三相同步发电机的运行原理ppt课件.ppt

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1、第十五章三相同步发电机的运行原理1本章主要内容第一节同步发电机空载运行第二节同步发电机带对称负载时的电枢反应第三节隐极同步发电机的负载运行第四节凸极同步发电机的负载运行2第一节三相同步发电机空载运行1.空载运行时的电磁过程当原动机带动同步发电机在同步转速下运行，励磁绕组通入适当的励磁电流，电枢绕组不带任何负载的运行情况，称为空载运行（noloadoprating）。空载运行时气隙中的磁场仅是转子励磁电流If及相应的励磁磁动势Ff单独建立的磁场，称为空载磁场或主磁场，磁场的强弱由励磁电流决定。主磁通：同时与定、转子交链的磁通为主磁通0。主极漏磁通：仅与

2、转子励磁绕组交链的为主极漏磁通f。3凸极同步电机空载内部磁通分布图4主磁路(0的路径)：主磁通所经过的路径。主此路的路径：主极铁心→气隙→电枢齿→电枢磁轭→电枢齿→气隙→另一主极铁心→转子磁轭，形成闭合回路。漏磁路：主要由空气和非磁性材料组成。主磁路磁阻较漏磁路磁阻小，主磁通远远大于漏磁通。1.空载运行时的电磁过程5基波主磁通0通过气隙与定、转子交链，随着转子同步速旋转，在定子绕组中感应三相励磁电动势E0，实现定、转子间机电能量转换。漏磁通f只与转子绕组交链，不参与定、转子间能量转换。1.空载运行时的电磁过程6同步发电机空载运行的电磁关系为建

3、立空载磁场的励磁磁动势Ff的大小和空间分布与电机的结构有关。1.空载运行时的电磁过程7隐极同步发电机的励磁磁动势1.空载运行时的电磁过程隐极电机的励磁绕组嵌埋于转子槽内，沿转子圆周气隙均匀，励磁磁动势Ff在空间分布为阶梯形，空间基波分量为Ff1。8隐极同步发电机的励磁磁动势1.空载运行时的电磁过程受齿槽的影响，气隙磁密呈现出波动变化，合理选择大齿宽度可使气隙磁密的分布接近正弦波。9凸极电机，励磁绕组集中放置在转子磁极上，励磁磁动势在空间分布为矩形波Ff，其基波分量为Ff1。1.空载运行时的电磁过程凸极同步发电机的励磁磁动势10凸极电机定转子间气隙沿圆周分

4、布不均匀，极面下气隙小，磁阻小，极间气隙大，磁阻大，在一个极范围内气隙径向磁通密度分布近似于平顶的帽形，极靴以外的气隙磁通密度减少很快，相邻两极中线上的磁通密度为零。气隙磁密可分解为基波Ff1和一系列谐波。合理设计磁极形状可使气隙磁密分布接近正弦波，通常将极靴的极弧半径做成小于定子内圆半径，且两圆弧的圆心不重合(称为偏心气隙)，形成极弧中心处的气隙最小，沿极弧中心线两侧方向气隙逐渐增大，可使气隙磁通密度分布较接近正弦波形。1.空载运行时的电磁过程112.空载特性原动机拖动同步电机转子以n1速度转动，0切割定子绕组，在定子中感应电势E0。感应电势有效值其

5、中，0为磁极的每极基波磁通，N为每相定子绕组串联匝数，f为励磁电动势频率。122.空载特性空载特性：空载时励磁电势与励磁电流之间的关系曲线空载时：定子电流为零，电枢电压等于空载电势。空载特性也表示主磁通和励磁磁势之间的关系，即电机的磁化曲线。132.空载特性14讨论：励磁电流较小时，磁通较小，磁路未饱和，空载特性呈直线。励磁电流↑，磁路逐渐饱和，曲线开始进入饱和段。铁磁饱和后，空载电动势增加一点，励磁磁动势增加很多。2.空载特性15讨论：为了合理利用材料，不因过饱和增加励磁磁动势而增加电机用铜量，空载额定电压一般设计在空载特性的弯曲处。将空载特性曲线的

6、直线部分延长得到气隙线，表示气隙磁动势F与励磁电动势E0间的关系。2.空载特性16取代表额定电压UN，饱和系数定义为E′0为气隙线上电压。普通同步电机ks约在1.1～1.25.表明：磁路饱和后，由励磁磁动势Ff建立的基波主磁通和感应的基波电动势都降为未饱和值的1/ks，即所需磁动势是未饱和时的ks倍（即Ff=ksF）。2.空载特性饱和系数Ks17abc1ngd0If(Ff)Ff0F电机运行于曲线刚好弯曲处：充分利用材料不会过分饱和2.空载特性18不同电机用标么值画出的空载特性相差不大，可认为有一条标准的曲线。空载曲线可用标么值来表示。2.空载特性1

7、92.空载运行时空相矢图同步发电机励磁磁场以同步转速1在空间旋转，与由其在定子绕组中产生的以频率1交变的正弦基波主磁通及其感应的正弦基波电动势在时间上呈同步变化，因此，可将它们画在同一时间空间相量矢量图上，以简化分析。2.空载特性20空载运行时空矢量图2.空载特性21直轴（纵轴或d轴）：主磁极轴线位置；交轴（横轴或q轴）：磁极N、S之间的中心线，与d轴垂直；相轴：相绕组的轴线位置；时轴：时间相量在其上投影可得瞬时值。2.空载特性22取定子绕组时间参考轴即时轴与相轴重合，则Ff中的基波分量Ff1(空间矢量）与由它产生的Bf1(空间矢量）及（时间相量）同

8、相位，幅值在直轴正方向；(时间相量）滞后900电角度。2.空载特性233.空载特