第3章三相同步电机.ppt

0°???????时 电磁功率为正值，对应于发电机状态 电磁功率为负值，对应于电动机的状态 –?????????时 总的电磁功率，发电机运行时，在?为45°~90°之间达到最大值Pe(max),其具体位置和数值视Pe1(max)和Pe2(max)的相对大小而定。 对于隐极电机，由于Xd＝Xq＝Xs，附加电磁功率为零，故Pe就等于基本电磁功率 对于凸极电机，电磁功率Pe亦可以写成 上式形式比较简单，但是要注意，式中的EQ为虚拟电动势，EQ本身也是功角?的函数。 d 轴 二、考虑磁路饱和时 非线性，迭加原理不适用 已知磁动势F，由电机的空载特曲线求得电动势E。 励磁磁动势在空间是梯形波，Ff是其幅值，而电枢电动势在空间是正弦波，Fa是基波磁动势的幅值。为了利用空载特性，应把Fa换算到励磁磁动势。 对于汽轮发电机，ka = 0.93 ~1.03，主要取决于大齿的宽度。 ka的意义：产生同样大小的基波气隙磁场时，一安匝的电枢磁动势相当与多少安匝的梯形波励磁磁动势。 ：正弦波磁动势幅值； ：等效梯形波磁动势的幅值。 1、电枢磁动势换算系数是k a 2、电压方程和磁动势方程式 由于磁路饱和，不能单独的计算激磁电动势E0和电枢反应电动势Ea，而只有合成电动势E（气隙电动势）。 漏磁场路径主要为气隙，没有饱和问题。 * 考虑饱和的另一方法是根据运行点的饱和程度，找出相应的Xs(饱和)，即把空载特性在工作点线性化。 3、电压相量图和磁动势矢量图 3-4 凸极同步发电机的基本电磁关系 凸极同步电机的特点： 气隙不均匀，直轴气隙小，交轴气隙大。 相同大小的电枢磁动势作用于不同的气隙位置时，产生不同的磁密。 采用双反应理论分析凸极同步电机。 一. 双反应理论 气隙磁导?： 凸极电机气隙不均匀，所以气隙磁导?不是常数。 以主极轴线为坐标原点， ?表示为： 其中，?为由原点开始度量的电角度。 忽略4次级以上的谐波得： 直轴处气隙小， ?大；交轴处气隙大， ?小。 同样大小的磁动势作用于直轴和交轴上产生的电枢磁场将有明显差别。 电枢反应磁场Ba与电枢反应磁动势Fa及气隙磁导?之间的关系为： 1、当电枢磁动势作用于直轴时 Fa=Fad 基波磁场的幅值Bad1比直轴电枢反应磁场的幅值Bad减小不很多。 正弦电枢反应磁动势Fa=Fad 2、当电枢反应磁动势作用于交轴时 Fa=Faq 在极间区域，交轴电枢反应磁场有明显的凹陷，基波磁场幅值Baq1明显减小。 正弦电枢反应磁动势Fa=Faq 3、当电枢反应磁动势Fa即不作用在直轴、又不作用在交轴 作用于直轴上 作用于交轴上 直轴电枢反应磁场Bad 交轴电枢反应磁场Baq 实际上，前面考虑电枢磁场的去磁、助磁及交磁时，已涉及这一问题，那时没考虑各分量磁动势所对应的气隙磁密的差异。 可以把电枢反应磁动势分解成直轴和交轴两个分量，再对应直轴和交轴磁导分别算出直轴和交轴电枢反应，最后再把他们的效果叠加起来——双反应理论 把电枢磁动势分成直轴和交轴磁动势 Fa分解为Fad和Faq Bad1的幅值与Bad应相差不大，但Baq有很小的基波分量幅值 直轴换算系数kad和交轴换算系数kaq 分析隐极电机时：电枢反应磁动势Fa由于磁动势波形形状与励磁磁动势不同，因此将电枢反应磁动势要折算到励磁磁动势 Ka的意义：产生同样大小的基波气隙磁场时，一安匝的电枢磁动势相当于多少安匝的梯形波励磁磁动势。 kad、kaq的意义：产生同样大小的基波气隙磁场时，一安匝的直轴磁动势或交轴磁动势相当于kad和kaq安匝的励磁磁动势。 kad接近于1， kaq较小。 1）直轴磁动势所经过的气隙同励磁磁动势所经历的气隙相同，不同的是 两磁动势的波形。 2）交轴磁动势所经过的气隙远大于励磁磁动势所经历的气隙，交轴磁动势的波形同直轴磁动势相同，都是正弦波。 二、电压方程和相量图 （磁路不饱和） 其中： E0：励磁电动势； Ead：直轴电枢反应电动势； Eaq：交轴电枢反应电动势； Ea：电枢反应电动势； E：合成电动势（气隙电动势）； E?：漏抗电动势。 按发电机惯例写出电压方程式为： 其中： Xad：直轴电枢反应电抗 Xad=Ead/Id，单位直轴电流产生的直轴电枢反应电动势。 Xaq：交轴电枢反应电抗 Xaq=Eaq/Iq，单位交轴电流产生的交轴电枢反应电动势。 而且有： 是表征对称负载运行时电枢漏磁和直轴或交轴电枢反应的一个综合参数。 ?0 í íd ?0 íq δ íRa j íqXq j íd Xd è0 ù ? ?：功率因数角； ?：功率角。 ?0：内功率因数角； 直轴电枢反应电动势在交轴上，与激磁电动势在同一轴上。 ?0 ？