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* * 6.2 同步电机的运行原理 教学内容 同步发电机空载运行的原理，掌握空载运行时的时空矢量图 同步电机电枢反应的特点 隐极和凸极同步发电机负载运行时的方程式和相量图以及同步电抗等参数 双反应理论的特点 不饱和时同步发电机的计算 1. 同步电机空载运行 6.2 同步电机的运行原理 空载运行：同步发电机被原动机拖动到同步转速，转子励磁绕组通入直流励磁电流而定子绕组开路时的运行工况 励磁磁场：电机内的磁场仅由转子励磁电流If及相应的励磁磁动势Ff单独建立 主磁通基波分量的每极磁通量Φ0 漏磁通Φfσ 空载感应电动势(励磁电动势) 空载感应电动势： 基波主磁通切割定子绕组感应出频率为f=pn/60的对称三相基波电动势 E0=4.44fNkN1Φ0 空载电动势与励磁电流的关系 电机磁路的饱和系数 空载时-空矢量图 忽略磁 滞效应时 同步发电机空载运行 实际电机中，气隙磁场一般不是理想正弦波，故在定子绕组感应电势（空载电压）中将存在一系列谐波。 电压波形正弦性畸变率 电话谐波系数 空载相电压n次 谐波表达式 2. 同步电机的电枢反应 电机接三相对称负载 与转子同步旋转的圆形旋转磁动势（基波为Fa） 电枢感应电动势E0作用下 三相对称电枢电流 电枢感应电动势E0作用下 励磁磁动势基波Ff1 电机内的气隙磁场 共同建立 电枢反应：电枢电流产生的磁场对主极磁场产生影响 电枢反应的性质 根据前面时空矢量的画法，即取相轴线作为时轴，负载时的时空矢量图如下： ?? ?? 助磁：Fa与Ff1同方向 去磁：Fa与Ff1反方向 交磁：Fa与Ff1成90°电角度 电枢反应的性质 不同ψ时电枢反应性质 (1) 隐极同步电机 双反应理论：电枢反应对气隙磁场的影响 电枢磁动势正好作用在直轴或交轴位置时，虽然幅值不等，波形不同，但气隙磁场的分布还是对称的，进行分析和计算不是太困难。 双反应理论：电枢反应对气隙磁场的影响 (2) 凸极同步电机 双反应理论：电枢反应对气隙磁场的影响 (2) 凸极同步电机 一般情况下， 作用在一个任意位置上，此时非但幅值和波形不确定，就连分布的对称性也不能确定。 实际情况完全因 的大小和ψ角的位置而异，根本不可能解析求解。 应用双反应理论的第一步是作磁动势分解，剩下的问题是如何在一个统一的基准上对交、直轴电枢反应进行计算，并将效果叠加（即解决交、直轴电枢磁动势的折算问题）。 双反应理论 3.隐极同步发电机的负载运行 不考虑饱和(可利用叠加原理求解） 转子励磁电流 定子三相电流 感应电动势与电枢反应电抗 电枢反应电动势和电枢反应漏电动势可写成负电抗压降的形式 电枢反应电抗Xa ：在数值上等于单位电流所感应的电枢反应电动势 同步电抗Xt=Xσ+Xa ：稳态运行时电枢反应基波磁场和漏磁场 综合效应的电磁参数 电压平衡方程式与相量图 3.隐极同步发电机的负载运行 考虑饱和
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