《电机学课件27电机学－同步发电机的基本电磁关系02》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电机学课件27电机学－同步发电机的基本电磁关系02（48页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 三相同步发电机的电枢反应+ tE&0I&AyI&C+ AYyFaCAXZn1B(I&)+ A+ tE&0 I&B图10-6时空相矢图Ff 1N B0FayI&绘制时空相矢图的基本步骤：1.Ff 12.E&03. I&4. Fa转子位置转子位置、感应电动势规定正方向+t 轴按余弦规律变化内功率因数角电流规定正方向、+A 轴按余弦规律变化FdFaqI&q+ A+ tE&0FayI&Ff 1Nq B0I&dFad电枢磁动势可以分解成直轴和交轴两个分量Fa=Fad+ Faq式中FadFaFaqFasiny cosyFadFaq称为直轴电枢反应磁动势称为交轴电枢反应磁动势若把电流 I&也分解成I&d和
2、I&q两个分量，则I& =I&d+ I&q式中：IdIq= I siny= I cosy其中I&q和 E&0 同相位，三相电流的q轴分量（即I&Aq 、I&Bq、I&Cq）产生交轴电枢磁动势Faq；I&d落后于E&0以 90o，三相电流的d轴分量产生直轴电枢反应磁动势Fad。交轴电枢反应磁动势使气隙磁场扭斜，而直轴电枢反 应磁动势对励磁磁动势起去磁作用，使气隙磁场减小。90o0o 时，交轴电枢反应磁动势使气隙磁场扭斜， 而直轴电枢反应磁动势对励磁磁动势起加磁作用，使气隙磁场加强。结论：只有交轴电枢反应的存在，才能实现机械能与电能之间的转换，而直轴电枢反应的存在，将只引起气隙磁场的变化，进而引起
3、电机端电压的变化。交轴电枢反应，扭斜气隙磁场（交磁），实现机电能量转换的必要条件；直轴电枢反应，加磁或去磁，只引起气隙磁场的变化，进而引起电机端电压的变化。10-3隐极同步发电机的电动势方程式、同步电抗 和相量图 不考虑饱和时的电动势方程式、同步电抗和相量图i f (励磁电流)Ff 1F& 0E&0 E&dI&系统(定子三相电流)FaF& aF& sE&aE&s与U& +I&ra 平衡E&0I&E&aU&E&sraZLE&0+ E&a+ E&s= U&+ I&ra图10-11一相绕组中电动势、电压和电流规定正方向电枢反应电抗：由于电枢反应电动势Ea正比于电枢反应磁通a ( Ea 4.44 f
4、w kw1 a )。不考虑饱和及定子铁耗时，电枢反应磁通a又正比于电枢磁动势、电流，即Ea Fa Fa I于是Ea I在时间相位上，E&a落后于F&a 以90o相角，而 F&a 与 I&同相，所以 E&a落后于 I&以 90o相角，因此E&a 可写成负的电抗压降的形式，即E&a= - jI&xa式中：xa 称为电枢反应电抗，就大小而言，它就是“ E&a 正比于 I&” 的比例常数，Exa=aI因此，xa就是对称负载下每相电流为1安时所感应的电枢反应电动势。电枢反应电抗的物理意义：虽然 E&a、I& 和 xa 都是某一相的物理量，但 xa应理解为三相对称电流系统联合产生的电枢反应磁场所感应于一相
5、中的电动势与相电流的比值，因此它实际上综合反映了三相对称电枢电流所产生的电枢反应磁场对于一相的影响，是一个等效电抗。漏电抗：漏磁电动势E&s也可写成负的漏抗压降的形式，即E&s= - jI&xs式中：xs为与漏磁通相对应的漏电抗。不考虑饱和时隐极同步发电机的电动势方程式可写为：E&0= U&+ I&ra +jI&xa +jI&xs= U&+ I&ra +j(xa+ xs) = U&+ I&(ra +jxs )式中： xs= xa+ xs称为同步电机的同步电抗。它是表征对称稳态运行时电枢反应磁场和电枢漏磁场的一个综合参数，它就是三相对称电枢电流所产生的全部磁通在某一相中所感应的总电动势与相电流之
6、间的比例常数。同步电抗是同步电机的基本参数之一。气隙电动势：不计饱和时，把主磁通和电枢反应磁通感应的电动势相加，即得气隙电动势，用E&d表示。E&d= E&0+ E&a= U&+ I&ra+jI&xs相量图感性负载下隐极同步发电机的相量图。jI&xaE&djI&xsI&raU&jyE&0I&等效电路隐极同步发电机的等效电路xsE&aI&E&0E&dU&xaxsra 考虑饱和时的磁动势电动势相矢图电磁关系：i f (励磁电流)&Ff 1Fa FdF& dE&d与U& + I&r 平衡I系统(定子三相电流)F& saE&s电压调整率：所谓电压调整率，就是指当励磁电流保持不变，发电机从满载和额定电压
7、下逐渐甩去全部负载，电压变化的百分数。即DU =E0 -UNj100UNj式中：E0为对应于额定负载和额定电压时的励磁电流下的空载电 动势；UN为额定相电压。同步发电机的基本电磁关系10-4凸极同步发电机的双反应理论 双反应理论同步发电机在运行过程中，负载是随时调节的。I、随之变化，Fa、 a 随之变化。为了便于引出双反应理论，可以假定 I 保持不变，但 变化。因而， 变化，而 Fa 大小不变，位置变化。对于隐极机，气隙均匀。不管 取何值，也就是不管 Fa 处于哪一位置，由于气隙均匀， a 保持不变， Ea 保持不变，Xa 保持不变，常数。Xs 保持不变，常数。+A+t FaYCANn1Z.S
8、BFaFf 1X对于凸极机，气隙不均匀。 取值不同，也就是 Fa处于不同位置，由于气隙不均匀， a变化， Ea 变化，Xa 不是常数。 Xs不是常数。 这将对电机运行分析造成困难。+A+t FaYCAN.n1SZBFaFf 1X当电枢磁动势恰好作用于直轴或交轴位置时，电枢 磁场波形是对称的，电枢反应就不难确定。但在一般情 况下是任一角度，此时电枢磁场分布是不对称的，因 此就很难直接确定电枢反应的大小。 为了解决这一困难， 提出了双反应理论。FaqFs2dq(b)FadFs2qd(a)当电枢磁动势的轴线既不和直轴又不和交轴重合时，可以把电枢磁动势分解成直轴分量和交轴分量。然后分别分析直轴和交轴电
9、枢磁动势的电枢反应，最后再把它们的效果迭加起来。这种考虑到凸极电机中气隙的不均匀性，把电枢反应分为直轴和交轴电枢反应的处理方法，叫做双反应理论。讨论：不计饱和时，采用双反应理论来分析凸极电机，结果相当理想。10-5凸极同步发电机的电动势方程式、同步电抗和相量图 不考虑饱和时的相量图i f (励磁电流)I&d 系统Ff 1FadF0FadE&0E&ad与U& + I&ra 平衡I&系统(定子三相电流) I&q系统FaqFaqE&aqE&0+ E&ad+ E&aq+ E&sFs= U&E&s+ I&ra和隐极电机相似，不计饱和时Ead Eaq Fad Faq Fad Faq Id Iq即直轴电枢反
10、应电动势Ead正比于直轴电流Id；交轴电枢反应电动势Eaq正比于交轴电流Iq，从相位上来看E&ad和 E&aq又分别滞后于I&d和 I&q以90o相角。因此直轴和交轴电枢反应电动势可用相应的负电抗压降表示。E&ad= - jI&dxadE&aq= - jI&qxaq式中 xad、 xaq 分别称为直轴电枢反应电抗、交轴电枢反应电抗，表征当对称的三相直轴或交轴电枢电流每相为 1安时，三相联合产生的基波电枢反应磁场在每一相绕组中感应的直轴或交轴电枢反应电动势。w Lw L22xadadxaqaqW 为定子每相串联匝数。ad 和 aq 分别为直轴和交轴电枢反应磁通所经磁路的磁导，其磁路如图所示。Fad
