电机学－同步电机.pptVIP

§6-1 同步电机结构和工作原理 旋转电枢式——电枢装设在转子上，主磁极装设在定子上 旋转磁极式——主磁极装设在转子上，电枢装设在定子上 高压、大容量的同步电机，通常采用旋转磁极式结构。 汽轮发电机组 水轮发电机组 同步电机结构 二、励磁形式 励磁方式——同步电机获取直流励磁电流的方式 励磁系统——供结励磁电流的整个系统，包括装置和线路 励磁机 励磁调节器（手动、自动） 灭磁装置 正常运行时，供给励磁电流 为维持端电压或电网电压值，随负载情况变化，励磁电流能相应调节 当系统电压严重下降时（如发生短路故障等），能强行励磁提高电势，保持电压稳定 突然丢负荷时，如水轮机组转速明显升高，能强行减磁，限制端电压过度增高。 当电机内部发生短路故障时，能快速灭磁和减磁，以减小故障的损坏程度。 对两台以上并列运行发电机，能成组调节无功功率，使无功合理分配。 其他：反映迅速，运行可靠，结构简单，损耗小，成本低，体积小等 励磁方式 它励 由另外电源供电——直流发电机，带整流的交流发电机 运动方式——同轴，独立工作 自励 自并励，自复励，谐波绕组励 直流励磁机励磁 交流励磁机旋转整流系统 同步电机铭牌 额定值 额定容量SN（额定功率PN）：额定运行时电机输出的功率； 额定电压UN：额定运行时定子三相线电压； 额定电流IN：额定运行时定子三相线电流； 额定功率因数：额定运行时电机的额定功率； 额定频率；额定运行时的频率； 额定转速：同步电机的同步转速； §6-2 空载和负载时同步发电机的磁场 空载运行：原动机带动发电机在同步转速下运行, 励磁绕组通过适当的励磁电流, 电枢绕组不带任何负载时的运行情况。 空载运行是同步发电机最简单的运行方式，其气隙磁场由转子磁势单独建立。磁通分为主磁通和漏磁通。 （1）隐极同步电机的空载磁势 励磁绕组埋于转子槽内，沿转子圆周气隙近似均匀。 励磁磁势在空间的分布为一个阶梯形，受齿槽的影响,气隙磁密呈现出波动变化。 用谐波分析法可求出其基波分量 合理地选择大齿的宽度可以使气隙磁密的分布接近正弦波。如无特殊说明，以后仅考虑磁通密度的基波分量 （2）凸极同步电机的空载磁势 对于凸极发电机来说，由于定转子间的气隙沿整个电枢圆周分布不均匀，极面下气隙较小，磁阻较小；极间气隙较大，极间磁阻很大。同一个极面下，气隙径向磁通密度的分布近似于平顶的帽形。极靴以外的气隙磁通密度减少很快，相邻两极中线上的磁通密度为零。 气隙磁密用付立叶谐波分析分解出空间基波和一系列谐波。 感应电势的波形和大小与气隙磁密的分布形状及幅值大小紧密相关。 在设计和制造电机时，应采取适当的措施，以获得尽可能接近正弦分布的气隙磁密，从而得到较高品质的感应电势。 2 同步电机中的时空量 3 空载电势 二、 对称负载时的电枢反应 ★空载时，只有一个以同步转速旋转的励磁磁势Ff——随轴同转的转子磁势 (称为机械旋转磁势) ，在电枢绕组中感应出三相对称交流电势，励磁电势，即空载电势E0。 ★当电枢绕组接上三相对称负载后，电枢绕组中流过三相对称的交流电流 ，将形成一个以同步速度旋转的旋转磁势——电枢磁势Fa——电枢旋转磁势 (称为电气旋转磁势）。 ★两个旋转磁势的转速均为同步速，且转向一致，二者在空间处于相对静止状态，矢量合成为一个合成磁势 。 ★ 气隙磁场 ——由合成磁势 在电机的气隙中建立起来的磁场。 同步发电机负载以后，电机内部的磁势和磁场及绕组中感应电势将发生显著变化，此变化主要由电枢磁势的出现所致。 ——电枢反应 内功率因数角ψ 1、ψ=0时的电枢反应分析 输出电流 和空载电势同相，有功功率从电机输至电网——发电机状态。 ψ＝0，cosψ＝1，sinψ＝0，不发出无功功率。 转子磁势在直轴上，电枢磁势作用在交轴上，电枢反应的结果使得合成磁势的轴线位置产生一定的偏移，幅值发生一定的变化。 作用在交轴上的电枢反应称为交轴电枢反应，简称交磁作用 2、ψ=π/2 时的电枢反应分析 输出电流滞后于空载电势90°，cosψ＝0，sinψ＝1，有功功率等于零，仅发出电感性无功功率。 转子磁势和电枢磁势均作用在直轴上，方向相反，电枢反应为纯去磁作用，合成磁势的幅值减小——直轴去磁电枢反应。 为保持电压不变，应增大励磁，即为过激状态，将输出电感性无功功率 3、ψ=π 时的电枢反应分析 I与E0反相。cosψ＝1，sinψ＝0，有功功率将从电网输送到电机——电动机运行状态。 sinψ＝0，不发出无功功率。 转子磁势作用在直轴上，电枢磁势作用在交轴上，电枢反应使合成磁势的轴线位置产生一定的偏移，幅值发生一定的变化。 4、ψ=-π/2 时的电枢反应分析 输出电流超前空载电势90°，cosψ＝0，si