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1、电机学,自动化学院电气工程系 罗 玲 324房间 88431336(O)，13619288502 luoling 2016. 11,上讲内容 同步电机的运行原理,凸极同步电机的双反应理论 隐极同步发电机的负载运行 凸极同步发电机不饱和时的负载运行,上讲内容 同步电机的运行原理,写出隐极同步发电机负载运行以下两种情况的电压方程，并画出相量图 （1）不饱和运行 （2）饱和运行,凸极同步电机的双反应理论,双反应理论：当电枢磁动势作用在交、直轴之间的任意位置时，将其分解成直轴分量和交轴分量，先分别求出交、直轴电枢反应，最后再把它们的效果叠加起来。,凸极同步电机的双反应理论,应用双反应理论的步骤： （1
2、）电枢磁动势分解成直轴分量和交轴分量 （2）交、直轴电枢磁动势的折算 （3）叠加,交、直轴电枢磁动势的折算,（1）折算基准：空载特性,（2）如何折算？ 分别用一个等效的励磁磁动势去代替交、直轴电枢磁动势 等效的励磁磁动势建立的磁感应强度基波与交轴（直轴）建立的磁感应强度基波相等,Fad与 Faq的折算,kad-直轴电枢磁动势折算系数kaq-交轴电枢磁动势折算系数,Fad与 Faq的折算,凸极电机,隐极电机,隐极不考虑饱和的分析方法,磁通和电动势用叠加原理,隐极考虑饱和的分析方法,磁通和电动势不能用叠加原理，磁动势用叠加原理,隐极 不考虑饱和的负载运行,隐极 考虑饱和的负载运行,电动势平衡方程,
3、方波磁动势平衡方程为,隐极 考虑饱和的负载运行,凸极 不饱和的负载运行,电磁关系,凸极 不饱和的负载运行,电压平衡方程,本讲内容,凸极同步发电机不饱和负载运行的相量图 凸极同步发电机饱和时的负载运行 标幺值 同步发电机的运行特性 空载特性 短路特性 零功率因数负载特性,1凸极 不饱和的负载运行,画相量图,1凸极不饱和的负载运行,如何确定？,Q,R,W,S,O,1不饱和的负载运行,作相量图的步骤,（1）由已知条件画出,（3）分解电枢电流为直轴、交轴分量,（4）根据电动势平衡方程求出E0,2 饱和的负载运行,电磁关系（磁通和电动势不能用叠加原理，不考虑交、直轴磁动势之间的交叉饱和影响 ）,2 饱和
4、的负载运行,感应电动势,由于交轴气隙大，一般不考虑交轴磁路的饱和，Eaq仍可用Xaq表示,2 饱和的负载运行,电动势平衡方程,2 饱和的负载运行,相量图,例题6.1,一台凸极同步发电机的直轴和交轴同步电抗的标么值分别是1.0和0.6，忽略电枢电阻，试计算额定电压、额定电流，功率因数为0.8（滞后）时的励磁电动势E*0。,3标么值基值,容量基值 SN=mUNIN 电压基值 UN 电流基值 IN 阻抗基值 ZN=UN / IN 转速基值 N=2nN/60 励磁电流基值 If0，空载电压等于额定电压时的励磁电流(E0=UN),4同步发电机的运行特性,空载特性 短路特性 零功率因数负载特性 外特性 调
5、整特性,4特性分析的基础,稳态运行：指电机转速为额定值且保持恒定，并带三相对称负载时的一种稳态运行方式 主要变量：电压U、电枢电流I、励磁电流If和功率因数cos,4特性分析的基础,(1)空载特性： I=0，U0=f(If) (2)短路特性： U0，Ik=f(If) (3)负载特性： IC、cos=C，U=f(If) (4)外特性： If=C 、cosC ，U=f(I) (5)调整特性： UC、cos= C ，If=f(I),4.1 空载特性,空载特性：当空载运行时（电枢绕组开路，I=0）,空载电动势E0随转子励磁电流If变化的关系 。,空载特性与电机磁路的磁化曲线具有类似的变化规律 E00
6、If Ff,4.1 空载特性,空载特性的实验测定 （1）调节可变电阻，使励磁电流逐步上升或下降，每次记下If和E0的读数 （2）作同步电机的空载特性 （3）由于存在磁滞，规定用下降曲线来表示空载特性 （4）从1.3UN对应的励磁逐步减小,4.1 空载特性,空载特性的校正 （1）励磁电流下降为零If =0，由于存在剩磁，E0 0,（2）将测得曲线延长与横轴相交，取交点与原点距离if0为校正值,（3）将原实测曲线整体右移if0距离得到工程中实用的校正曲线,4.1 空载特性的工程应用,将设计好电机的空载特性与常规空载特性相比较，可判别该电机的磁路饱和程度 如太饱和，将使励磁绕组用铜过多，且电压调节困
7、难 如饱和度太低，则负载变化时电压变化较大，且铁心利用率较低，铁心耗材较多,4.1 空载特性的工程应用,发电厂通过测取空载特性来判断三相绕组的对称性以及励磁系统的故障。 结合短路特性可以求取同步电机的参数。,4.2 短路特性,短路特性：定子三相稳态短路、保持n=nN时，电枢（短路）电流Ik与励磁电流If的关系,4.2 短路特性,短路运行时， Ik 滞后于E0 90o电角度，=90o，交轴分量Ikq =0 ，电枢反应为纯去磁作用。,忽略绕组电阻ra,电枢反应去磁作用减少了电机中的磁通，磁路处于不饱和状态,4.2 短路特性,特性曲线,电枢磁势Fa正比于电枢电流I=Ik,短路特性是一直线,4.2 短
8、路特性,稳态短路时： 电枢反应为纯去磁作用 电机的磁通和感应电势较小 短路电流不大 三相稳态短路运行没有危险,4.2 短路特性,实验测定 （1）将三相电枢绕组在出线端处短接 （2）起动原动机将发电机带到同步转速 （3）通入不同数值的励磁电流If，读取每次相应的短路电流Ik,4.3 负载特性,特性曲线,IC、cos=C，U=f(If),4.3 零功率因数负载特性,零功率因数负载特性测定 （1）保持n=nN、 IIN （2）由可变纯电感负载确保cos0 （3）调节励磁电流If，测得端电压U。,4.3 零功率因数负载特性,纯感性负载，纯去磁作用的电枢反应 Faq=0,Fad=Fa,合成磁势,端电压,
9、特性三角形,建立额定电压UN,（1）由空载特性可知，空载励磁电流只需If0-BC线段,特性三角形,（2）由零功率因数负载特性可知，励磁电流需If-BF线段,建立额定电压UN,特性三角形,（3）即为负载时克服电枢反应的去磁作用和负载电流在漏抗上的压降所需增加的励磁,If-If0 -CF线段,特性三角形,（4） 过B点作BD=IX线段 过D点作BF线段的平行线，交空载特性曲线于E点 过E点作BF线段的垂线，交BF于A点,BA-If 则CA对应的励磁电流- If- If0为克服漏抗压降需增加的励磁,特性三角形,（5）AF对应的励磁电流- Ifa为克服电枢反应需增加的励磁,特性三角形,三角形EAF称为特性三角形 EA-漏抗压降 AF-克服电枢反应去磁作用 而增加的励磁电流,重点内容,凸极同步发电机负载运行的基本方程、相量图 空载特性 短路特性 零功率因数负载特性,预习：6.3 思考题：6.16，6.17，6.20 作业：6.57,
