同步電機理論復習課課件

1、第五章 同 步 電 機 5.2 同步電機的運行原理 5.3 同步發(fā)電機的運行特性 5.1 同步電機的基本知識 5.4 同步發(fā)電機的并聯(lián)運行 5.5 同步電動機和同步調(diào)相機 5.6 同步發(fā)電機的不對稱運行 5.7 同步電機的突然短路1 5.1 同步電機的基本知識1.定義： 同步電機是指電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與磁場轉(zhuǎn)速相同的交流電機。同步電機的轉(zhuǎn)速為運用范圍： 同步電機主要用來作為發(fā)電機運行；同步電機也可作為電動機應用；同步電機還可以作為同步補償機。23同步電機的用途和分類42. 同步電機的分類5同步電機基本原理6同步電機基本原理7同步電機基本原理8同步電機的額定值（銘牌值）由以下幾種：額定容量 或額定功

2、率額定電壓 是指同步電機在額定運行時其定子三相的線電壓額定電流 是指同步電機在額定運行時流過其定子繞組的線電流同步發(fā)電機同步電動機同步調(diào)相機額定容量發(fā)電機出線端的額定視在功率（VA）額定功率發(fā)電機輸出的額定有功功率（電功率）（W）轉(zhuǎn)軸上輸出的有效機械功率（W）發(fā)電機出線端輸出的無功功率（Var）同步電機的額定值95.2 同步電機的運行原理（基本電磁關(guān)系）10同步發(fā)電機的空載運行11同步發(fā)電機的空載運行12同步發(fā)電機的空載運行13（1）勵磁磁動勢14（1）勵磁磁動勢15（1）勵磁磁動勢16（1）勵磁磁動勢172.基波勵磁磁動勢183.基波氣隙磁通密度193.基波氣隙磁通密度20同步發(fā)電機的空載運

3、行21同步發(fā)電機的空載運行225.時空相矢量圖235.時空相矢量圖24同步發(fā)電機的空載運行256.空載特性26對稱負載時的電樞反應27同步發(fā)電機負載時的電樞反應28同步發(fā)電機負載時的電樞反應29同步發(fā)電機負載時的電樞反應30電樞反應的性質(zhì)31電樞反應的性質(zhì)323334電樞反應的性質(zhì)35電樞反應的性質(zhì)36電樞反應的性質(zhì)37隱極同步發(fā)電機的時空相矢量圖和相量圖38（1）飽和時的電磁關(guān)系39（2）飽和時的電壓方程式、相量圖40（2）飽和時的電壓方程式、相量圖411.考慮飽和時的情況42（3）飽和時的時空相矢量圖43（1）不計飽和時的電磁關(guān)系44（1）不計飽和時的電磁關(guān)系45（2）不計飽和時的電壓方程

4、式、相量圖、等效電路46（2）不計飽和時的電壓方程式、相量圖、等效電路47（2）不計飽和時的電壓方程式、相量圖、等效電路48（2）不計飽和時的電壓方程式、相量圖、等效電路49凸極同步發(fā)電機的雙反應理論和相量圖50凸極同步發(fā)電機的雙反應理論和相量圖511.凸極同步發(fā)電機的雙反應理論521.凸極同步發(fā)電機的雙反應理論531.凸極同步發(fā)電機的雙反應理論54凸極同步發(fā)電機的雙反應理論和相量圖552.凸極同步發(fā)電機的電動勢相量圖56（2）電壓方程式57（2）電壓方程式582.凸極同步發(fā)電機的電動勢相量圖59（3）電動勢相量圖60（3）電動勢相量圖61同步發(fā)電機的運行特性62同步發(fā)電機的空載特性、短路特性

5、和同步電抗的測定632.短路特性64（1）三相穩(wěn)態(tài)短路時的電磁關(guān)系652.短路特性663. 同步電抗的測定673.同步電抗的測定683.同步電抗的測定69同步發(fā)電機的零功率因素負載特性和保梯電抗的測定701.零功率因素負載特性711.零功率因素負載特性72（4）零功率因數(shù)負載特性與空載特性的關(guān)系73（4）零功率因數(shù)負載特性與空載特性的關(guān)系741.零功率因數(shù)負載特性75同步發(fā)電機的電壓調(diào)整特性和調(diào)整特性761.外特性（電壓調(diào)整特性）772. 調(diào)整特性78同步發(fā)電機并聯(lián)合閘的條件和方法792.并聯(lián)合閘的方法802.并聯(lián)合閘的方法812.并聯(lián)合閘的方法82（1）暗燈法83（1）暗燈法84（1）暗燈法

6、85（1）暗燈法86（1）暗燈法872.并聯(lián)合閘的方法88（2）燈光旋轉(zhuǎn)法89同步發(fā)電機并聯(lián)運行分析901.調(diào)節(jié)勵磁電流91同步發(fā)電機并聯(lián)運行分析922.調(diào)節(jié)原動機轉(zhuǎn)矩932.調(diào)節(jié)原動機轉(zhuǎn)矩94（3）增大原動機的拖動轉(zhuǎn)矩所引起的變化95（3）增大原動機的拖動轉(zhuǎn)矩所引起的變化962.調(diào)節(jié)原動機轉(zhuǎn)矩97（4）穩(wěn)態(tài)運行時的功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程式98（4）穩(wěn)態(tài)運行時的功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程式99有功功率調(diào)節(jié)和靜態(tài)穩(wěn)定100（2）功角特性101（2）功角特性102（2）功角特性103有功功率調(diào)節(jié)和靜態(tài)穩(wěn)定104（1）有功功率的調(diào)節(jié)1052.有功功率調(diào)節(jié)和靜態(tài)穩(wěn)定106（2）并聯(lián)運行時的靜態(tài)穩(wěn)定1071.無功功

7、率的調(diào)節(jié)108（2）如何調(diào)節(jié)無功功率109（2）如何調(diào)節(jié)無功功率110無功功率調(diào)節(jié)和V形曲線1112.同步發(fā)電機的V形曲線特性1122.同步發(fā)電機的V形曲線特性113同步電動機的運行分析1141.同步電機的可逆原理115同步電動機的運行分析1162.同步電動機的電壓方程式和相量圖1172.同步電動機的電壓方程式和相量圖118同步電動機的運行分析1193.同步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系120同步電機不對稱運行121轉(zhuǎn)換關(guān)系122正序阻抗及等值電路123負序阻抗及等值電路124零序阻抗及等值電路1256.3 同步發(fā)電機的單相穩(wěn)定短路 電力系統(tǒng)中的短路故障分為兩個階段：突然短路； 穩(wěn)態(tài)短路。 下面先

8、討論各種不對稱運行的穩(wěn)態(tài)短路。A單相接地短路 同步發(fā)電機單相接地短路如左圖所示，端點方程式為用對稱分量表示并簡化后得126復合序網(wǎng)127復合序網(wǎng)1286.4 同步發(fā)電機的兩相穩(wěn)定短路 同步發(fā)電機的兩相短路如下圖所示，令B相和C相直接短接，在分解為對稱分量時，以A相的數(shù)量為準，并以 表示兩相短路電流。A兩相短路由圖得端點方程式分解為對稱分量并化簡得因為沒有中線，故短路電流中沒有零序分量129復合序網(wǎng)130復合序網(wǎng)1317.1 同步發(fā)電機突然短路的物理過程超導閉合線圈磁鏈守恒原理NSNS 無論外磁場交鏈線圈的磁鏈如何變化，由感應電流所產(chǎn)生磁鏈恰好抵消這種變化，超導閉合線圈的總磁鏈總是保持不變。超導

9、閉合線圈的磁鏈守恒原理132短路電流1337.2 同步電機的瞬態(tài)電抗和超瞬態(tài)電抗一、直軸瞬態(tài)電抗 下圖為沒有阻尼繞組的同步電機突然短路時（a）穩(wěn)定短路（b）突然短路初瞬，電樞磁通所經(jīng)過的路徑。 （a） (b)突然短路的初始瞬間，由于磁鏈不能突變，故主磁通和勵磁繞組的漏磁通均未發(fā)生變化，于是激磁電動勢 也未變化，但是勵磁繞組中將出現(xiàn)感應電流，由于感應電流 所生的磁動勢的抵制，瞬態(tài)時的電樞反應磁通 在通過主氣隙以后，將繞道勵磁繞組的漏磁磁路而閉合。1347.2 同步電機的瞬態(tài)電抗和超瞬態(tài)電抗二、直軸超瞬態(tài)電抗 當轉(zhuǎn)子上裝有阻尼繞組時，電樞磁通路徑如右圖 所示。此時，磁路的磁阻更大了，與之相應的電抗

10、將有更小的數(shù)值 ，稱為直軸超瞬態(tài)電抗。 短路初瞬，定子繞組中的短路電流將為 所限制，在最初幾個周波后，定子電流為 所限制，最后到達穩(wěn)態(tài)值時，定子電流為 所限制。 1357.2 同步電機的瞬態(tài)電抗和超瞬態(tài)電抗三、 和 的表示式 同步發(fā)電機裝有阻尼繞組時全部電樞磁通所經(jīng)磁路的總磁導為 由于電抗和磁導成正比，則直軸超瞬態(tài)電抗等效電路圖1367.2 同步電機的瞬態(tài)電抗和超瞬態(tài)電抗 如轉(zhuǎn)子上沒有阻尼繞組或當阻尼繞組中的感應電流衰減完畢，磁路的總磁導為 直軸瞬態(tài)電抗 的表示式為直軸瞬態(tài)電抗等效電路圖1377.3 三相突然短路電流一、當 時的突然短路電流 當某相的磁鏈 時發(fā)生三相突然短路，該相的突然短路電流及其外包線分別如下兩圖所示當 時的突然短路電流周期性短路電流的外包線138衰減時間常數(shù)超瞬態(tài)分量 ，主要與阻尼繞組非周期性電流 相對應；瞬態(tài)分量 ， 主要與勵磁繞組非周期電流 相對應；穩(wěn)態(tài)分量 ，與勵磁電流 相對應。阻尼繞組時間常數(shù)（阻尼繞組非周期分量，定子繞組超瞬態(tài)分量衰減）勵磁繞組時間常數(shù)（勵磁繞組非周期分量中的瞬態(tài)分量，定子周期性電流的瞬態(tài)分量衰減）定子繞組時間常數(shù)（定子上的非周期