ch12同步电机的基本理论和运行特性ppt课件.ppt

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1、引言火力发电水力发电核能发电机械能电能一次能源共同点：同步发电机第四篇同步电机10/6/2021第四篇同步电机第十二章同步电机的基本理论和运行特性第十三章同步发电机在大电网上运行第十四章同步电动机的不对称运行第十五章同步电机的突然短路与振荡10/6/2021本章主要讨论同步电机的工作原理，运行特性。1同步电机基本结构2同步电机的励磁系统3同步电机的空载运行4对称负载时的电枢反应5隐极同步发电机的分析方法6凸极同步发电机的分析方法7电枢绕组的漏抗8同步发电机的空载、短路和负载运行9同步发电机的参数测定10同步发电机的

2、稳定运行特殊第十二章同步电机的基本理论和运行特性10/6/2021第一节同步电机的结构一、三相异步电动机同步运行10/6/2021第一节同步电机的结构异步电机的同步化将三相异步电动机转子绕组供电方式加以改变，直接由直流电源供电，使其由原先流过低频交流电流改变为直流电流，所形成的磁通势及其磁场的极对数与定子旋转磁场的极对数一致，三相异步电动机就可变成三相同步电动机而稳定运行（见图11）10/6/2021第一节同步电机的结构图6-1异步电动机同步运行的接线图10/6/2021第一节同步电机的结构二.同步电机的基本结构

3、1.定子与异步电机定子没什么区别2.转子凸极式（见图1），可用于同步电动机，也可用于同步发电机隐极式（见图2），既可用于同步电动机，也可用于同步发电机10/6/2021第一节同步电机的结构图1凸极式图2隐极式旋转磁极式同步电机结构示意图10/6/2021第二节同步电机的励磁系统及工作原理一.直流励磁机励磁系统二.交流励磁机整流励磁系统10/6/2021第二节同步电机的励磁系统及工作原理三.同步电机的工作原理1.同步发电机的工作原理转子转速上升至n0-->电枢绕组和转子有相对运动--建立磁场-->产生感应电动势E

4、0(励磁电动势），此时发电机处于空载状态。当定子绕组接上负载，则发电机处于负载状态，此时进行机电能量的转换物理模型（见图4）概念：空载特性10/6/2021同步发电机的空载特性在同步转速下，励磁电动势E0和励磁电流If的关系（用曲线E0＝f(If)表示），称为同步发电机的空载特性（见图3）。图3同步电机的空载特性10/6/2021第二节同步电机的励磁系统及工作原理图4同步发电机工作原理模型a同步发电机示意图b三相电动势相量图10/6/2021第二节同步电机的励磁系统及工作原理2.同步电动机的工作原理同步电机和其

5、他类型的电机一样，也遵循可逆原理，可按发电机方式运行，也可按电动机方式运行10/6/2021电机的可逆原理当原动机拖动同步电机并励磁，电机从原动机输入机械功率，向电网输出电功率，为发电机运行方式；当同步电机接于电网并励磁，拖动机械负载时，从电网输入电功率，在轴上输出机械功率，为电动机运行方式。图5.a为发电机运行图5.b为理想空载运行图5.c为电动机运行这是三种电机运行方式的物理模型10/6/2021电机的可逆原理图5同步电机的物理模型a发电机运行       b理想空载       c电动机运行10/6/2021

6、一.隐极式同步电机的空载磁动势二.凸极式同步电机的空载磁动势三.时间相量与空间相量四.空载电动势相量五.电压波形正弦畸变率第三节同步电机的空载运行10/6/2021一、空载运行时的主磁通空载运行：同步发电机被原动机带动到同步转速，转子励磁绕组加励磁电流，定子绕组开路（定子绕组电流为零）时的运行情况。10/6/202110/6/2021一、空载运行时的主磁通空载时发电机内部电磁关系空载时主磁通仅由转子建立；磁场的强弱决定于励磁电流大小。10/6/2021——带对称负载时的主磁通1.负载时发电机内部电磁关系负载时，定、

7、转子共同建立主磁通；电枢磁势Fa与励磁磁势Ff转向相同、转速相等，在空间相对静止，成为“同步”。第四节对称负载时的电枢反应10/6/20212.电枢反应电枢反应：同步发电机对称负载时，电枢磁势Fa对励磁磁势Ff影响。电枢反应的性质：直轴去磁电枢反应、直轴助磁电枢反应和交轴电枢反应。10/6/2021电枢反应的性质取决于内功率因数角Ψ，即空载电势E0与定子电流I的夹角；内功率因数角Ψ的大小与同步发电机的负载大小、性质以及电机的参数有关。10/6/202110/6/2021作时空矢量图确定电枢反应的性质的规律：取励磁磁

8、势Ff作为参考向量，其方向就d轴方向；空载磁通Φ0与Ff同方向，空载电势E0滞后空载磁通Φ090°；定子电流I滞后空载电势E0的角度为内功率因数角Ψ；电枢磁势Fa与定子电流I同相位。10/6/2021（1）ψ=0°时的电枢反应电枢反应性质为交轴电枢反应。10/6/2021（2）ψ=90°时的电枢反应电枢反应性质为直轴去磁电枢反应。10/6/2021（3）ψ=