《电机学(下)》同步电机复习提纲要点.docx

PAGE PAGE 10 《电机学（下）》同步电机复习提纲 第二十章 同步电机概述 同步电机的定子——称电枢，电枢铁心嵌放三相对称绕组； 转子——称主磁极，由直流电励磁，分为隐极式和凸极式【P193 图 20-2】； 隐极转子：气隙均匀，多用于高速电机，如：汽轮发电机，通常极对数p=1，由于转速高， 汽轮发电机直径较小、长度较长； 凸极转子：气隙不均匀，多用于低速电机，如：水轮发电机均采用凸极式，特点是直径大、长度短； 转子除励磁绕组外，还常装有与感应电机笼型绕组相似的闭合绕组，在发电机称为阻尼绕组，在电 动机称为起动绕组。 同步电机定子三相对称绕组通进三相对称电流产生的旋转磁场，与转子旋转磁极的转速恒为同步速n ， s 定、转子旋转磁场轴线之间的夹角为转矩角? ，通常认为? ? ? 【P195 图 20-6】 sr sr ? ——称为功率角，是转子磁场轴线超前于定、转子合成磁场轴线的夹角； 当? ? 0 ，相当于转子磁极拖着定、转子合成旋转磁场转，转子输入的机械功率转变为定子输出的电功率——发电机运行状态；此时机械转矩为驱动转矩、电磁转矩为制动转矩； 当? ? 0 ，相当于定、转子合成旋转磁场拖着转子磁极转，定子输入的电功率转变为转子输出的机械功率——电动机运行状态；此时电磁转矩为驱动转矩、机械转矩为制动转矩； 当? ? 0 ，相当于转子与合成旋转磁场轴线重合，电机内没有有功功率转换——空载运行状态；电磁转矩为零。 同步电机的励磁系统有：直流励磁机励磁、交流整流励磁、晶闸管自励恒压励磁等 同步电机的额定值（铭牌数据）： U 、 I N N ——指电枢（定子）线电压、线电流； S ——发电机的额定容量，指三相视在功率； N P ——指额定运行时的输出三相有功功率，故对发电机是电功率、对电动机是机械功率； N ∴ S ? 3U I N N N 单位：VA、KVA 发电机： P N ? 3U I N N cos? N 电动机： P ? 3U I N N N cos? ? N N 单位：KW 同步电机的转子转速n 与电枢电流频率f、电机极对数p 存在严格不变的关系： 60 f n ? n p s ——称为同步速，单位： r / min （转/分钟）； 我国电网频率 f ? 50Hz ，故：p=1，n =3000r/min；p=2，n =1500r/min；p=3，n =1000r/min S S S 第二十一章 同步发电机运行原理 （一）同步发电机空载运行和负载时的电枢反应 同步发电机空载运行——励磁绕组通入直流励磁电流I f 组开路。 ，原动机拖动转子磁极以同步速 n S 旋转，定子电枢绕 空载时只有 I f 建立的励磁磁势 F f ，产生空载磁通?0 ，以 n S 速度切割定子三相对称绕组感生三相空载电势E ； 0 同步发电机接上三相对称负载后，电枢三相对称绕组通过三相对称电流I ，产生一个旋转磁势，称为电枢磁势 F ， F 的转速也为同步速n ；即 F 、 F 均与转子转速、转向相同，故不会在转子绕组感应电势。 a a S a f 3..空载时气隙磁场中只有F f ，负载时多了 F ； a 因此：负载时电枢磁势F a 对气隙磁场的影响——称为电枢反应 电枢反应的性质与内功率因数角? 有关， 0 定义：? 0 ——电枢电流 I 落后于 E 0 的夹角。 直轴（d 轴）——转子主磁极轴线，即F 的轴线； f 交轴（q 轴）——与直轴正交的轴线； ? ? 0 时 F 0 a 为交轴磁势，产生交轴电枢反应； 交轴电枢反应的作用：使气隙磁场发生畸变，主极磁场超前于气隙合成磁场，电磁转矩为制动性质，原动 机克服电磁转矩做功，机械能转变为电能。 ? ? 900 时 F 0 a 为直轴磁势，产生直轴去磁电枢反应； 作用：纯去磁。 ? ? ?900 时 F 0 a 为直轴磁势，产生直轴增磁电枢反应； 作用：纯增磁。 当? 为任意角时，可把 F 0 a 分解为一个交轴分量 F aq 和一个直轴分量 F ad ，其中 F aq 产生交轴电枢反应， F 产生 ad 直轴电枢反应；因此： 900 ?? ? 0 时电枢反应性质：交轴+直轴去磁； 0 0 ?? ? ?900 时电枢反应性质：交轴+直轴增磁； 0 时-空统一相量图——把时间相量和空间相量合并在一起【P199 图 21-2】； 时间相量： E 0 、 I 、? 0 ；空间相量： F 、 F f a 在时-空统一相量图中： F f 与? 同相、 F 0 a 与 I 同相； （二）同步发电机数学模型 隐极发电机 ①电磁关系： 定子 I系统? F ?? ? E a a a ???? ? ? ? ? ? ? jIx a ?