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1、同步电机复习 （Ch18-Ch24）,产生圆形旋转磁场,A,B,C,同步电机,定子：铁心、交流绕组电枢绕组 转子：磁极铁心、励磁绕组 气隙,稳定转矩：定转子磁场相对静止, 通入三相交流电，产生同步旋转 磁场。 转子绕组切割旋转磁场，产生感应电势。 转子电流与磁场相互作用产生电磁力、 电磁转矩。,当电磁转矩阻转矩时，转子以转速 n 旋转。,异步电动机：,感应电机,感应电机,电动,电磁制动,发电,高速电机？,旋转电枢式,旋转磁极式,有刷励磁系统,无刷励磁系统,航空三级式同步电机,N,S,星型,切向,径向,永磁励磁,电励磁,1、 2、外特性硬、电压调整率小 3、调压困难 4、稳态短路电流大 5、功角
2、特性,钕-铁-硼,铝镍钴,钐钴,铁氧体,热稳定性,机械强度,价格,单台同步发电机给阻抗性负载供电时，频率、感应电势如何变化？ 发电机的电流和功率因数由励磁电流、发电机阻抗、负载阻抗 决定。 同步发电机并联组成容量很大的系统，在受到干扰和发生故障 时仍能保持同步性。 单台发电机连接到无穷大电网时，端电压和频率将被电网所固定。,单机和并联运行,一、同步电机的电感和等效电路,电磁过程,一、同步电机的电感和等效电路,直轴同步电抗 交轴同步电抗,直轴电枢反应电抗 交轴电枢反应电抗 漏抗,电枢反应电抗 同步电抗,Xad、 Xaq 与哪些参量有关？,直轴同步电抗 交轴同步电抗,直轴电枢反应电抗 交轴电枢反应
3、电抗 漏抗,电枢反应电抗 同步电抗,空载电势（励磁电势） 气隙电势 直轴电枢反应电势 交轴电枢反应电势 直轴电势(气隙电势直轴分量) 交轴电势(气隙电势交轴分量),一、同步电机的电感和等效电路,内功率因数角：,励磁电势：,Xd、 Xq 、X大小关系？,Xd Xq X,一、同步电机的电感和等效电路,发电惯例,电动惯例,输入容性电流,输出感性电流,正序分量,负序分量,零序分量,合成,分解,不对称系统！,对称分量法（思路）,1、正序（又称顺序）分量：,幅值相等、相位上顺相序相差120,矢量算子：,三相正序电流建立正向旋转磁场！,2、负序（又称逆序）分量,幅值相等、相位上逆相序相差120,三相负序电流
4、建立反向旋转磁场！,3、零序分量,幅值相等、相位相同,三相零序电流合成磁势为零！,1、正序阻抗：（对应正转磁场）,r+：电枢相绕组电阻 ra x+：电枢相绕组的同步电抗 xd xq,2、负序阻抗Z （对应反转磁场）,负序磁场，相对于转子以二倍同步速旋转，在转子的阻尼绕组和励磁绕组中感应二倍频率的电势和电流。,负序电抗：,负序电阻：,负序磁场在转子的铁耗,3、零序阻抗,零序电抗,短距绕组,零序电阻,零序电流只产生漏磁场，不产生气隙基波磁场,整距绕组,相序阻抗比较,同步发电机的突然短路,忽略线圈电阻 r，超导体：,闭合超导线圈的磁链守恒原理：闭合超导线圈的磁链不变,M e i L Li,电枢绕组的
5、磁链,短路前:,短路后:,电枢绕组的电流,三相电流交流分量：（周期分量）,三相电流直流分量(非周期分量) ：,一、超瞬变电流,二、瞬变电流,三、稳态短路电流,几个电流和电抗的区别,Xd、 Xd 、 Xd、 X大小关系？,Xad、 Xad 、 Xad大小关系？,电流衰减规律,例：,二、同步电机的开路特性和短路特性,损耗分析,互感,二、同步电机的开路特性和短路特性,原因：,近似纯直轴去磁,方法：输出短接，nn1，通入励磁电流，求取I= f(If ),特性：IKIf,二、同步电机的开路特性和短路特性,联合试验测求,损耗分析,绕组等效电阻,三、功角特性,二、凸极电机功角特性,一、隐极电机功角特性,不加
6、励磁也能输出功率！,基本分量,附加分量,三、功角特性,不加励磁也能输出功率！,永磁？,电励磁？,四、稳态运行特性,端电压、励磁电流、电枢电流、功率因数、效率之间的关系,四、稳态运行特性,端电压、励磁电流、电枢电流、功率因数、效率之间的关系,四、稳态运行特性,功率因数： 1、功率因数从1向额定值(如0.75)变化时，电枢绕组的发热 是限制因素。,2、负载有功功率一定时，功率因数减小，无功功率增大， 电流电流增大，产生的热量超出冷却范围，温升破坏绝 缘。,3、功率因数更低时，励磁电流升高，保持输出电压为恒定 值，励磁绕组发热是主要限制因数。,四、稳态运行特性,正常励磁,过励,欠励,cos=1,不稳
7、定区,Pem=0,Pem1,Pem2,过励,正常励磁,欠励,1、功率因数从1向额定值(如0.75)变化时， 电枢绕组的发热是限制因素。,2、负载有功功率一定时，功率因数减小， 无功功率增大，电流电流增大， 产生的热量超出冷却范围，温升 破坏绝缘。,3、功率因数更低时，励磁电流升高， 保持输出电压为恒定值，励磁绕组 发热是主要限制因数。,无功功率调节,五、同步电动机,1、自起动方法：异步起动法,（阻尼绕组作鼠笼绕组）,电磁转矩是交变的，平均值为零！,2、自整步同步电动机,某瞬间，A相电势最大，A相电流也最大,电流 与励磁电势 同相,1.,六、同步电机电枢反应,磁极轴线称为直轴或 d 轴,与磁极轴线正交的方位称为交轴或 q 轴,某瞬间，A相电势最大，A相电流也最大,电流 与励磁电势 同相,1.,交轴电枢反应,六、同步电机电枢反应,磁极轴线称为直轴或 d 轴,与磁极轴线正交的方位称为交轴或 q 轴,使主磁场扭歪,交轴磁势和主磁场之间相互作用产生电磁转矩,交轴电枢反应是实现机电能量转换的必要条件,原因：,理想纯电感负载,电流 滞后励磁电势,2.,直轴去磁电枢反应,理想纯电容负载,电流 超前励磁电势,3.,直轴增磁电枢反应,当角为不同值,六、同步电机电枢反应,
