浙江大學(xué)同步電機演示文稿

浙江大學(xué)同步電機演示文稿目前一頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點優(yōu)選浙江大學(xué)同步電機目前二頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點同步電機結(jié)構(gòu)和工作原理一、同步電機結(jié)構(gòu)：同步電機由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成，分轉(zhuǎn)場式和轉(zhuǎn)樞式兩種。定子鐵心內(nèi)圓均勻分布著定子槽，槽內(nèi)嵌放著按一定規(guī)律排列的三相對稱交流繞組。轉(zhuǎn)子鐵心裝有制成一定形狀的成對磁極，磁極上繞有勵磁繞組，通以直流電流時，將會在電機的氣隙中形成極性相間的分布磁場，稱為勵磁磁場

處于電樞內(nèi)圓和轉(zhuǎn)子磁極之間，氣隙層的厚度和形狀對電機內(nèi)部磁場的分布和同步電機的性能有重大影響目前三頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點凸極式同步電機隱極式同步電機同步電機結(jié)構(gòu)目前四頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點同步電機結(jié)構(gòu)目前五頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點凸極式轉(zhuǎn)子目前六頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點汽輪機（隱極式轉(zhuǎn)子）目前七頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點目前八頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點目前九頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點目前十頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點目前十一頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點目前十二頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點勵磁形式直流勵磁機靜止整流器旋轉(zhuǎn)整流器目前十三頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點冷卻方式1、空氣冷卻空氣冷卻主要采用內(nèi)扇式軸向和徑向混合通風(fēng)系統(tǒng)，適用與容量為50MW以下的汽輪發(fā)電機。為確保運行安全，要求整個空氣系統(tǒng)是封閉的。2、氫氣冷卻氫氣冷卻的效果明顯優(yōu)于空氣冷卻，在汽輪發(fā)電機中被廣泛應(yīng)用，并從外冷式發(fā)展為內(nèi)冷式，即定、轉(zhuǎn)子導(dǎo)線做成空心的，直接將氫氣壓縮進導(dǎo)體帶走熱量。應(yīng)用中要注意解決的是防漏和防爆問題。3、水冷卻水的冷卻效果優(yōu)于氫氣。主要方式為內(nèi)冷式。除了有定、轉(zhuǎn)子繞組雙水內(nèi)冷，還有定子繞組用水內(nèi)冷，定、轉(zhuǎn)子鐵心氫外冷、轉(zhuǎn)子勵磁繞組用氫內(nèi)冷的混合冷卻方式。水冷卻方式面臨泄漏和積垢堵塞問題。4、超導(dǎo)發(fā)電機超導(dǎo)發(fā)電機是未來巨型汽輪發(fā)電機的一種很有前途的冷卻方式，在超導(dǎo)狀態(tài)下電機繞組的電阻損耗完全消失，徹底解決了電機的發(fā)熱溫升問題并大大提高了電機的效率。但是其中牽涉到很多關(guān)鍵技術(shù)問題，如強磁場、高電密、高溫交流超導(dǎo)線材的制備等。目前十四頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點目前十五頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點三、額定值

額定容量SN（額定功率PN）：額定運行時電機輸出的功率；

額定電壓UN：額定運行時定子三相線電壓；

額定電流IN：額定運行時定子三相線電流；

額定功率因數(shù)：額定運行時電機的額定功率；

額定頻率；額定運行時的頻率；

額定轉(zhuǎn)速：同步電機的同步轉(zhuǎn)速；額定值間的相互關(guān)系：目前十六頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點6.2同步電機的基本工作原理勵磁繞組建立起主磁場;原動機拖動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),勵磁磁場隨軸一起旋轉(zhuǎn)并順次切割定子各相繞組;電樞繞組三相對稱交變電勢。通過引出線，輸出交流電。感應(yīng)電勢的有效值：感應(yīng)電勢頻率：感應(yīng)電勢的頻率決定于同步電機的轉(zhuǎn)速n和極對數(shù)p，即由于旋轉(zhuǎn)磁場極性相間，使得感應(yīng)電勢的極性交變；由于電樞繞組的對稱性，保證了感應(yīng)電勢的三相對稱性。目前十七頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點同步發(fā)電機的空載運行空載運行：原動機帶動發(fā)電機在同步轉(zhuǎn)速下運行,勵磁繞組通過適當(dāng)?shù)膭畲烹娏?電樞繞組不帶任何負載時的運行情況?？蛰d運行是同步發(fā)電機最簡單的運行方式，其氣隙磁場由轉(zhuǎn)子磁勢單獨建立。磁通分為主磁通和漏磁通。

凸極同步電機通常選用極弧系數(shù)為0.68~0.72,氣隙比值為1.3~1.8目前十八頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點空載特性曲線當(dāng)空載運行時,勵磁電勢隨勵磁電流變化的關(guān)系,

稱為同步發(fā)電機的空載特性。

勵磁電勢的大小(有效值)與轉(zhuǎn)子每極磁通成正比，而勵磁電流的大小又和作用于同步電機磁路上的勵磁磁勢正比例變化，所以空載特性與電機磁路的磁化曲線具有類似的變化規(guī)律。空載特性可以通過計算或試驗得到。①說明電機設(shè)計合理性；②空載特性結(jié)合短路特性(在后面介紹)可以求取同步電機的參數(shù)。③發(fā)電廠通過測取空載特性來判斷三相繞組的對稱性以及勵磁系統(tǒng)的故障。目前十九頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點時－空矢量磁密波Bf1與定子任一相交鏈的磁通量0是時間變量，由感應(yīng)產(chǎn)生的該相電勢用表示,當(dāng)定子各相的時間參考軸都取在各自的相繞組軸線時，與重合。NS勵磁磁勢的基波Ff1和由它產(chǎn)生的氣隙磁密波Bf1為空間分布波，兩者同相位，其正波幅處于轉(zhuǎn)子直軸正方向，且與轉(zhuǎn)子一起以同步速旋轉(zhuǎn)；當(dāng)Bf1波的波幅來到某相軸左側(cè)900時，Bf1波與該相繞組交鏈的磁通量的瞬時值正好為零，這時0

在該軸線左側(cè)900。目前二十頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點對稱負載時的電樞反應(yīng)空載時，同步電機中只有一個以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的勵磁磁勢；當(dāng)電樞繞組接上三相對稱負載后，電樞繞組和負載一起構(gòu)成閉合通路，通路中流過的是三相對稱的交流電流，當(dāng)三相對稱電流流過三相對稱繞組時，將會形成一個以同步速度旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁勢；同步發(fā)電機接上三相對稱負載以后，電機中除了隨軸同轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁勢(稱為機械旋轉(zhuǎn)磁勢)外，又多了一個電樞旋轉(zhuǎn)磁勢(稱為電氣旋轉(zhuǎn)磁勢)。這兩個旋轉(zhuǎn)磁勢的轉(zhuǎn)速均為同步速，而且轉(zhuǎn)向一致，二者在空間處于相對靜止?fàn)顟B(tài)，用矢量加法將其合成為一個合成磁勢。目前二十一頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點同步電機的電樞反應(yīng)同步電機的磁場建立：負載時，電樞磁動勢的基波對主磁極基波磁場的影響稱為電樞反應(yīng)。目前二十二頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點電樞反應(yīng)性質(zhì)（助磁、去磁、交磁）取決于基波磁勢與勵磁磁勢在空間的相對位置，即決定于電樞電流和勵磁電動勢之間的相位角。假定：磁路不飽和，隱極式轉(zhuǎn)子。

電樞磁勢基波與勵磁磁勢同轉(zhuǎn)速、同轉(zhuǎn)向、彼此保持相對靜止。影響電樞反應(yīng)的有關(guān)量：主磁路的飽和程度；、之間的相位關(guān)系；轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)形式；影響電樞反應(yīng)的量目前二十三頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點一、電樞電流和勵磁電動勢同相位（1800）時電樞反應(yīng)

主極軸線與電樞A相繞組的軸線正交；

A相勵磁電動勢的瞬時值達最大值；

電樞電流與勵磁電動勢同相位，達最大值。

基波電樞磁勢Fa的軸線與A相繞組軸線重合。

電樞磁勢的軸線與轉(zhuǎn)子的交軸重合；在任意瞬間，電樞磁勢的軸線恒與轉(zhuǎn)子交軸重合。

電樞磁勢是交軸磁勢；d軸q軸d軸SNXAq軸n×目前二十四頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點交軸電樞反應(yīng)：使氣隙合成磁動勢的軸線從主磁極軸線逆轉(zhuǎn)向后移一個電角度；從而產(chǎn)生一定的電磁轉(zhuǎn)矩；合成磁場的幅值較轉(zhuǎn)子勵磁磁場有所增加（增磁）。目前二十五頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點二、電樞電流滯后勵磁電動勢一個銳角時的電樞反應(yīng)

主極軸線與電樞A相繞組的軸線正交；

A相勵磁電勢的瞬時值達最大值；

電樞電流落后勵磁電動勢一個φ角；

基波電樞磁勢Fa的軸線落后A相繞組軸線

φ角；電樞磁勢的軸線落后轉(zhuǎn)子交軸φ角；在任意瞬間，電樞磁勢的軸線恒與轉(zhuǎn)子交軸相差φ角。

電樞磁勢可分解為交軸磁勢和直軸磁勢；d軸SNXAq軸n×q軸目前二十六頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點Faq：交軸電樞反應(yīng)；Fad：直軸電樞反應(yīng)（去磁）d軸q軸目前二十七頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點電樞反應(yīng)的總結(jié)

交軸的電樞反應(yīng)使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換；直軸電樞反應(yīng)對氣隙磁場起助磁或去磁的作用，不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩；電樞磁動勢和勵磁磁動勢間的夾角（功率角）會隨著電機的運行情況改變。電樞反應(yīng)的性質(zhì)也隨負載的變化而變化。目前二十八頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點隱極同步發(fā)電機的負載運行不計磁路飽和，磁路線性，把主極磁勢和電樞磁勢的作用分別考慮，再利用疊加原理。轉(zhuǎn)子：定子：（1）隱極電機目前二十九頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點按照規(guī)定的參考正方向，電樞繞組一相的電動勢平衡方程：ABC漏抗電動勢寫成漏抗壓降形式，電樞反應(yīng)電動勢用電樞反應(yīng)電抗壓降形式表示Xa為電樞反應(yīng)電抗目前三十頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點Xt：為同步電機的同步電抗，磁路不飽和時為常數(shù)。

隱極同步電機的等效電路圖：隱極同步發(fā)電機等效電路目前三十一頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點隱極同步電機的相量圖作相量圖時，我們認為發(fā)電機的端電壓，電樞電流，負載功率因數(shù)角以及同步電抗為已知量，最終可以根據(jù)方程式求得勵磁電勢。

隱極電機相量圖可按以下步驟作出：

①在水平方向作出相量

；

②根據(jù)j角找出的方向并作出相量；

③在

的尾端，加上相量；

④作出由

的首端指向尾端的相量，該相量便是目前三十二頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點計及磁路飽和，磁路非線性，主極磁勢和電樞磁勢合成為氣隙磁動勢，再由此求出負載時的合成電動勢。轉(zhuǎn)子：定子：計飽和：隱極同步電機計及飽和時目前三十三頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點雙反應(yīng)理論（凸極同步電機）一般情況：電樞磁動勢在空間的任意位置。分析方法：把電樞磁勢分解成直軸和交軸兩個分量;用對應(yīng)的直軸磁導(dǎo)和交軸磁導(dǎo)分別算出直軸和交軸電樞反應(yīng);最后把它們的效果疊加起來。凸極同步電機的氣隙沿圓周不均勻：極面下的氣隙較小，兩極之間氣隙較大。氣隙磁導(dǎo)，直軸磁導(dǎo)比交軸磁導(dǎo)大，以1800電角度為一個周期。同樣大小的電樞磁動勢作用在直軸和交軸上時，所產(chǎn)生的電樞磁場有明顯變化；目前三十四頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點雙反應(yīng)理論：對于在空間任意位置的電樞磁動勢Fa，將其分解成直軸和交軸兩個分量Fad和Faq，用對應(yīng)的直軸磁導(dǎo)和交軸磁導(dǎo)分別算出直軸和交軸電樞反應(yīng);最后把它們的效果疊加起來。目前三十五頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點凸極同步電機轉(zhuǎn)子：定子：利用雙反應(yīng)理論得到從電流建立磁場到感應(yīng)電動勢的過程：凸極同步發(fā)電機的負載運行。目前三十六頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點ABC按規(guī)定的參考正方向，電壓方程為：Xd：直軸同步電抗；Xq：交軸同步電抗（Xd>Xq）凸極機的電壓方程目前三十七頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點二、同步發(fā)電機的相量圖隱極同步機：凸極同步機：目前三十八頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點凸極機的相量圖如何得到？首先求出EQRQ目前三十九頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點1）容量基值或kVA2）相電壓基值（額定相電壓）V或kV3）相電流基值（額定相電流）A4）阻抗基值

5）轉(zhuǎn)子角速度基值（式中nN的單位為r/min）同步電機標(biāo)么值基值目前四十頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點同步發(fā)電機的運行特性空載特性：實質(zhì)是電機的磁化曲線短路特性：發(fā)電機在同步轉(zhuǎn)速下，電樞線端三相穩(wěn)態(tài)短路時，電樞電流與勵磁電流的關(guān)系曲線。負載特性：轉(zhuǎn)速為同步速度，負載電流和功率因數(shù)為常值時，發(fā)電機的端電壓與勵磁電流之間的關(guān)系曲線。外特性：在n＝nN，If＝常數(shù)和cosφ＝常數(shù)時，端電壓U和負載電流I的關(guān)系曲線。調(diào)整特性：在n＝nN，U＝常數(shù)和cosφ＝常數(shù)時，勵磁電流If和負載電流I的關(guān)系。目前四十一頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點空載特性空載特性可用實驗測出，也可用磁路計算得到。（具有磁滯現(xiàn)象）同步發(fā)電機的空載損耗包括機械損耗pmec、定子鐵耗pFe從不同勵磁時拖動發(fā)電機所需的功率中扣除機械損耗后，得到定子鐵耗。目前四十二頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點短路特性短路運行特性：短路運行時，Ik滯后于E0

近似90電角度，交軸分量Iq=0

，其電樞反應(yīng)表現(xiàn)為純?nèi)ゴ抛饔?。去磁作用減少了電機中的磁通，電機的磁通和感應(yīng)電勢較小，磁路處于不飽和狀態(tài)，勵磁電勢和勵磁電流之間在數(shù)量上呈線性關(guān)系，短路電流和勵磁電流在數(shù)量也呈線性關(guān)系。短路特性就是一條通過原點的直線。短路特性：n＝nN，端電壓U=0，電樞短路電流Ik＝f（If）Ff(If)U0Ik目前四十三頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點特性三角形目前四十四頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點短路試驗短路試驗時，測出的拖動同步發(fā)電機所需功率為發(fā)電機的短路損耗，包括：機械損耗、電樞繞組基本銅耗和短路雜散損耗從空載試驗算出機械損耗和鐵耗，短路試驗測出定子銅耗和負載雜散損耗。從而得到發(fā)電機的總損耗。同步發(fā)電機的效率當(dāng)轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速、端電壓為額定電壓、功率因數(shù)為額定功率因數(shù)時，發(fā)電機的效率與輸出功率的關(guān)系曲線，稱為電機的效率特性。

目前四十五頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點零功率因數(shù)負載特性cosj=0的負載為純電感負載，即y=90度。負載特性：Ia=常數(shù)，功率因數(shù)cosj=常數(shù)時，端電壓U＝f（If）。其中當(dāng)cosj=0時一條負載特性稱為零功率因數(shù)特性。目前四十六頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點具有相同相位。寫出代數(shù)方程：磁動勢間和電動勢間的關(guān)系：目前四十七頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點零功率因數(shù)負載特性與空載特性之間相差一個特性三角形。（由電樞電流對應(yīng)的等效勵磁電流和漏抗壓降IaXσ構(gòu)成其中的兩條邊）測取零功率因數(shù)負載特性時電流I為恒值，該特性三角形大小不變。D’E’反之，可以由空載特性和特性三角形求取零功率因數(shù)負載特性。

保梯（Potier)電抗：考慮轉(zhuǎn)子漏磁影響，空載特性和零功率因數(shù)負載特性間的特性三角形是逐漸變動的。在U＝UN一點上得到的特性三角形稱為保梯三角形，對應(yīng)的漏抗稱為保梯漏抗。目前四十八頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點同步發(fā)電機的外特性對于感性負載(j>0,y>90)，在勵磁電流不變的情況下，隨著電樞電流的增大，電樞反應(yīng)的去磁作用的增強，漏抗壓降的增大，同步電機的外特性是下降的曲線。對于j<0,y<90的容性負載，電樞反應(yīng)表現(xiàn)為增磁作用，隨著電樞電流的增大，端電壓反而增大。外特性：n=n1,If=常數(shù),cosj=常數(shù)的條件下，同步發(fā)電機作單機運行時,端電壓U隨負載電流而變化的關(guān)系,即U=f(I)曲線。目前四十九頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點額定勵磁電流：調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁，使其在額定負載（I＝IN，cosφ＝cosφN

）時電機端電壓為額定電壓時的勵磁電流。發(fā)電機的端電壓隨著負載電流的改變而變,保持額定運行時的勵磁電流IfN

和轉(zhuǎn)速nN

不變,將發(fā)電機的完全卸載,發(fā)電機的端電壓將由UN變化為勵磁電勢E0

，電壓變化的幅度可以用電壓調(diào)整率來表示

△U是發(fā)電機的性能指標(biāo)之一，按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定應(yīng)不大于40%。電壓調(diào)整率目前五十頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點調(diào)整特性調(diào)整特性：當(dāng)n＝nN，U＝常數(shù)，cosφ＝常數(shù)時，勵磁電流If和負載電流I的關(guān)系曲線If＝f（I）。滯后超前對于感性和純電阻負載，調(diào)整特性呈上升趨勢；對于容性負載，調(diào)整特性呈下降趨勢；目前五十一頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點同步發(fā)電機的直軸同步電抗和短路比由空載和短路特性確定Xd的不飽和值短路時，合成磁動勢很小，按線性磁路考慮。任取一勵磁電流Ifk,在氣隙線和短路特性上查出勵磁電動勢E0’和短路電流Ik由空載和零功率因數(shù)負載特性確定Xd的飽和值電機在額定電壓下負載運行時，磁路處于飽和狀態(tài)。近似地取零功率因數(shù)負載特性上I＝IN和U＝UN運行狀態(tài)下地氣隙磁動勢作為發(fā)電機額定運行時飽和程度地依據(jù)。

目前五十二頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點IfUI=0I=INoATKLBCUNB：電機在輸出UN時在空載特性上對應(yīng)的Eδ值點；OT:該飽和度下的假想線性化空載特性目前五十三頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點短路比在一個能產(chǎn)生空載電動勢E0等于額定電壓的勵磁電流If0下進行三相穩(wěn)態(tài)短路試驗，得到的穩(wěn)態(tài)短路電流Ik0與發(fā)電機的額定電流IN的比值。即：產(chǎn)生空載額定電壓和產(chǎn)生額定短路電路所需的勵磁電流之比。計及飽和影響的電機參數(shù)。氣隙線空載特性短路特性IfkIf0I’f0E0’UNINIkN目前五十四頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點穩(wěn)態(tài)參數(shù)的測定轉(zhuǎn)差法測定Xd和Xq：勵磁繞組開路，被試電機拖到接近同步速，在電樞繞組上外施三相對稱低電壓（約0.1UN，保證電機不牽入同步),外施電壓的相序使定子繞組旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相同。電機實際轉(zhuǎn)速略小于同步轉(zhuǎn)速，電樞磁勢以sn1的速度掠過轉(zhuǎn)子表面。記錄電樞電壓、電樞電流以及轉(zhuǎn)子感應(yīng)電壓的波形。目前五十五頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點Fa對準(zhǔn)直軸時，電樞反應(yīng)電抗大，電流小，電樞端電壓大（由于供電線路的壓降），轉(zhuǎn)子感應(yīng)電壓為零；Fa對準(zhǔn)交軸時，電樞反應(yīng)電抗小，電流大，電樞端電壓小，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電壓最大。目前五十六頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點提高了供電的可靠性；提高了供電的經(jīng)濟性和靈活性；提高了供電質(zhì)量同步發(fā)電機的并聯(lián)運行目前五十七頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點并聯(lián)合閘的條件:發(fā)電機和電網(wǎng)連接的相序應(yīng)相同；發(fā)電機和電網(wǎng)的頻率應(yīng)相同；發(fā)電機和電網(wǎng)的電壓波形應(yīng)相同；發(fā)電機和電網(wǎng)電壓的大小和相位相同；目前五十八頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點投入并聯(lián)進行的調(diào)節(jié)和操作過程稱為同步過程。同步方法：準(zhǔn)同步法，自同步法投入并聯(lián)的方法準(zhǔn)同步：把發(fā)電機調(diào)整到完全合乎投入并聯(lián)條件再進行并聯(lián)合閘。分交叉接法和直接接法目前五十九頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點頻率不等時,三個燈同時呈現(xiàn)時亮?xí)r暗的現(xiàn)象;調(diào)節(jié)發(fā)電機的轉(zhuǎn)速，直到三個燈的亮度不再閃爍;調(diào)節(jié)發(fā)電機電壓的大小和相位(相位可通過調(diào)節(jié)發(fā)電機的瞬時速度來調(diào)整)，直到三個燈同時熄滅.燈光熄滅法

目前六十頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點交叉接法（旋轉(zhuǎn)燈光法）燈光順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)，說明發(fā)電機的輸出頻率與電網(wǎng)不一致。當(dāng)發(fā)電機的頻率接近電網(wǎng)頻率時，可觀察到燈光的旋轉(zhuǎn)越來越慢，在第一對相燈全暗的瞬間合閘，將電機并入電網(wǎng)。依靠電機的自整步作用，將電機牽入同步。調(diào)節(jié)發(fā)電機的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)頻率；調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁調(diào)節(jié)電壓；目前六十一頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點自整步法在相序一致的情況下將勵磁繞組通過適當(dāng)?shù)碾娮瓒探?；用原動機把發(fā)電機拖動到接近同步速(相差2~5％)；在沒有接通勵磁電流的情況下將發(fā)電機接入電網(wǎng)；再接通勵磁并調(diào)節(jié)勵磁強弱，依靠定子磁場和轉(zhuǎn)子磁場之間的電磁轉(zhuǎn)矩將轉(zhuǎn)子拉入同步轉(zhuǎn)速。注意：勵磁繞組必須通過一限流電阻短接。因為直接開路，將在其中感應(yīng)出危險的高壓；直接短路，將在定、轉(zhuǎn)子繞組間產(chǎn)生很大的沖擊電流。自同步法的優(yōu)點：操作簡單，方便快捷；缺點：合閘時有沖擊電流。目前六十二頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點同步發(fā)電機的功率和轉(zhuǎn)矩方程（1）功率平衡式同步發(fā)電機由原動機拖動，從轉(zhuǎn)子軸上輸入機械功率P1，從定子輸出電功率P2。P1PemP2pmecpFe，padpcu1目前六十三頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點功率平衡式：轉(zhuǎn)矩平衡式：目前六十四頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點當(dāng)忽略電樞繞組損耗時，功角特性Pem＝f（θ）RQ目前六十五頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點對于隱極機，Xd＝Xq＝Xt，只有基本電磁功率基本電磁功率附加電磁功率目前六十六頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點同步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩：凸極機：隱極機：目前六十七頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點附加轉(zhuǎn)矩的作用當(dāng)轉(zhuǎn)子軸線與旋轉(zhuǎn)磁極的軸線重合，只有徑向磁拉力，無切向磁拉力，轉(zhuǎn)子無電磁轉(zhuǎn)矩；轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一定角度，旋轉(zhuǎn)磁場磁通力圖通過磁阻最小的路徑，氣隙磁場扭曲，旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子間除了徑向力，還有切向力，形成電磁轉(zhuǎn)矩。隱極轉(zhuǎn)子氣隙不會扭歪，所以沒有電磁轉(zhuǎn)矩。磁阻轉(zhuǎn)矩目前六十八頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點功角、矩角特性：凸極機的電磁轉(zhuǎn)矩包含有基本分量和附加分量；電動機發(fā)電機隱極機電動機發(fā)電機凸極機目前六十九頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點與大電網(wǎng)并聯(lián)時有功功率

調(diào)節(jié)和靜態(tài)穩(wěn)定同步電機空載運行，不輸出有功功率，增加原動機輸入功率，轉(zhuǎn)子加速，轉(zhuǎn)子磁勢Ff超前合成磁場，電機向電網(wǎng)輸出一定的有功功率。要增加發(fā)電機的輸出有功功率，必須增加原動機的輸入功率，使功率角增大。

目前七十頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點當(dāng)＝900，電磁功率和電磁轉(zhuǎn)矩達到最大值。靜態(tài)穩(wěn)定運行的條件：目前七十一頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點靜態(tài)穩(wěn)定目前七十二頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點比整步轉(zhuǎn)矩（功率）：表示同步電機抗干擾保持穩(wěn)定運行能力的強弱。隱極機：凸極機：比整步功率目前七十三頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點過載能力過載能力：最大電磁功率與額定功率的比值。目前七十四頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點1、凸極機功角特性中，兩個分量的大小比較；2、不同勵磁時功角特性的變化；3、有功功率調(diào)節(jié)時，無功功率的變化情況；4、同步電機的圓圖；5、靜態(tài)穩(wěn)定和動態(tài)穩(wěn)定與大電網(wǎng)并聯(lián)運行補充說明目前七十五頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點無功功率調(diào)節(jié)和V形曲線以忽略電樞電阻和磁飽和影響的隱極機為例。電網(wǎng)電壓、頻率不變，發(fā)電機在理想條件下并聯(lián)合閘：合閘后，電樞電流為零，此時的勵磁電流稱為正常勵磁電流。發(fā)電機沒有有功負載，也沒有無功負載。保持原動機輸出不變，勵磁電流調(diào)大，稱為過勵磁。發(fā)電機送出滯后的無功電流，產(chǎn)生去磁的電樞反應(yīng)．保持原動機輸出不變，勵磁電流調(diào)小，稱為欠勵磁。發(fā)電機送出超前的無功電流．產(chǎn)生助磁的電樞反應(yīng)．目前七十六頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點

以忽略電樞電阻和磁飽和影響的隱極機為例。在原動機輸入有功功率P1，發(fā)電機輸出有功功率，且保持不變的情況下，忽略電樞繞組損耗，有當(dāng)磁路不飽和，電網(wǎng)電壓U、同步電抗Xt不變

目前七十七頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點目前七十八頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點電流與電壓同相時，＝0，cos＝1，發(fā)電機輸出有功，電流最小，“正常勵磁”。

勵磁增大，E0增大，I增大，并落后于電壓，發(fā)電機輸出滯后的無功功率；發(fā)電機處于“過勵”狀態(tài)；

勵磁減小，E0減小，I增大，但超前電壓，發(fā)電機輸出超前的無功功率；發(fā)電機處于“欠勵”狀態(tài)；

當(dāng)勵磁電流減小，與垂直，＝900，達到靜態(tài)穩(wěn)定極限。調(diào)節(jié)勵磁電流的現(xiàn)象目前七十九頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點二、V形曲線發(fā)電機在原動機輸入功率恒定、電網(wǎng)電壓恒定時，電樞電流和勵磁電流之間的關(guān)系曲線，形狀如“V”，稱V形曲線。每一條V形曲線的最低點，表示，相應(yīng)的勵磁狀態(tài)為正常勵磁（右斜？）。正常勵磁左為欠勵區(qū)，功率因數(shù)超前；右為過勵區(qū)，功率因數(shù)滯后；在欠勵區(qū)，勵磁電流過小，＝900對應(yīng)靜態(tài)穩(wěn)定極限。輸出功率的增大，曲線往上移。欠勵過勵滯后超前正常勵磁（電網(wǎng)電壓發(fā)生波動時，V型曲線如何變化？）目前八十頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點

同步發(fā)電機在原動機輸入功率不變的情況下，調(diào)節(jié)勵磁電流可以改變功率因數(shù)；在勵磁電流不變的情況下，改變原動機輸入功率，不僅有功功率發(fā)生變化，無功功率也會發(fā)生變化。結(jié)論目前八十一頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點同步電動機和同步調(diào)相機同步電動機作為一種恒速電動機廣泛用以拖動大容量恒速機械。優(yōu)點：功率因數(shù)可以調(diào)節(jié)以改善電網(wǎng)的功率因數(shù)缺點：比異步電動機結(jié)果復(fù)雜，造價高同步調(diào)相機：實質(zhì)是空載運行的同步電動機，專門用來產(chǎn)生無功功率，改善電網(wǎng)的功率因數(shù)。目前八十二頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點發(fā)電機轉(zhuǎn)變?yōu)殡妱訖C的過程N0SNS0nT1TemN0SS0NnT1N0SS0NnTemTZ

發(fā)電機狀態(tài)電動機狀態(tài)目前八十三頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點當(dāng)同步發(fā)電機轉(zhuǎn)變?yōu)橥诫妱訖C時功率角、電磁轉(zhuǎn)矩和電磁功率由正值變?yōu)樨撝?，機電能量轉(zhuǎn)換過程發(fā)生逆變。

目前八十四頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(a)為過勵磁電流，φ<0,無功功率為負值，表示同步電動機可向電網(wǎng)輸出無功功率；(b)為正常勵磁電流，φ＝0,無功功率為零；(c)為欠勵磁電流，φ>0,無功功率是正值，表示同步電動機從電源吸收無功功率；目前八十五頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點同步電機運行方式的判據(jù)無論用發(fā)電機慣例還是用電動機慣例，一臺同步電機究竟是發(fā)電機還是電動機運行的判斷關(guān)鍵：轉(zhuǎn)子勵磁磁動勢是超前氣隙磁通密度，還是滯后于它．超前時，是發(fā)電機運行，滯后時，是電動機運行。目前八十六頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點同步電動機的電動勢方程ABC按照規(guī)定的參考正方向，電樞繞組一相的電動勢平衡方程：漏抗電動勢寫成漏抗壓降形式，電樞反應(yīng)電動勢用電樞反應(yīng)電抗壓降形式表示Xa為電樞反應(yīng)電抗目前八十七頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點Xt：為同步電機的同步電抗，磁路不飽和時為常數(shù)。

隱極同步電機的等效電路圖：目前八十八頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點ABC按規(guī)定的參考正方向，電壓方程為：Xd：直軸同步電抗；Xq：交軸同步電抗

凸極機的電壓方程目前八十九頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點二、同步電動機的相量圖隱極同步機：凸極同步機：目前九十頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點同步電機的功角特性一、功角特性和矩角特性：（1）功率平衡式同步電動機正常工作時，定子從電網(wǎng)吸收電功率，轉(zhuǎn)子軸上輸出機械功率。P1PemP2pcu1pFeppf目前九十一頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點輸入功率：定子繞組銅耗：電磁功率：

運行特性包括：工作特性、起動和調(diào)速。工作特性指U和If為常數(shù)時，Tem、I、cos、、n等與輸出功率的關(guān)系。目前九十二頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點當(dāng)忽略電樞繞組損耗時，RQ功角特性目前九十三頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點同步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩：凸極機：隱極機：目前九十四頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點功角、矩角特性：發(fā)電機狀態(tài)<0；電動機狀態(tài)>0；凸極機的電磁轉(zhuǎn)矩包含有基本分量和附加分量；發(fā)電機電動機隱極機發(fā)電機電動機凸極機目前九十五頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點同步電動機的工作特性不同勵磁時的功率因數(shù)特性目前九十六頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點二、有功功率的調(diào)節(jié)和靜態(tài)穩(wěn)定同步電機空載運行，

負載增加，轉(zhuǎn)子減速，轉(zhuǎn)子磁勢Ff滯后合成磁場，電機輸出一定的功率和轉(zhuǎn)矩。同步電動機的有功功率調(diào)節(jié)，取決于總負載轉(zhuǎn)矩的變化，電動機自動改變角，調(diào)整從電網(wǎng)吸收的有功功率。

目前九十七頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點同步電機的無功功率調(diào)節(jié)以隱極機為例。在恒轉(zhuǎn)矩負載運行時，忽略電樞繞組損耗，有當(dāng)磁路不飽和，U、Xt不變

目前九十八頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點目前九十九頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點電流與電壓同相時，＝0，cos＝1，電動機吸收有功，電流最小，“正常勵磁”。

勵磁增大，E0增大，I增大，并超前電壓，電動機吸收超前的無功功率，“過勵”；

勵磁減小，E0減小，I增大，但落后電壓，電動機吸收滯后的無功功率，“欠勵”；

當(dāng)勵磁電流減小，與垂直，＝900，達到靜態(tài)穩(wěn)定極限。調(diào)節(jié)勵磁電流的現(xiàn)象目前一百頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點二、V形曲線電動機在輸出功率恒定、電網(wǎng)電壓恒定時，電樞電流和勵磁電流之間的關(guān)系曲線，形狀如“V”，稱V形曲線。每一條V形曲線的最低點，表示，相應(yīng)的勵磁狀態(tài)為正常勵磁。正常勵磁左為欠勵區(qū)，功率因數(shù)滯后；右為過勵區(qū)，功率因數(shù)超前；在欠勵區(qū)，＝900對應(yīng)靜態(tài)穩(wěn)定極限。輸出功率的增大，曲線往上移。欠勵過勵導(dǎo)前滯后正常勵磁目前一百零一頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點同步電機的起動同步電動機在定子旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子勵磁磁場同步旋轉(zhuǎn)，兩者相對靜止時，產(chǎn)生平均電磁轉(zhuǎn)矩。如果把同步電動機直接投入電網(wǎng)并加上勵磁電流？N0SS0NnTemN0NS0SnTem轉(zhuǎn)子受到的平均轉(zhuǎn)矩為0，同步電動機不能直接起動。

目前一百零二頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點起動的方法：異步起動、輔助電機起動和變頻起動。異步起動：利用轉(zhuǎn)子上的阻尼繞組產(chǎn)生異步轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。（注：與異步電機的區(qū)別）起動過程：勵磁繞組通過一個電阻短路限制電流，通過阻尼繞組產(chǎn)生感應(yīng)電勢、電流和電磁轉(zhuǎn)矩，使電機旋轉(zhuǎn)；接近同步速時，接入勵磁電流，牽入同步。目前一百零三頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點目前一百零四頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點輔助電機起動：用容量為5％～15％、同步轉(zhuǎn)速和同步電動機轉(zhuǎn)速相同的異步電動機拖動同步電動機到接近同步速后，將同步電動機投入電網(wǎng)。適用于輕載。變頻起動：逐漸升高電源頻率，使轉(zhuǎn)子在低速起動，轉(zhuǎn)速隨頻率的升高而升高直至達到同步轉(zhuǎn)速。通過改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速產(chǎn)生同步轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。同步機起動目前一百零五頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點調(diào)相機（同步補償機）同步補償機，就是不帶機械負載的同步電動機。電網(wǎng)擔(dān)負滯后功率因數(shù)的負載時，同步