同步電機(jī)理論復(fù)習(xí)課課件

1、第五章 同 步 電 機(jī) 5.2 同步電機(jī)的運(yùn)行原理 5.3 同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性 5.1 同步電機(jī)的基本知識(shí) 5.4 同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行 5.5 同步電動(dòng)機(jī)和同步調(diào)相機(jī) 5.6 同步發(fā)電機(jī)的不對(duì)稱(chēng)運(yùn)行 5.7 同步電機(jī)的突然短路1 5.1 同步電機(jī)的基本知識(shí)1.定義： 同步電機(jī)是指電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速相同的交流電機(jī)。同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速為運(yùn)用范圍： 同步電機(jī)主要用來(lái)作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行；同步電機(jī)也可作為電動(dòng)機(jī)應(yīng)用；同步電機(jī)還可以作為同步補(bǔ)償機(jī)。23同步電機(jī)的用途和分類(lèi)42. 同步電機(jī)的分類(lèi)5同步電機(jī)基本原理6同步電機(jī)基本原理7同步電機(jī)基本原理8同步電機(jī)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(jī)在額定運(yùn)行時(shí)其定子三相的線(xiàn)電壓額定電流 是指同步電機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)流過(guò)其定子繞組的線(xiàn)電流同步發(fā)電機(jī)同步電動(dòng)機(jī)同步調(diào)相機(jī)額定容量發(fā)電機(jī)出線(xiàn)端的額定視在功率（VA）額定功率發(fā)電機(jī)輸出的額定有功功率（電功率）（W）轉(zhuǎn)軸上輸出的有效機(jī)械功率（W）發(fā)電機(jī)出線(xiàn)端輸出的無(wú)功功率（Var）同步電機(jī)的額定值95.2 同步電機(jī)的運(yùn)行原理（基本電磁關(guān)系）10同步發(fā)電機(jī)的空載運(yùn)行11同步發(fā)電機(jī)的空載運(yùn)行12同步發(fā)電機(jī)的空載運(yùn)行13（1）勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)14（1）勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)15（1）勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)16（1）勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)172.基波勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)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(jī)的空載運(yùn)

3、行21同步發(fā)電機(jī)的空載運(yùn)行225.時(shí)空相矢量圖235.時(shí)空相矢量圖24同步發(fā)電機(jī)的空載運(yùn)行256.空載特性26對(duì)稱(chēng)負(fù)載時(shí)的電樞反應(yīng)27同步發(fā)電機(jī)負(fù)載時(shí)的電樞反應(yīng)28同步發(fā)電機(jī)負(fù)載時(shí)的電樞反應(yīng)29同步發(fā)電機(jī)負(fù)載時(shí)的電樞反應(yīng)30電樞反應(yīng)的性質(zhì)31電樞反應(yīng)的性質(zhì)323334電樞反應(yīng)的性質(zhì)35電樞反應(yīng)的性質(zhì)36電樞反應(yīng)的性質(zhì)37隱極同步發(fā)電機(jī)的時(shí)空相矢量圖和相量圖38（1）飽和時(shí)的電磁關(guān)系39（2）飽和時(shí)的電壓方程式、相量圖40（2）飽和時(shí)的電壓方程式、相量圖411.考慮飽和時(shí)的情況42（3）飽和時(shí)的時(shí)空相矢量圖43（1）不計(jì)飽和時(shí)的電磁關(guān)系44（1）不計(jì)飽和時(shí)的電磁關(guān)系45（2）不計(jì)飽和時(shí)的電壓方程

4、式、相量圖、等效電路46（2）不計(jì)飽和時(shí)的電壓方程式、相量圖、等效電路47（2）不計(jì)飽和時(shí)的電壓方程式、相量圖、等效電路48（2）不計(jì)飽和時(shí)的電壓方程式、相量圖、等效電路49凸極同步發(fā)電機(jī)的雙反應(yīng)理論和相量圖50凸極同步發(fā)電機(jī)的雙反應(yīng)理論和相量圖511.凸極同步發(fā)電機(jī)的雙反應(yīng)理論521.凸極同步發(fā)電機(jī)的雙反應(yīng)理論531.凸極同步發(fā)電機(jī)的雙反應(yīng)理論54凸極同步發(fā)電機(jī)的雙反應(yīng)理論和相量圖552.凸極同步發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)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(jī)的電動(dòng)勢(shì)相量圖59（3）電動(dòng)勢(shì)相量圖60（3）電動(dòng)勢(shì)相量圖61同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性62同步發(fā)電機(jī)的空載特性、短路特性

5、和同步電抗的測(cè)定632.短路特性64（1）三相穩(wěn)態(tài)短路時(shí)的電磁關(guān)系652.短路特性663. 同步電抗的測(cè)定673.同步電抗的測(cè)定683.同步電抗的測(cè)定69同步發(fā)電機(jī)的零功率因素負(fù)載特性和保梯電抗的測(cè)定701.零功率因素負(fù)載特性711.零功率因素負(fù)載特性72（4）零功率因數(shù)負(fù)載特性與空載特性的關(guān)系73（4）零功率因數(shù)負(fù)載特性與空載特性的關(guān)系741.零功率因數(shù)負(fù)載特性75同步發(fā)電機(jī)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(jī)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(jī)并聯(lián)運(yùn)行分析901.調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流91同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行分析922.調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩932.調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩94（3）增大原動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩所引起的變化95（3）增大原動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩所引起的變化962.調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩97（4）穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)的功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程式98（4）穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)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(yùn)行時(shí)的靜態(tài)穩(wěn)定1071.無(wú)功功

7、率的調(diào)節(jié)108（2）如何調(diào)節(jié)無(wú)功功率109（2）如何調(diào)節(jié)無(wú)功功率110無(wú)功功率調(diào)節(jié)和V形曲線(xiàn)1112.同步發(fā)電機(jī)的V形曲線(xiàn)特性1122.同步發(fā)電機(jī)的V形曲線(xiàn)特性113同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析1141.同步電機(jī)的可逆原理115同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析1162.同步電動(dòng)機(jī)的電壓方程式和相量圖1172.同步電動(dòng)機(jī)的電壓方程式和相量圖118同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析1193.同步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系120同步電機(jī)不對(duì)稱(chēng)運(yùn)行121轉(zhuǎn)換關(guān)系122正序阻抗及等值電路123負(fù)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(jī)的單相穩(wěn)定短路 電力系統(tǒng)中的短路故障分為兩個(gè)階段：突然短路； 穩(wěn)態(tài)短路。 下面先

8、討論各種不對(duì)稱(chēng)運(yùn)行的穩(wěn)態(tài)短路。A單相接地短路 同步發(fā)電機(jī)單相接地短路如左圖所示，端點(diǎn)方程式為用對(duì)稱(chēng)分量表示并簡(jiǎn)化后得126復(fù)合序網(wǎng)127復(fù)合序網(wǎng)1286.4 同步發(fā)電機(jī)的兩相穩(wěn)定短路 同步發(fā)電機(jī)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(duì)稱(chēng)分量時(shí)，以A相的數(shù)量為準(zhǔn)，并以 表示兩相短路電流。A兩相短路由圖得端點(diǎn)方程式分解為對(duì)稱(chēng)分量并化簡(jiǎn)得因?yàn)闆](méi)有中線(xiàn)，故短路電流中沒(méi)有零序分量129復(fù)合序網(wǎng)130復(fù)合序網(wǎng)1317.1 同步發(fā)電機(jī)突然短路的物理過(guò)程超導(dǎo)閉合線(xiàn)圈磁鏈?zhǔn)睾阍鞱SNS 無(wú)論外磁場(chǎng)交鏈線(xiàn)圈的磁鏈如何變化，由感應(yīng)電流所產(chǎn)生磁鏈恰好抵消這種變化，超導(dǎo)閉合線(xiàn)圈的總磁鏈總是保持不變。超導(dǎo)

9、閉合線(xiàn)圈的磁鏈?zhǔn)睾阍?32短路電流1337.2 同步電機(jī)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(méi)有阻尼繞組的同步電機(jī)突然短路時(shí)（a）穩(wěn)定短路（b）突然短路初瞬，電樞磁通所經(jīng)過(guò)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(lì)磁繞組的漏磁通均未發(fā)生變化，于是激磁電動(dòng)勢(shì) 也未變化，但是勵(lì)磁繞組中將出現(xiàn)感應(yīng)電流，由于感應(yīng)電流 所生的磁動(dòng)勢(shì)的抵制，瞬態(tài)時(shí)的電樞反應(yīng)磁通 在通過(guò)主氣隙以后，將繞道勵(lì)磁繞組的漏磁磁路而閉合。1347.2 同步電機(jī)的瞬態(tài)電抗和超瞬態(tài)電抗二、直軸超瞬態(tài)電抗 當(dāng)轉(zhuǎn)子上裝有阻尼繞組時(shí)，電樞磁通路徑如右圖 所示。此時(shí)，磁路的磁阻更大了，與之相應(yīng)的電抗

10、將有更小的數(shù)值 ，稱(chēng)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(gè)周波后，定子電流為 所限制，最后到達(dá)穩(wěn)態(tài)值時(shí)，定子電流為 所限制。 1357.2 同步電機(jī)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(jī)裝有阻尼繞組時(shí)全部電樞磁通所經(jīng)磁路的總磁導(dǎo)為 由于電抗和磁導(dǎo)成正比，則直軸超瞬態(tài)電抗等效電路圖1367.2 同步電機(jī)的瞬態(tài)電抗和超瞬態(tài)電抗 如轉(zhuǎn)子上沒(méi)有阻尼繞組或當(dāng)阻尼繞組中的感應(yīng)電流衰減完畢，磁路的總磁導(dǎo)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(dāng) 時(shí)的突然短路電流 當(dāng)某相的磁鏈 時(shí)發(fā)生三相突然短路，該相的突然短路電流及其外包線(xiàn)分別如下兩圖所示當(dāng) 時(shí)的突然短路電流周期性短路電流的外包線(xiàn)138衰減時(shí)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(duì)應(yīng)；瞬態(tài)分量 ， 主要與勵(lì)磁繞組非周期電流 相對(duì)應(yīng)；穩(wěn)態(tài)分量 ，與勵(lì)磁電流 相對(duì)應(yīng)。阻尼繞組時(shí)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(lì)磁繞組時(shí)間常數(shù)（勵(lì)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(shí)間常數(shù)（定子上的非周期