电机学第6章答案.ppt

《电机学第6章答案.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第六章同步电机的稳态分析6.1同步电机的基本结构和运行状态6.2空载和负载时同步发电机的磁场6.3隐极同步发电机的电压方程、相量图和等效电路6.4凸极同步发电机的电压方程和相量图6.5同步发电机的功率方程和转矩方程6.6同步电机参数的测定6.7同步发电机的运行特性6.1同步电机的基本结构和运行状态普通同步电机与异步电机的根本区别在转子上，同步电机的转子上装有磁极并通入直流电流励磁，故具有确定的极性。同步：当导体经过一对磁极，导体中的感应电势就变化了一个周波，若转子极对数为P，转子旋转一周，导体感应电势就变化了P个

2、周波，设转子转速为n,则感应电势的频率为：f=pn/60显然，转子的转速与气隙磁场的旋转速度相等，所以称之为同步电机。用途：主要作为发电机；作为电动机一般用在恒速的低速大功率机械中；亦可作同步补偿机，专门用来吸收和输送无功功率。6.1同步电机的基本结构和运行状态6.1同步电机的基本结构和运行状态同步电机一、同步电机的基本结构旋转电枢式旋转磁极式隐极式（Salient-pole）凸极式（Cylindrical-Rotor）二、同步电机的运行状态发电机——把机械能转换为电能电动机——把电能转换为机械能补偿机——没有有功

3、功率的转换，只发出或吸收无功功率同步电机运行状态，主要取决于定子合成磁场与转子主磁场之间的夹角δ，δ称为功率角6.1同步电机的基本结构和运行状态三、同步电机的励磁方式直流励磁机励磁——直流励磁机通常与同步发电机同轴，采用并励或他励接法。如图6—8所示整流器励磁————静止式——如图6-9旋转式6.1同步电机的基本结构和运行状态额定容SN——指额定运行时电机的输辅出功率额定电压UN——指额定运行时定子的线电压额定电流IN——指额定运行时定子的线电流额定功率因数——指额定运行时电机的功率因数额定频率fN——指额定运行时

4、电枢的频率额定转速nN——指额定运行时电机的转速，即为同步转速四、额定值6.1同步电机的基本结构和运行状态返回空载运行时，同步电机内仅有由励磁电流所建立的主极磁场。图6—l0表示一台四极电机空载时的磁通示意图。从图可见，主极磁通分成主磁通Φ0和漏磁通Φfσ两部分，前者通过气隙并与定子绕组相交链，后者不通过气隙，仅与励磁绕组相交链。主磁通所经过的主磁路包括空气隙电枢齿、电枢轭、磁极极身和转子轭等五部分。6.2空载和负载时同步发电机的磁场一、空载运行空载：I=0，If≠0,n=nN电磁关系IfFf=NfIfBfΦfΦ0

5、E0Φfσ6.2空载和负载时同步发电机的磁场一、空载运行当转子以同步转速旋转时，主磁场将在气隙中形成一个旋转磁场，在定子绕组内感应出对称三相电动势（激磁电动势）空载特性是同步电机的一条基本特性。如图6—11所示E0=4.44fN1KN1Φ0其空载特性曲线E0=f(If)和电机的磁化曲线相似，但还是有一定的区别，电机的磁化曲线与转速无关，只与电机本身有关，而E0=f(If)与转速有关。注意：这里引入了电机磁路的饱和系数。二、对称负载时的电枢反应负载运行时，电枢绕组中有电流流过，便会产生电枢基波旋转磁势，其转速应与转子

6、转速恒相等，此磁势对主极基波磁势的影响称为电枢反应。若用Fa表示则气隙合成磁势为：Fδ=Ff1+FaBδEδ6.2空载和负载时同步发电机的磁场注意与直流电机电枢反应的区别在直流电机中，两个磁场都是静止的（电枢是旋转的，但由于电刷的作用使电枢磁场相对静止），而同步电机中二者只是保持相对静止，本身却是旋转的；此外同步电机特别强调的是基波之间的相互作用，但直流电机分析中无此种限制。电枢反应的性质(增磁、去磁或交磁)取决于电枢磁动势和主磁场在空间的相对位置。分析表明，此相对位置取决于激磁电动势E0和负载电流I之间的相角差Ψ

7、0(Ψ0称为内功率因数角)。下面分成两种情况来分析。与同相时a)定子绕组电动势、电流和磁动势的空间矢量图与同相时b)时间矢量图与同相时c)时-空统一矢量图在时-空统一矢量图中，称直轴为d轴，交轴为q轴(与时轴、相轴三轴合一）。与同相时d)气隙合成磁场与主磁场的相对位置与不同相时a)滞后于时的空间矢量图与不同相时b)滞后时的时-空统一矢量图与不同相时c)超前时得时-空统一矢量图返回3.隐极同步电机的电枢反应特点其结构特点是气隙均匀，故同一电枢磁势作用在圆周气隙上的任何位置所产生的气隙磁场和每极磁通量都是相同的，没必要

8、象凸极转子一样分解成交、直两个分量，可以整体考虑电枢反应的影响，具体过程如下：当磁路不饱和时，采用叠加原理求解，即：Φδ=Φ0+Φa;Eδ=E0+Ea磁路饱和时，磁场不再满足线性叠加条件，但由安培环路定律可知磁势是可以叠加的，所以要先求合成气隙磁势Fδ=Ff1+Fa,再由Fδ求出Φδ、Eδ。同步发电机负载运行时物理量的关系：一、不考虑磁饱和时6.3隐极同步发