆電網(wǎng)的負(fù)載包括有功功率和無(wú)功功率。同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)并聯(lián)后，要向電網(wǎng)供給有功功率和無(wú)功功率。以隱極式同步電機(jī)為對(duì)象，并忽略電樞電阻，

（感性為正）右圖為不計(jì)電樞電阻時(shí)的隱極式電機(jī)相量圖，由圖可見

將其代入無(wú)功功率表達(dá)式得5.4.5無(wú)功功率的調(diào)節(jié)和V形曲線2023/2/2河海大學(xué)855.4.5無(wú)功功率的調(diào)節(jié)和V形曲線上式即為無(wú)功功率的功角特性。當(dāng)激磁不變時(shí)，與的關(guān)系為余弦函數(shù)，如右圖所示若同步發(fā)電機(jī)輸出的有功功率不變，則當(dāng)和均不變時(shí)可得2023/2/2河海大學(xué)865.4.5無(wú)功功率的調(diào)節(jié)和V形曲線下圖是時(shí)調(diào)節(jié)激磁電流的相量圖

※由圖易出結(jié)論：當(dāng)發(fā)電機(jī)與無(wú)窮大電網(wǎng)并聯(lián)時(shí)，調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流大小，就可以改變發(fā)電機(jī)輸出的無(wú)功功率，不僅能改變無(wú)功功率的大小，而且能改變無(wú)功功率的特性。過(guò)激電樞電流是滯后電流輸出感性無(wú)功功率欠激電樞電流是超前電流輸出容性無(wú)功功率2023/2/2河海大學(xué)875.4.5無(wú)功功率的調(diào)節(jié)和V形曲線二、V形曲線曲線形狀象字母“V”故稱為V形曲線。當(dāng)P增加時(shí)，曲線向上移。當(dāng)調(diào)節(jié)If，使I最小，該點(diǎn)即V形曲線上的最低點(diǎn)，功率因數(shù)為1。V形曲線族最低點(diǎn)連線表示；右端為過(guò)激區(qū)，左邊為欠激區(qū)?！蜃ⅲ喝缫桓淖冇泄β剩谡{(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)功率輸入的同時(shí)要適當(dāng)改變同步發(fā)電機(jī)的激磁。2023/2/2河海大學(xué)885.5同步電動(dòng)機(jī)與同步調(diào)相機(jī)2023/2/2河海大學(xué)895.5同步電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)功率因素高，可調(diào)（主要優(yōu)點(diǎn)）低速同步電機(jī)體積甚至小于異步機(jī)過(guò)載能力強(qiáng)兩種分析方法：仍按發(fā)電機(jī)觀點(diǎn)，只要大于90度即可按電動(dòng)機(jī)觀點(diǎn)，另行分析，另列方程等發(fā)電機(jī)觀點(diǎn)2023/2/2河海大學(xué)90第15節(jié)同步電動(dòng)機(jī)(一）仍按發(fā)電機(jī)觀點(diǎn)發(fā)出電功率＜0，即吸收電功率1.隱極電動(dòng)機(jī)2023/2/2河海大學(xué)91第15節(jié)同步電動(dòng)機(jī)2.凸極機(jī)

電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)2023/2/2河海大學(xué)92第15節(jié)同步電動(dòng)機(jī)（二）按電動(dòng)機(jī)觀點(diǎn)電勢(shì)均為反電勢(shì)（通過(guò)變壓器、異步電機(jī)原方方程引出）隱極電動(dòng)機(jī)（書235式5-5-1不妥）平衡方程相量圖凸極電動(dòng)機(jī)：2023/2/2河海大學(xué)935.5.3同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)同步電機(jī)不能自起動(dòng)，必須借助其他方法，現(xiàn)在主要是：異步起動(dòng)法

阻尼繞組與異步電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組類似，又稱起動(dòng)繞組①把同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁繞組經(jīng)過(guò)外電阻短接：R=10rf

②將同步電動(dòng)機(jī)定子繞組接通電源,類似異步電機(jī)起動(dòng)，接近同步速度③將勵(lì)磁繞組與直流勵(lì)磁電源接通（牽入同步）其他起運(yùn)方式輔助起運(yùn)孌頻起運(yùn)2023/2/2河海大學(xué)945.5.4同步調(diào)相機(jī)一、原理、用途功率因數(shù)角＝0，P=0；Q>0功率因數(shù)角＝180，P=0；Q<0二、特點(diǎn)容量為過(guò)勵(lì)時(shí)的S軸小、Xd適當(dāng)大

2023/2/2河海大學(xué)955.7同步發(fā)電機(jī)突然短路

(6學(xué)分了解，4學(xué)分不要求)第17節(jié)同步發(fā)電機(jī)突然短路的物理過(guò)程第18節(jié)同步電機(jī)的瞬態(tài)電抗和超瞬態(tài)電抗第19節(jié)三相突然短路電流第20節(jié)同步電機(jī)振蕩的物理概念2023/2/2河海大學(xué)96第17節(jié)同步發(fā)電機(jī)突然短路的

物理過(guò)程同步發(fā)電機(jī)突然短路時(shí),各繞組中會(huì)出現(xiàn)很大的沖擊電流,其峰值可達(dá)額定電流的十倍以上.突然短路的瞬態(tài)過(guò)程很短,卻可能帶來(lái)嚴(yán)重的后果。如左圖所示，合上開關(guān)使繞組1突然短路，繞組中的電壓方程為如把電阻忽略，則上式變成它的一般解為：，設(shè)，則d軸2023/2/2河海大學(xué)97第17節(jié)同步發(fā)電機(jī)突然短路的

物理過(guò)程所以沒(méi)有電阻的閉合繞組的磁鏈不會(huì)變化，永遠(yuǎn)等于突然短路瞬間。

結(jié)論：在沒(méi)有電阻的閉合回路中，磁鏈將保持不變，這一簡(jiǎn)單關(guān)系稱為磁鏈不變?cè)瓌t。

下面用磁鏈不變?cè)瓌t分析無(wú)阻尼繞組同步發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，在發(fā)電機(jī)出線端點(diǎn)處發(fā)生三相突然短路后電機(jī)各繞組中的磁鏈變化情況。分析時(shí)假設(shè)：

△勵(lì)磁電流不變；

△轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速保持不變；

△不計(jì)飽和影響。

2023/2/2河海大學(xué)98第17節(jié)同步發(fā)電機(jī)突然短路的

物理過(guò)程同步發(fā)電機(jī)空載時(shí)，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)將在各定子繞組中形成磁鏈，，和，如左圖（a）所示，因?yàn)榇藭r(shí)定子繞組開路，所以定子繞組中沒(méi)有電流，不產(chǎn)生定子磁場(chǎng)。

左圖(b)為A相磁鏈的變化情況。2023/2/2河海大學(xué)99第18節(jié)同步電機(jī)的瞬態(tài)電抗

和超瞬態(tài)電抗一、直軸瞬態(tài)電抗

下圖為沒(méi)有阻尼繞組的同步電機(jī)突然短路時(shí)（a）穩(wěn)定短路（b）突然短路初瞬，電樞磁通所經(jīng)過(guò)的路徑。（a）(b)2023/2/2河海大學(xué)100第18節(jié)同步電機(jī)的瞬態(tài)電抗

和超瞬態(tài)電抗穩(wěn)定短路時(shí)，定子電流所遇到的磁阻較小，定子電流所遇到的電抗為數(shù)值較大的同步電抗。突然短路時(shí)，在短路初瞬，由于磁鏈不變?cè)瓌t，如圖（b）所的，被擠到轉(zhuǎn)子外側(cè)的漏磁路中去。變大，則此時(shí)電樞電流的電抗變小，使突然短路初始瞬間有較大的短路電流。這個(gè)限制電樞電流的電抗稱為直軸瞬態(tài)電抗，用表示，可見。由于轉(zhuǎn)子繞組有電阻，使突然短路時(shí)較大的沖擊電流逐漸減小，最后短路電流為所限制。此時(shí)，電機(jī)已從突然短路狀態(tài)過(guò)渡到穩(wěn)定短路狀態(tài)。2023/2/2河海大學(xué)101第18節(jié)同步電機(jī)的瞬態(tài)電抗

和超瞬態(tài)電抗二、直軸超瞬態(tài)電抗當(dāng)轉(zhuǎn)子上裝有阻尼繞組時(shí)，電樞磁通路徑如右圖所示。此時(shí)，磁路的磁阻更大了，與之相應(yīng)的電抗將有更小的數(shù)值，稱為直軸超瞬態(tài)電抗。短路初瞬，定子繞組中的短路電流將為所限制，在最初幾個(gè)周波后，定子電流為所限制，最后到達(dá)穩(wěn)態(tài)值時(shí)，定子電流為所限制。

2023/2/2河海大學(xué)102第18節(jié)同步電機(jī)的瞬態(tài)電抗

和超瞬態(tài)電抗三、和的表示式同步發(fā)電機(jī)裝有阻尼繞組時(shí)全部電樞磁通所經(jīng)磁路的總磁導(dǎo)為由于電抗和磁導(dǎo)成正比，則直軸超瞬態(tài)電抗等效電路圖2023/2/2河海大學(xué)103第18節(jié)同步電機(jī)的瞬態(tài)電抗

和超瞬態(tài)電抗如轉(zhuǎn)子上沒(méi)有阻尼繞組或當(dāng)阻尼繞組中的感應(yīng)電流衰減完畢，磁路的總磁導(dǎo)為直軸瞬態(tài)電抗的表示式為直軸瞬態(tài)電抗等效電路圖2023/2/2河海大學(xué)104第18節(jié)同步電機(jī)的瞬態(tài)電抗

和超瞬態(tài)電抗四、交軸瞬態(tài)電抗及其表示式

如同步發(fā)電機(jī)經(jīng)過(guò)負(fù)載阻抗短路，則由短路電流所產(chǎn)生的電樞磁場(chǎng)不僅有直軸分量，也有交軸分量。在突然短路初始瞬間，沿著交軸的電抗為和。稱為交軸瞬態(tài)電抗，稱為交軸超瞬態(tài)電抗。