第19章+同步电机的对称运行原理

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1、第十九章三相同步发电机对称运行原理同步发电机的空载运行对称负载时的电枢反应同步发电机的时间空间矢量图凸极同步发电机的双反应理论及磁势电势相量图隐极同步发电机的磁势电势相量图电枢反应电抗和漏抗同步发电机的运行性能本章内容：研究同步发电机的稳态对称运行的基本电磁关系（8学时）§19-1空载磁路和空载特性一、同步电机气隙磁路特点二、空载磁路的计算原则三、空载特性一、同步电机气隙磁路特点主磁通；磁极漏磁通主磁路（主磁通所经磁路）：气隙、电枢齿、电枢轭、磁极、磁极轭励磁磁势和励磁磁场一、同步电机气隙磁路特点气隙磁场：(凸极、隐极）一、同步电机气隙磁路特

2、点气隙磁场：(凸极、隐极）基波气隙磁场幅值：均匀气隙非均匀气隙隐极分布式绕组极弧系数：计算极弧系数：空载时气隙的基波磁感应强度的平均值与实际气隙磁感应强度之比值：每极基波磁通量：空载时气隙的基波磁感应强度的平均值（影响磁场波形、漏磁大小。0.55～0.75)(基波电势、电抗计算)结构设计§19-1空载磁路和空载特性一、同步电机气隙磁路特点二、空载磁路的计算原则三、空载特性电路磁路参数及定律符号或表达式单位参数及定律符号或表达式单位电流A磁通Wb电压V磁压降A匝电动势V磁动势A匝电阻Ω磁阻1/H电导S磁导H电流密度A/m2磁感应强度T电导率S/m磁导率H/m

3、电路第一定律磁路第一定律电路第二定律磁路第二定律电路欧姆定律磁路欧姆定律二、空载磁路的计算原则：二、空载磁路的计算原则：安培环路定律电机的磁化曲线：磁场中沿任一闭合路径上磁场强度的线积分，等于穿过该闭合路径内的导体电流的代数和。0Ffφ1空载特性的作用①可以反映电机设计是否合理，电机的磁路是否过于饱和或者材料有没有充分利用。②空载特性结合短路特性(在后面介绍)可以求取同步电机的参数。③可通过测取空载特性来判断三相绕组的对称性以及励磁系统的故障。§19-1空载磁路和空载特性0IfE0三、空载特性在一定的转速下，空载端电压随励磁电流变化的关系：即：相电势0Ff

4、Φ1电枢绕组上的三、空载特性在额定的转速下，空载端电压随励磁电流变化的关系气隙线电机的磁路饱和系数：0IfUIf0IfδUN约为1.02～1.45小结0Ffφ10IfU电机的磁化曲线空载特性§19-2同步发电机的电枢反应一、负载性质对电枢反应的影响二、双轴电枢反应分析法（双反应理论）一般负载情况时电枢磁势的分解磁势电势矢量图电枢磁势的折合同步电机的电枢反应电枢反应：电枢反应磁场：电枢磁势基波单独通过气隙所建立的磁场同步电机的电枢反应：同步电机电枢磁势基波对磁极主磁场的影响空载时：励磁磁势Ff，励磁电势E0负载时：三相感应电势，三相电枢电流电枢绕组上的

5、空载感应电势旋转电枢磁势的形成§19-2同步发电机的电枢反应电枢磁势基波特点：幅值恒定，Fa用空间矢量表示时，磁势矢量顶点的轨迹是圆；当某相的电流为最大时，此时磁势的轴线在该相绕组的轴线上；转速n1=60f/p=n与磁极的转速相等；转向与磁极转向相同。电枢磁势的基波与磁极励磁磁势相对静止，共同产生气隙合成磁场。§19-2同步发电机的电枢反应阻性负载电枢电流与励磁电势同相（ψ=0）A相电势最大A相电流最大ψ=0A相磁势F最大F=IW电枢磁势轴线与励磁磁势轴线垂直回顾§19-2同步发电机的电枢反应阻性负载直轴、交轴回顾直轴或d轴：磁极轴线交轴或q轴：与磁极轴线

6、正交的方位。dq影响：扭歪主磁场交轴磁势与主磁场相互作用产生电磁转矩，实现机电能量转换的必要条件！！交轴电枢反应§19-2同步发电机的电枢反应2.感性负载电枢电流滞后励磁电势90º（ψ=＋90º）A相电势最大A相电流为零ψ=90ºF=IW电枢磁势轴线与励磁磁势轴线同在直轴轴线，方向相反回顾直轴去磁电枢反应§19-2同步发电机的电枢反应3.容性负载电枢电流超前励磁电势90º（ψ=－90º）A相电势最大A相电流为零ψ=－90ºF=IW电枢磁势轴线与励磁磁势轴线重合回顾直轴增磁电枢反应（理想纯R）（理想纯C）（理想纯L）直轴电枢反应去磁U↙直轴电枢反应增磁U↗4

7、.一般情况？交轴电枢反应扭歪主磁场产生电磁转矩，实现机电能量转换。电枢电流与励磁电势同相2.电枢电流滞后励磁电势90º3.电枢电流超前励磁电势90º§19-2同步发电机的电枢反应一、负载性质对电枢反应的影响二、双轴电枢反应分析法（双反应理论）一般负载情况时电枢磁势的分解磁势电势矢量图电枢磁势的折合一般感性负载：回顾电枢电流滞后励磁电势ψ度A相电势最大转子继续旋转ψ角之后A相电流才达到最大。电流滞后电势ψ90º＋ψ1.一般负载情况时电枢磁势的分解双反应理论（双轴电枢反应分析法）90º＋ψdqψ交轴电枢磁势：直轴电枢磁势：1.一般负载情况时电枢磁势的分解3、电

8、枢磁势的折合由于交轴、直轴磁路不相同，即使Ff、Fad、Faq三者