同步电机的基本电磁关系

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1、第十三章同步电机的电磁关系要点：1、时空相-矢量图2、负载运行时两个旋转磁动势a.由直流电流产生的励磁磁动势b.三相对称交流电流产生的电枢磁动势3、隐极式同步发电机的电动势相量图，方程式，等值电路4、凸极式同步发电机的电动势相量图，方程式，等值电路第一节同步发电机空载运行空载运行：当原动机带动发电机在同步转速下运行，励磁绕组通过适当的励磁电流，电枢绕组不带任何负载时的运行情况。AXBCYz+A一、基波励磁磁动势+A0当励磁绕组中通入直流电流后，产生随转子一起旋转的磁动势，称为励磁磁动势。因为它随转

2、子一起转动，从定子上看，它也是一个旋转磁动势，所以同电枢绕组磁动势的分析方法一样。1、凸极电机的励磁磁动势励磁绕组放置在磁极两边槽里，磁极中间不放绕组以使磁极磁动动势波形接近正弦，每极磁势最大幅值为，通过实际总槽数Q2与沿转子表面开的等距槽的总槽数Q’2的比值查表得。一、基波励磁磁动势(续）2、隐极电机的励磁磁动势44′33′2′1′12空间参考轴选择定子A组绕组轴线+A处，该处为=0基波励磁磁动势用空间向量表示,向量长度等于基波磁动势的幅值,向量位置为基波磁动势正波幅所在位置，向量以同步角速度ω

3、逆时针方向转动。+A+A二、基波励磁磁动势空间矢量三、基波气隙磁密空间矢量1、隐极机：气隙均匀，当铁心不饱和时，气隙磁密与磁动势成正比，基波磁动势产生正弦波磁密，在不考虑磁铁的磁滞涡流效应下，磁密波的相位和磁动势波的相位相同。2、凸极机：气隙不均匀，即使铁心不饱和，气隙中产生的磁密大小与磁动势大小不成正比，正弦的基波励磁磁动势产生的磁密波是非正弦分布的，磁密波还要分解基波和一系列谐波，基波磁密和基波磁动势仍然同相位。四、定子绕组一相的感应电动势、时间相量气隙磁密旋转切割定子三相绕组，定子绕组感应随

4、时间正弦变化的电动势，用时间相量来表示。由于空间坐标选A相绕组轴线+A为参考轴，所以时间相量也分析A相，感应电动势效值用表示。1、及均与+A轴重合，A相绕组的有效边处于极间磁密为零处，A相绕组感应电势瞬时值为零，即在+j时间轴的投影为零。+A+j+A1fFx+A1fFx2、A相绕组边处于磁极中心线，磁密最大，A相绕组感应电动势瞬时值为正最大。结论：及在空间参考轴+A上初相位与A相时间相量在时间参考轴+j的初相位之间存在一定关系，即：=-900，此关系适合任意时刻。＋A+A+j五、时空相—矢量图将空

5、间矢量图参考轴+A与时间相量参考轴+j重合在一起，构成时间空间相量图，即时-空相矢量图注意：时间相量与空间矢量的物理意义截然不同，放在一起无实际意义，只是为了方便找出向量的相对位置＋A,+j＋A,+j六、空载特性：(磁化曲线)注意：空载曲线横坐标是实际的励磁电流，或每极实际磁动势波幅，而不是基波磁动势。定子绕组开路、转子由原动机拖动到额定转速并通入励磁电流的运行状态称为同步发电机的空载运行，称的函数关系为空载特性，它是一条非线性关系的饱和曲线。第二节对称负载时的电枢反应定义：电枢磁动势对励磁磁动势

6、的影响叫电枢反应。一、磁动势分析1、定子三相对称绕组中对称三相电流产生基波电枢磁动势（1）大小：(A)（2）转速：(r/min)（3）转向：沿通电相序A、B、C的方向，它与转子转向相同（4）极对数：和转子极对数Ｐ相同，决定于绕组的节距2、转子绕组通入直流产生每极基波励磁磁动势（1）大小：(A)（2）转速：和转子转速一样为同步速（3）转向：和转子转向一致（4）极对数：和转子磁极的极对数相同励磁磁势和电枢磁势的区别基波波形大小位置转速励磁磁势正弦波恒定，由励磁电流决定由转子位置决定由原动机的转速决定电

7、枢反应磁势正弦波恒定，由电枢电流决定由电流瞬时值决定由电流的f和P决定二、基波电枢磁动势对基波励磁磁动势的作用设时，转子S极中心在空间坐标轴超前90°的位置，即的位置。——空间基波电枢磁动势向量——空间基波励磁磁动势向量——空载时定子一相电动势电机带负载后，，由于所带负载性质不同，使和之间相位角Ψ不同，电枢反应的性质也不同。内功率因数角Ψ=00的情况+jSaNaq轴+Ad轴ZNS电枢反应磁动势落后励磁磁动势，空间电角度，叫做交轴电枢反应磁动势，交轴电枢反应使合成磁动势与励磁磁动势不在一个方向上，相

8、差一个相角。内功率因数角Ψ=900d轴SaNaq轴+AZNSAXBCYAXBCY+jψ与相差，对起去磁作用，叫直轴去磁电枢反应磁动势。直轴去磁电枢反应使合成磁动势比减小，气隙磁密比空载时减小，感应电动势相应减小，与同相位，即内功率因数角Ψ=-900+jψd轴SaNaq轴+AZNSAXBCYAXBCY与同相位，对起增磁作用，叫直轴增磁电枢反应磁动势。直轴增磁电枢反应使合成磁动势比增大，气隙磁密比空载时增大，感应电动势相应增大，与同相位，q轴+Ad轴SaNaZNSAXCYAXBCY内功