《对称负载下三相同步发电机的电压向量图翻译》由会员分享，可在线阅读，更多相关《对称负载下三相同步发电机的电压向量图翻译（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、文章出处: R. H. Park, Electric Machinery, John Wiley, New York，2006对称负载下三相同步发电机的电压向量图电压向量图对分析同步电机的运行状况有着非常重要的作用。从电压向量图上，我们可以得到同步电机电压变化率，即由于负载减小电压的升高和发电机从空载到负载过程中电压的下降等。这些问题的解决具有重要意义：（1）在最初设计时要确定在不同的运行条件下所需的励磁电流；（2）在对已造好的电机进行测试时，判定其性能是否与原技术设计书中一致。有了电压向量图，也使我们不必实际地施加负载，就能确定电机的运行状态。当电机的容量较大时，要实际地施加负载是特别困难的
2、。电压向量图可以使我们能够通过计算机得到电机的主要运行特性。最后，用电压向量图可以确定由励磁磁场产生的电势与端电压之间的功率角。角无论在稳态还是在瞬态情况下，在分析电机产生的转矩和功率时起着重要作用。由励磁磁通产生的电势E0和同步电机端电压V之间的向量差，取决于电枢反应的影响和电枢绕组的电阻和漏感抗上的电压降。由于电枢反应的影响与电机的类型（凸极机还是隐极机），负载的性质（感性、电阻性还是电容性）和负载的平衡度（对称的还是不对称的）有很大关系，因此在画电压向量图时，所有这些因素都必须充分考虑到。需要牢记的是，电压向量图中所有的电势和电压向量都是基波频率，因此所有的电势和电压都必须事先进行谐波分
3、析，然后从这些谐波中将基波分离出来。在讨论电枢反应的那一章中，已经分析了可以获得由与电机转子同步的电枢磁场分量产生的基波电压。当一台电机将要交付使用时，技术人员根据从空载和短路特性实验中获得的数据绘出其电压向量图。端电压是以下各因素共同作用的结果：（a）基波磁极磁势产生磁通0，进而感应基波电势E0；（b）正比于负载电流的纵轴分量Id（其相对电势E0呈纯感性）的纵轴电枢反应磁势Fad ；(c)正比于负载电流的纵轴的横轴分量Iq（其相对电势E0呈纯电阻性）的横轴反应磁势Faq ；正比于负载电流的漏电势Ea=xaI ；（e）定子绕组的纯电阻性电压降Ira。由于当I=In时，电压降Ira小于额定电压的
4、1%，因此在大多数情况下可以将其忽略。电压向量图可由两种不同的方法绘制。在第一种方法中，假定各磁势相互独立存在，分别产生各自的磁通，它们的磁通又分别感应各自的电势。因此在电机中出现了由它们各自产生的四个磁通和相应的四个电势，即：（a）励磁磁通0及其基波电势E0；（b）纵轴电枢反应磁通ad及其电势Ead；(c)横轴电枢反应磁通aq及其电势Eaq；（d）电枢绕组漏磁通a及其电势Ea。如果再计及纯电阻压降（该压降当加上负号时，便可看作一电势Er=Ira）的话，以上所有这些电势的向量和便确定了端电压向量V的大小和相位。由于将磁通以及由它们感应的相应的电势，采用叠加法进行向量相加，只有当电机的磁路的各横
5、截面上的磁阻力为常数时方能得到正确的结果，因此这种直接适用于同步电机不饱和的磁路中。当将此方法适用于磁路饱和的电机时，必须将在给定条件的运行条件下的磁路的各部分的实际磁阻考虑进去，并就该给定的运行条件而言假设其磁阻为常数。尽管要确定电机的实际情况是困难的，但这样做的结果将是正确的。由于用此方法进行的是同步电机感应电势向量相加，因此在这种情况下得到的电压向量图便可称为电势向量图。由于这种方法进行可以相当完整地测算各电势分量的向量和，最终确定同步电机的端电压，因此，从理论观点看，这种向量图具有重大的研究方法上的价值，尽管在用于计算机和实验目的时，该向量图是颇复杂的。因此，对于许多实际用途，为使其更
6、为简单和使用便利，人们对电势向量图进行了不少修正。最有价值的方法是Blondel的双反应理论，根据这个理论，由负载电流I产生的所有磁通，包括漏磁通a，都沿纵轴和横轴分解。与此相关，我们引入同步电机纵轴和横轴电抗xd和xq以及它们的分量的概念，这些物理量代表同步电机某些基本参数，并且用于测算电机的运行特性。用第二种方法，我们可以先确定由励磁磁势与电枢反应磁势相互作用而得到的发电机的合成磁势，再由它求出气隙磁通后，确定在电机中实际感应的电势E。通过从电势向量E中减去漏电抗的感应电势jIxa和纯电阻压降Ira后，我们便可求出发电机两端的合成电压。在这种情况下得到的磁势和电势向量图称为Potier法则
7、，或电势磁势向量图。对于假定其各相参数均相等到的对称负载情况，我们可以只画其中一相的向量图。值得注意的是，为作发电机运行的同步发电机而画的向量图可以很容易地扩展到作为电动机和同步进相机运行时的情况。最简单的向量是磁路不饱和的隐极同步发电机带对称负载时所得到。因此我们从这种发电机开始讨论。首先让我们画感性负载（090o）下隐极同步发电机的电势向量图。将发电机端电压向量V 置于坐标轴的正方向上，并在滞后其角处画电流向量I。然后将由励磁磁通产生的电势E0的向量画得领先电流向量I角。根据定则，磁通0领先电势向量E0 90o。同步发电机电枢反应磁势的基波Fa与转子同步旋转。在隐极同步电机中，沿纵轴和横轴
8、之间磁导之差可以忽略不计，且可以假定磁势Fa仅可以产生电枢反应正弦波磁通a。该磁通与电流I同相，在定子绕组中产生滞后电流I 90o的感应电势Ea。若xa为隐极电机电枢反应电抗，那么Ea=-jIxa。分别将磁通向量0与a，电势向量E0与向量Ea相加，便得：（1）合成磁通向量，该磁通是实实在在存在于发电机的气隙当中，并决定磁路的饱和程度的；（2）定子绕组的合成电势向量E，它正比于磁通，并滞后其90o。与电枢反应磁通同时存在的是定子绕组漏磁通a，与磁通向量a一样，该向量与电流I同相，并在定子绕组中产生基波频率，在相位上滞后电流I 90o的漏电势Ea =-jIxa。上式中xa为定子绕组漏电抗，除此之外
9、，还必须考虑电势Er =-Ira，该向量与电流I在相位上相反，式中ra为定子绕组纯电阻。将电势向量E0 , Ea , Ea和Er，或将电势向量Ea, Ea和Er进行向量相加，都得到发电机端电压向量V 。电流I滞后于电压V的角由与发电机相联并对其供电的外电路的参数决定。线电压向量Vc与发电机向量相位相反。在画同步发电机的向量图时，图中的各向量并不是用电势向量Ea, Ea和Er来表示，而是用它们的相反的量，也就是在给定的电路中的感性和电阻性电压降来表示，即-Ea=jIxa, - Ea= jIxa, -Er=Ira显然，在这种情况下的电压向量图中，由励磁磁通产生的电势E0分解成了代表电压降和以及发电
10、机端电压jIxa, jIxa和jIra 以及发电机端电压F0 , Fa和F的各向量分量。另一方面，电压向量图并不显示磁通0,a和，而是显示产生这些磁通的磁势F0 , Fa和F，这便使得称其为电势磁势向量图合情合理。电压降向量jIxa 和jIxa可由一公共的电压降向量来替代jIxa + jIxa = jIxs式中，电抗xs = xa+ xa称为凸极电机的同步电抗。将电机的各主要部分，即定转子及其绕组，与这些绕组产生的磁势在空间的相对位置表示出来是很有意思的。角表示电流I达最大值的那相导体与电势E0取得最大值，且一磁极轴线相反的那相导体之间的空间位置差角。电流I在时间相位上滞后于电势E0同样是这个角。如若将磁势向量Fa与励磁绕组磁势F0向量相加，便可得到合成向量儆F，该磁势在空间相位上滞后F0的角正是电势E在时间相位滞后电势E0的同一个相位角。
