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1、第三单元同步发电机运行分析课题一对称负载时的电枢反应及其电抗一、什么是电枢反应？空载时，同步发电机只有励磁磁势，为机械旋转磁势。对称负载后，电枢绕组流过对称电流，产生一电气旋转磁势。这两个旋转磁势转速相同，在空间相对静止，共同建立电机磁场。电枢磁势对励磁磁势的影响称为电枢反应。U1U2V1V2W1W2NS电枢反应磁势与转子磁势速度相同二、电枢反应的性质是由什么决定的？电枢反应的性质首先由电枢磁势与励磁磁势的空间夹角决定。励磁磁势与磁极轴线重合，电枢磁势由电枢电流相位决定（哪一相电流达到最大值时，与该 相绕组轴线重合）电枢电流的
2、相位决定于负载的性质。电枢反应的性质决定于负载的性质。U1U2V1V2W1W21.＝0°时的电枢反应U1U2V1V2W1W2NS交轴电枢反应使得气隙磁场轴线位置向后移动一个角度。＝0时的情况。2.＝90°时的电枢反应U1U2V1V2W1W2NS直轴去磁电枢反应。＝90°时的情况。3.＝－90°时的电枢反应U1U2V1V2W1W2NS直轴增磁电枢反应。＝－90°时的情况。4.一般情况下的电枢反应U1U2V1V2W1W2NS三、电枢反应对能量转换和电机端电压的有什么影响？U1U2V1V2W1W2NS1、有功电流在电机
3、内部产生制动转矩有功电流与E0同相位，产生交轴电枢反应磁场，与转子电流作用产生制动转矩。发电机输出有功功率增大时，有功电流也增大，交轴电枢反应磁场增强，制动转矩也增大。这时应增大发电机轴上的输入转矩，以克服制动转矩。U1U2V1V2W1W2NS2、感性无功电流在使得发电机端电压降低感性无功电流与滞后E090°，产生直轴去磁电枢反应磁场，使气隙磁场削弱，发电机端电压降低。若要保持端电压不变，应增加励磁电流。U1U2V1V2W1W2NS3、容性无功电流在使得发电机端电压升高容性无功电流与超前E090°，产生直轴增磁电枢反应磁场，使
4、气隙磁场增强，发电机端电压升高。若要保持端电压不变，应减小励磁电流。四、什么是电枢反应电抗和同步电抗？负载后,Fa将在电机内部产生跨过气隙的电枢反应磁通Fa和不通过气隙的漏磁通Fs,分别在电枢各相绕组中感应出电枢反应电势Ea和漏磁电势Es。不计饱和时,Ea与电枢电流Ia成正比,比例常数称Xa为电枢反应电抗。考虑到相位关系后，每相电枢反应电势为：Xa和Fa所经过磁路的磁阻成反比。对于凸极电机而言,当Fa和Ff重合时,Fa经过直轴气隙和铁心而闭合(直轴磁路);该路径磁阻较小,对应的Xa就较大。当Fa和Ff正交时,Fa经过交轴磁路而
5、闭合。磁阻较大,所以Xa较小。一般情况下,Fa和Ff之间的夹角由负载的性质决定,为90+y,Fa的流通路径介于直轴磁路和交轴磁路之间，Xa的大小也就介于最大和最小之间。不同负载对应的Xa也不同,这给分析问题带来了诸多不便。为了解决这一问题,人们采用了正交分解法和叠加原理,将Fa看成是其直轴分量Fad和交轴分量Faq的叠加,并认为Fad单独激励直轴电枢反应磁通Fad,对应有一个固定的直轴电枢反应电抗Xad,并在定子每相绕组中产生直轴电枢反应电势Ead;Faq单独激励交轴电枢反应磁通Faq,对应交轴电枢反应电抗Xaq,产生交轴电枢
6、反应电势Eaq。Fs引起的漏抗电势电枢绕组中由Ia引起的总的感应电势为其中Xd=Xad+Xs定义为直轴同步电抗，Xq=Xaq+Xs定义为交轴同步电抗。对于隐极电机来说，可以认为直轴磁路和交轴磁路的磁阻相等，则Xad=Xaq=Xa式中Xs=Xa+Xs定义为隐极电机的同步电抗。由定义可知，同步电抗包括两部分：电枢绕组的漏电抗和电枢反应电抗，又称为主电抗和漏电抗。Xs、Xa随着饱和程度的增加而减小；Xs不随饱和程度的变化而改变，Xs比Xa小得多。课题二同步电机的电势方程式和相量图一、电势方程式负载后,发电机电枢绕组中存的电势：电枢电
7、阻很小，其压降可以忽略。发电机每相的电势方程为对凸极电机来说,对隐极电机来说,二、电势相量图同步电机理论中，用电势相量图来进行分析是十分重要和方便的方法。作相量图时，U与Ia的夹角即负载功率因数角j、Xs为已知量，根据方程式求得E0。隐极电机相量图画法(动画)①在水平方向作出相量U；②根据j角作出相量Ia；③在U的尾端,加上相量jXsIa,它超前Ia90°。④作出由U的首端指向jXsIa尾端的相量,该相量便是E0。内功率因数角(2)凸极电机相量图画法凸极电机首先必须将Ia分解为Id和Iq，然后才能根据方程式作出其电势相量图。由
8、于Iq与E0同方位，Id与E0正交，找出E0方位即可。两边同时加上电势方程式左边相量显然与E0处于同一方位，而右边的相量可以很方便地求得，这样就可找到E0的方位。①在水平方位作出相量U错开j角作Ia；②在U的尾端加上相量jXqIa，超前于Ia90°经过U首端和jXqIa尾端的
