第十三章-同步发电机ppt课件.ppt

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1、第十三章同步发电机13-2同步电机的电枢反应13-3同步发电机的电势方程式和相量图13-4同步发电机的功率和转矩方程式13-5同步发电机的特性13-6同步发电机的并联运行13-1同步发电机的空载运行第十三章同步发电机13-2同步电机的电枢反应13-3同步发电机的电势方程式和相量图13-4同步发电机的功率和转矩方程式13-5同步发电机的特性13-6同步发电机的并联运行13-1同步发电机的空载运行本章基本要求1.理解同步电机电枢反应的物理概念，并掌握电枢反应的性质与哪些因素有关；2.熟练掌握同步发电机的电压平衡方程式和相应的相量图的画法。3.熟练掌握同步发电机的

2、功角特性，分析当励磁电流改变时，空载电势和功角特性变化的规律。4.了解同步发电机的功率和转矩方程式、工作特性。6.掌握同步发电机有功功率和无功功率的调节以及同步发电机的U形曲线；掌握无功功率的性质与励磁电流的关系。5.了解同步发电机并联运行的条件及其整步方法。10/8/20212山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作13-1同步发电机的空载运行一、同步电机的基本作用原理1.两种旋转磁场当对称三相电流流过对称三相绕组时，将在气隙中产生一个旋转磁场，基波磁势有下列特性：振幅恒定是单相绕组最大振幅的1.5倍，转速为同步转速n1，旋转方向是从电流超前的相转向

3、电流滞后的相，当某相电流达到最大值时，旋转磁场的振幅恰好在该相绕组的轴线上。同步电机无论作为发电机运行还是作为电动机运行，和异步电机一样，只要它们的定子三相绕组中流过三相对称电流，都将在气隙中产生上述的旋转磁场。10/8/20213山东理工大学电工电子教研室weipeiyu制作同步发电机的空载运行因该磁场是交流励磁的，故称为交流励磁的旋转磁场，同步电机的定子绕组又称为电枢绕组，因此又称为电枢磁场。如果在转子上装有由直流励磁的磁极，且用原动机把转子带到同步转速，就像同步电机那样，则在气隙中同样出现一个圆形旋转磁场，这样获得的旋转磁场又称直流励磁的旋转磁场或称机

4、械旋转磁场。同步发电机空载时，定子绕组中的电流为零，在气隙中只有直流励磁的旋转磁场，在负载的情况下，两种旋转磁场均存在。同步发电机的空载运行在同步电机的气隙中存在着两种不同的旋转磁场，只要这两个旋转磁场在空间有位移，它们之间便会有电磁力，犹如两块磁铁之间存在相互作用力一样。3.同步电机的运行方式同步电机在工作时，由于两种旋转磁场之间没有相对运动，因此它们之间的相互位置决定着同步电机的运行情况：如转子磁场在前，则当转子旋转时，便拉着定子磁场旋转，这时转子磁场超前电枢磁场，这便是发电机运行；反之定子磁场旋转拉着转子磁场旋转，便是电动机运行情况。2.同步电机的作用

5、力同步发电机的空载运行4.同步电机的电路方程及等效电路在正常运行时，同步电机的定子磁场与转子绕组之间没有相对运动，因而不能在转子绕组中感应电势，转子回路中只有直流励磁电流，故从电路的观点来看，同步电机要比变压器或异步电机更为简单，可不考虑转子支路，而只为定子电路单独写出电压方程式。同步电机正常运行时的等效电路是一个没有副方回路与原方耦合的独立回路，求解时也不用联立方程，非常简单。同步发电机各物理量的正方向规定如图所示。同步发电机等效电路如图所示。同步发电机的空载运行如不考虑饱和现象，利用迭加原理：—转子磁场在定子绕组中的感应电势，也称励磁电势；—定子磁场在定

6、子绕组中的感应电势，称为电枢反应电势。ra—定子绕组的电阻，x—定子绕组漏抗。—定子绕组端电压—定子绕组输出电流E0EaE＋U1－I1或5.同步电机的气隙合成磁场将气隙中的定子和转子磁场合并为一合成气隙磁场来考虑，这种分析方法更符合同步电机的实际情况。同步发电机的空载运行由于定、转子磁场均以同步转速旋转，气隙中合成旋转磁场便也按同步转速旋转，和转子绕组之间仍无相对运动；因此同步电机作为发电机运行时，转子磁场轴线便超前于气隙合成磁场轴线；而同步电机作为电动机运行时，转子磁场轴线将滞后于气隙合成磁场的轴线。同步电机的运行方式，也常用合成旋转磁场与转子磁场之间

7、的相对位置来确定；当转子磁场超前于定子磁场时，合成的气隙磁场便滞后于转子磁场，当转子磁场滞后于定子磁场时，合成的气隙磁场便将超前于转子磁场；电枢（定子）：I1(Fa)=0转子每极磁通：Φ0空载电动势：E0=4.44f1kw1W1Φ0或电枢相电压：U0P=E0电枢线电压（Y形联结）：E0=－j4.44f1kw1W1Φ0U0L=√3E0E0的频率：f1=pn60二、同步发电机的空载运行同步发电机被原动机拖动至同步转速，转子绕组通入直流励磁电流，定子绕组开路时称为空载运行。13-2同步电机的电枢反应空载时，同步电机中只有一个以同步旋转的转子磁场，即励磁磁场，它在三

8、相绕组中感应出对称的三相电势，每一相为E0，称为励磁