电机学(同步电机的电磁关系)讲课稿.ppt

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1、电机学(同步电机的电磁关系)同步发电机的空载运行参考方向规定电枢绕组电动势和电流：如图。磁动势：磁感应线出定子、进转子为正。励磁绕组在一对极下的匝数为Nf。励磁电流为If，产生励磁磁动势。同步发电机的空载运行建立空间坐标系在定子内圆表面原点（A相绕组的轴线）横坐标：气隙圆周上各点距离原点的空间电角度，逆时针方向为正纵坐标：磁动势（大小与方向）基波励磁磁动势凸极同步发电机每极励磁磁动势幅值励磁磁动势的空间分布波形为矩形波。基波励磁磁动势凸极同步发电机每极基波励磁磁动势幅值为傅立叶级数分解可以得到基波励磁磁动势

2、。kf为励磁磁动势波形因数基波励磁磁动势凸极同步发电机在空间正弦分布。随着转子一起以同步转速n1旋转。正幅值位于S极中心的位置。基波励磁磁动势的特点基波励磁磁动势隐极同步发电机每极励磁磁动势幅值励磁绕组分布在多个槽中。励磁磁动势的空间分布波形为阶梯波。基波励磁磁动势隐极同步发电机每极基波励磁磁动势幅值为傅立叶级数分解可以得到基波励磁磁动势。励磁磁动势波形因数kf与转子槽的分布有关；kf≈1。基波励磁磁动势隐极同步发电机在空间正弦分布。随着转子一起以同步转速n1旋转。正幅值位于S极中心的位置。基波励磁磁动势的特

3、点基波励磁磁动势基波励磁磁动势空间矢量用空间矢量Ff1表示基波励磁磁动势，矢量的长度等于磁动势的幅值，位置在正幅值所在处。基波励磁磁动势Ff1随转子一起以同步转速n1逆时针旋转，旋转的电角速度为同步电角速度。基波气隙磁通密度隐极同步发电机气隙均匀，不考虑饱和时，正弦分布的基波励磁磁动势，将产生正弦分布的气隙磁通密度波。不考虑磁滞和涡流损耗时，气隙磁通密度波与基波励磁磁动势相位相同。基波气隙磁动势在气隙中产生磁通密度波。规定气隙磁通密度的参考方向与磁动势的相同。气隙磁通密度的空间分布与气隙磁路磁阻有关。基波气

4、隙磁通密度隐极同步发电机基波励磁磁动势Ff1产生的正弦分布的气隙磁通密度波，可用空间矢量B0表示。基波气隙磁通密度凸极同步发电机气隙不均匀，即使不饱和，基波励磁磁动势产生的气隙磁通密度波也是非正弦分布的。对非正弦分布的气隙磁通密度波进行分解，得到基波和谐波不考虑磁滞和涡流损耗时，基波气隙磁通密度B0与基波励磁磁动势Ff1的空间相位相同。一相绕组的基波感应电动势气隙磁通密度与电枢绕组有相对运动，在一相电枢绕组中感应电动势。在空间正弦分布的基波气隙磁通密度，感应在时间上正弦变化的基波电动势。基波电动势可用时间相量

5、表示。一相绕组的基波感应电动势基波电动势（空载电动势）相量时空相矢量图转子在空间上转过某一电角度，定子感应电动势在时间上经过同样的电角度。无论什么时刻，只要知道磁动势矢量或者电动势相量的位置，都可以知道与之相应的相量或矢量的位置。时空相矢量图为了分析方便，将时间相量图与空间矢量图画在一起，成为时空相矢量图。将空间参考轴+A与时间参考轴+j重合。用+A为空间参考轴时，各时间相量均是A相的。在时空相矢量图上，空载电动势相量始终滞后于产生它的基波励磁磁动势矢量Ff190电角度。时空相矢量图注意：在时空相矢量图上，

6、相量滞后矢量Ff190电角度。此结论是+A与+j轴重合时才得到的。这一关系并没有实际的物理意义，只是为了分析方便。时间相量和空间矢量的物理意义是完全不同的：相量是在时间上正弦变化矢量是在空间上正弦分布空载特性实际应用中，需要知道通入一定的励磁电流，可以产生多大的电动势，是否能够满足需要？可通过电机设计计算或者空载试验得到空载特性E0＝f(If)。空载特性反映了空载电动势E0与励磁电流If或励磁磁动势Ff之间的关系。空载特性因铁心有饱和特性，故空载特性为非线性曲线。纵坐标为一相空载电动势的有效值E0；横坐标为

7、实际的励磁电流If，或者实际的励磁磁动势Ff（不是基波励磁磁动势Ff1）。空载特性反映了磁动势产生磁场，在定子绕组中感应电动势的能力。13.2对称负载时的电枢反应电枢绕组带上三相对称负载时，其中流过三相对称电流。三相对称电流产生基波电枢磁动势，与基波励磁磁动势相互作用，合成得到总的气隙磁动势。基波电枢磁动势对基波励磁磁动势的影响，称为电枢反应。对称负载时的电枢反应转子绕组产生的基波励磁磁动势幅值：转向：与转子转向相同（逆时针）。转速：与转子转速相同，为同步转速n1。极对数：磁极的对数p。对称负载时的电枢反应定

8、子三相绕组产生的基波电枢磁动势幅值：转向：沿着+A→+B→+C方向旋转，与转子转向相同（逆时针）。转速：极对数：与绕组布置有关，必须与转子极对数p相同。电枢绕组基波磁动势的转向与转速转子逆时针旋转。+B轴在空间上超前+A轴，所以B相电动势在时间上滞后于A相。B相电流在时间上滞后于A相。三相绕组的合成基波磁动势转向：电流超前相转向电流滞后相，即逆时针方向。n1转速对称负载时的电枢反应基波电枢磁动势与基