CH15三相同步发电机的运行原理.ppt

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1、1第十五章同步电机的运行原理15-1同步发电机的空载运行15-2对称三相负载时同步发电机的电枢反应15-3隐极同步发电机的电压方程、相量图和等效电路15-4凸极同步发电机的电压方程和相量图2第一节同步发电机的空载运行以同步转速n1，且转子励磁If，而定子I=0，称为空载运行。1.空载磁场——主磁场同步电机的空载磁场3凸极同步电机空载内部磁通分布图4若主磁场B0在气隙中正弦分布，且以同步速n1旋转，则在定子绕组中产生对称三相电动势有效值：频率：空载电动势，激磁电动势。三相对称电动势52.空载特性n1=cE0=f(If)Ff∝IfE0∝

2、0电机的磁化曲线0=f(Ff)同步电机的空载特性0较小时，磁路不饱和，空载曲线的下部是一条直线；随o的增大，铁心逐渐饱和，空载曲线弯曲。气隙线：不计铁心磁阻的空载特性曲线。空载特性是同步电机的一条基本特性。6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kμ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/kμ，即所需磁动势是未饱和时的kμ倍（即Ff=kμF）。饱和系数Kμ7第二节对称三相负载时同步发电机的电枢反应一.接三相对称负载时的物理过程空

3、载时，同步电机的气隙磁场是由励磁磁动势所产生的主磁场B0。}(空载电动势或激磁电动势)8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。9二.电枢反应：电枢磁动势的基波对气隙磁场的影响电枢反应使气隙磁场空间位置发生变化，直接关系到电机的机电能量转换。电枢反应的去磁或增磁，对电机的运行性能产生影响。电枢反应的性质（交磁，去磁或增磁）取决于电枢磁动势和主磁场在空间的相对位置。这一相对位置决定于空载电动势和负载电流的之间的相位差，称为内功

4、率因数角。101.=0时定子绕组电动势、电流及磁动势在此时刻，A相电动势、电流达到最大值，电枢磁动势的轴线与A相绕组轴线重合，同时也与q轴重合，即Faq=Fa，称为交轴电枢反应磁动势。同步发电机的交轴电枢反应11定子绕组电动势、电流和磁通的时间相量图各相电动势、电流和磁通间的相位关系是相同的，所以后边只画出一相。定子绕组电动势、电流和磁通的时间相量图12在时-空统一矢量图中，电枢磁动势Fa（空间矢量）与电枢电流（时间相量）同相位；空载磁通与励磁磁动势Ff同相位。时-空统一矢量图时-空统-矢量图13气隙合成磁场与主磁场的相对位置相

5、对于主磁场，气隙合成磁场的轴线偏移了一个角度，且幅值有所增加。这是由于电枢磁动势（Fa=Faq）的作用造成的，称之为交磁作用。气隙合成磁场与主磁场的相对位置图142.Ψ≠0时电流滞后电动势电流滞后电动势的向量图15电流超前电动势电流超前电动势的向量图16同步发电机负载电流滞后空载电势90°时轴ψd轴q轴A轴AXZBCYFfNSFaA相电流瞬时值达最大值时，A相电势瞬时值为零，此时主磁极轴线位于A相轴线的反向位置，为直轴电枢反应。=900的电枢反应17=900的电枢反应转子磁势和电枢磁势一同作用在直轴上，方向相反，电枢反应为纯去磁

6、作用，合成磁势的幅值减小。这一电枢反应称为直轴去磁电枢反应。=900时的时空相矢图18同步发电机负载电流超前空载电势90°时轴ψ直轴助磁电枢反应d轴q轴A轴AXZBCYFfNSFa=－900的电枢反应19此时Ff与Fa之间的夹角为0，即二者同相，转子磁势和电枢磁势一同作用在直轴上，方向相同，电枢反应为纯增磁作用，合成磁势的幅值加大。这一电枢反应称为直轴增磁电枢反应。=-900时的时空相矢图=－900的电枢反应20不同负载性质时电枢反应磁场与转子电流的相互作用三.机电能量转换交轴电枢反应磁场对转子产生阻力转矩。直轴电枢反应磁场对

7、转子磁场起去磁或助磁作用，不阻碍转子旋转。21直轴电枢反应的影响直轴电枢反应磁场由定子电流的无功分量产生的，虽与转子绕组也产生电磁力，但不形成转矩，不妨碍转子旋转，只对转子磁场起去磁或增磁作用，为维持定子的端电压，就必须相应调节（增加或减小）转子励磁电流（直流电流）。交轴电枢反应的影响交轴电枢反应磁场是由定子电流的有功分量产生的，产生的交轴电枢磁场对转子绕组产生阻转矩，阻碍转子旋转；定子输出有功功率越大，有功电流分量就越大，交轴电枢反应磁场就越强，所产生的阻力转矩也越大，这就需要原动机输出更多动力，才能克服电磁阻转矩，以维持发电机转速

8、不变。22结论：p199为了维持发电机转速不变，必须随着有功负载的变化调节原动机的输入功率；为了维持发电机定子的端电压，必须随着无功功率的变化，相应的调节（增加或减小）转子励磁电流（直流电流）。23第三节隐极式同步发电机