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1、34138-06a 主编 BJ4.TIF 第6章 6.1 同步电机的基本结构和运行状态 6.2 空载和负载时同步发电机的磁场 6.3 隐极同步发电机的电压方程、相量图和等效电路 6.4 凸极同步发电机的电压方程和相量图 6.5 同步发电机的功率方程和转矩方程 6.6 同步电抗的测定 6.7 定子漏抗和电枢等效磁动势的测定 6.8 同步发电机的运行特性 6.9 同步发电机与电网的并联运行 6.10 同步电动机与同步补偿机 6.11 同步发电机的不对称运行 6.12 同步发电机的三相突然短路 6.13 磁阻电动机 6.1 同步电机的基本结构和运行状态 1.同步电机的基本结构 2.同步电机的运行状态
2、 3.同步电机的励磁方式 4.额定值 1.同步电机的基本结构 图6-1 旋转磁极式同步电机的两种基本型式 a) 隐极式 b) 凸极式 图6-2 汽轮发电机的剖面图 图6-3 大型汽轮发电机的转子 图6-4 凸极同步电动机的转子 图6-5 立式水轮发电机示意图 图6-6 大型水轮发电机的分瓣定子 图6-7 大型水轮发电机的转子吊装 2.同步电机的运行状态 图6-8 同步电机的三种运行状态 a)发电机(0)b)补偿机(=0)c)电动机(P P ) 4.同步电动机的起动 图6-58 同步电动机异步起动时的线路图 图6-59 同步电动机异步起动时的转矩曲线 5.同步补偿机 图6-60 用同步补偿机来改
3、善电网的功率因数 a) 在受电端装设补偿机 b) 相量图 6.11 同步发电机的不对称运行 1.对称分量法 2.同步发电机的各序阻抗和等效电路 3.同步发电机的单相短路 4.同步发电机的线间短路 5.不对称运行对发电机的影响 1.对称分量法 2.同步发电机的各序阻抗和等效电路 图6-61 同步发电机的正序等效电路 a) 线路示意图 b) 正序等效电路 图6-62 直轴和交轴的负序等效电路 a) 直轴电路 b) 交轴电路 图6-63 不同转子位置时的负序电抗值 曲线1装有阻尼绕组的凸极同步 发电机；曲线2汽轮发电机 图6-64 同步发电机的负序等效电路 a) 接线示意图 b) 负序等效电路 图6
4、-65 同步发电机的零序等效电路 a) 零序电流的基波合成磁动势等于0 b) 零序等效电路 表6-2 现代同步电机的负序和零序参数 参数 电机类型 两极汽轮发电 机00150080025004 装有阻尼绕组的凸极 发电机 0060170012002 不装阻尼绕组的 凸极发电机 0060210030045 3.同步发电机的单相短路 图6-66 同步发电机的单相短路 图6-67 单相短路时各序的等效电路及其连接 a)把故障处的不对称电压、电流分解为正序、负序和零序系统 b)把三相不对称系统 分解为三个对称系统 c)根据故障的约束条件把正序、负序和零序电路连接起来 4.同步发电机的线间短路 图6-6
5、8 同步发电机的线间短路 图6-69 线间短路时正序和负序电路的连接 5.不对称运行对发电机的影响 不对称运行时，除正序电流和电压外，发电机内还有负序、零序 电流和电压。此外，除基波外，常常还有一系列高次谐波。负序 电流所产生的反向旋转磁场，可以在励磁绕组和汽轮发电机的实 心转子内感生100Hz的感应电流，引起杂散铜耗和铁耗，使运行效 率降低、转子过热，从而影响发电机的出力，严重的甚至会造成 事故。 6.12 同步发电机的三相突然短路 1.三相突然短路的瞬态电磁过程 2.无阻尼绕组时突然短路电流的表达式 3.阻尼绕组对三相突然短路过程的影响 1.三相突然短路的瞬态电磁过程 图6-70 A相磁链
6、 (0)=0时 发生三相突然短路 图6-71 A(0)=0时三相突然短路电流的波形图 a) A相电流 b) B相电流 c) C相电流 图6-72 三相突然短路时，电枢绕组 与励磁绕组间的电磁感应关系 图6-73 突然短路时励磁电流 的非周期分量 图6-74 突然短路后转子转过90时，电机 内的磁场示意图(仅画出右半边) 图6-75 三相突然短路时电机内的 瞬态磁场图(仅画出右半边) 图6-76 的等效电路 图6-77 三相突然短路时励磁电流的波形 2.无阻尼绕组时突然短路电流的表达式 (1)周期分量 包括稳态分量和以直轴瞬态时间常数Td衰减的瞬态分量，稳态 分量的幅值为 ，瞬态分量的初始幅值为
7、E0，在短路最初瞬间，这两部分幅值 之和为2E0Xd 。 (2)非周期自由分量 非周期分量是否存在，取决于突然短路时转子的初相角 0。 3.阻尼绕组对三相突然短路过程的影响 图6-78 装有阻尼绕组时,三相突然 短路的超瞬态磁场图(仅画出右半边) 图6-79 直轴超瞬态电抗 的等效电路 图6-80 装有阻尼绕组，在 (0)=0 的瞬间发生三相突然短路时,A相电流的波形 图6-81 三相突然短路时励磁电流的波 形(虚线表示非周期分量，其中1表示不 装阻尼绕组时，2表示装有阻尼绕组时) 表6-3 近代三相同步电机的瞬态参数值(不饱和值) 电机类型参数两极汽轮发电 机无阻尼绕组的凸 极 同步发电机
8、装有阻尼绕组的 凸极同步发电机 同步补偿机 (114)(111)(1112) 6.13 磁阻电动机 1.磁阻电动机的原理和矩角特性 2.电压方程 3.功角变化时电枢电流的轨迹 4.磁阻电动机的起动和应用场合 1.磁阻电动机的原理和矩角特性 图6-82 磁阻电动机的转子 a)2p=2 b)2p=4 2.电压方程 3.功角变化时电枢电流的轨迹 图6-83 磁阻电动机的相量图 图6-84 功角变化时电枢电流的轨迹 4.磁阻电动机的起动和应用场合 表格 励磁电流/A102158 电枢电流I(从短路特性上查 得)/A 8871375 线电压 (从空载特性上查得 )/V 63007350 线电压 (从气隙线上查得)/V800012390 表格 线电压 V4500550060006500700075008000 A608092111130190286 表格 线电压 kV621051231346141 A775155232310388 表格 IA1718 A280
