同步電機(jī)復(fù)習(xí)

同步電機(jī)復(fù)習(xí)

（Ch18-Ch24）

第十八章同步電機(jī)概述復(fù)習(xí)交流電機(jī)一般問題（交流繞組、感應(yīng)電勢、磁勢），介紹同步電機(jī)原理、結(jié)構(gòu)、勵(lì)磁方式、技術(shù)指標(biāo)、航空同步電機(jī)特色及發(fā)展?fàn)顩r。*第十九章三相同步發(fā)電機(jī)對稱運(yùn)行原理重點(diǎn)介紹了同步電機(jī)電樞反應(yīng)，推導(dǎo)出時(shí)空相量圖，本章另一個(gè)重點(diǎn)是同步發(fā)電機(jī)的電勢方程及相量圖，這些是同步電機(jī)的基本理論，應(yīng)當(dāng)牢固掌握，同時(shí)，對同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載特性及電抗測定方法應(yīng)了解。第二十章同步發(fā)電機(jī)不對稱運(yùn)行重點(diǎn)是不對稱運(yùn)行的分析方法，了解相序電抗概念，掌握阻尼繞組的作用第二十一章同步發(fā)電機(jī)的突然短路重點(diǎn)是三相突然短路物理過程的分析，要求了解瞬態(tài)電抗及突然短路電流。第二十二章同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行重點(diǎn)是同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)的條件及方法，另一重點(diǎn)是功角特性及并網(wǎng)后有功功率及無功功率的調(diào)節(jié)，均要求掌握。第二十三章同步電動機(jī)重點(diǎn)是同步電動機(jī)的電勢方程式和相量圖，同時(shí)要求掌握同步電動機(jī)起動方法。掌握無刷直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)、原理及性能特點(diǎn)。第二十四章永磁電機(jī)重點(diǎn)是永磁材料及其特性，了解永磁同步、有刷直流、無刷直流電機(jī)的特點(diǎn)與應(yīng)用。同步電機(jī)感應(yīng)電機(jī)傳統(tǒng)交流電機(jī)

產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場ABC同步電機(jī)定子：鐵心、交流繞組——電樞繞組轉(zhuǎn)子：磁極——鐵心、勵(lì)磁繞組氣隙穩(wěn)定轉(zhuǎn)矩：定轉(zhuǎn)子磁場相對靜止①通入三相交流電，產(chǎn)生同步旋轉(zhuǎn)磁場。②轉(zhuǎn)子繞組切割旋轉(zhuǎn)磁場，產(chǎn)生感應(yīng)電勢。③轉(zhuǎn)子電流與磁場相互作用產(chǎn)生電磁力、電磁轉(zhuǎn)矩。當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩>阻轉(zhuǎn)矩時(shí)，轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)。異步電動機(jī)：感應(yīng)電動機(jī)：轉(zhuǎn)子電流是感應(yīng)產(chǎn)生的。感應(yīng)電機(jī)感應(yīng)電機(jī)電動電磁制動發(fā)電凸極式隱極式爪極式：水輪發(fā)電機(jī)、航空發(fā)電機(jī)：汽輪發(fā)電機(jī)：汽車發(fā)電機(jī)高速電機(jī)？旋轉(zhuǎn)電樞式旋轉(zhuǎn)磁極式有刷勵(lì)磁系統(tǒng)無刷勵(lì)磁系統(tǒng)航空三級式同步電機(jī)NS星型切向徑向永磁勵(lì)磁電勵(lì)磁1、

2、外特性硬、電壓調(diào)整率小

3、調(diào)壓困難

4、穩(wěn)態(tài)短路電流大

5、功角特性釹-鐵-硼鋁鎳鈷釤鈷鐵氧體BmHmBrHc熱穩(wěn)定性機(jī)械強(qiáng)度價(jià)格單臺同步發(fā)電機(jī)給阻抗性負(fù)載供電時(shí)，頻率、感應(yīng)電勢如何變化？發(fā)電機(jī)的電流和功率因數(shù)由勵(lì)磁電流、發(fā)電機(jī)阻抗、負(fù)載阻抗決定。同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)組成容量很大的系統(tǒng)，在受到干擾和發(fā)生故障時(shí)仍能保持同步性。單臺發(fā)電機(jī)連接到無窮大電網(wǎng)時(shí)，端電壓和頻率將被電網(wǎng)所固定。單機(jī)和并聯(lián)運(yùn)行一、同步電機(jī)的電感和等效電路電磁過程直軸電樞反應(yīng)電抗交軸電樞反應(yīng)電抗直軸電樞反應(yīng)電勢交軸電樞反應(yīng)電勢漏抗一、同步電機(jī)的電感和等效電路－－直軸同步電抗－－交軸同步電抗－－直軸電樞反應(yīng)電抗－－交軸電樞反應(yīng)電抗－－漏抗－－電樞反應(yīng)電抗－－同步電抗Xad、Xaq

與哪些參量有關(guān)？－－直軸同步電抗－－交軸同步電抗－－直軸電樞反應(yīng)電抗－－交軸電樞反應(yīng)電抗－－漏抗－－電樞反應(yīng)電抗－－同步電抗－－空載電勢（勵(lì)磁電勢）－－氣隙電勢－－直軸電樞反應(yīng)電勢－－交軸電樞反應(yīng)電勢－－直軸電勢(氣隙電勢直軸分量)－－交軸電勢(氣隙電勢交軸分量)空載試驗(yàn)

穩(wěn)態(tài)短路試驗(yàn)取出轉(zhuǎn)子法

一、同步電機(jī)的電感和等效電路內(nèi)功率因數(shù)角：勵(lì)磁電勢：Xd、Xq

、Xσ大小關(guān)系？Xd>Xq

>Xσ一、同步電機(jī)的電感和等效電路在等值電路中標(biāo)出氣隙電勢的位置？用電壓平衡式表示之間的關(guān)系？忽略電阻負(fù)載性質(zhì)？發(fā)電慣例電動慣例輸入容性電流輸出感性電流正序分量負(fù)序分量零序分量合成分解不對稱系統(tǒng)！對稱分量法（思路）1、正序（又稱順序）分量：幅值相等、相位上順相序相差120o矢量算子：三相正序電流建立正向旋轉(zhuǎn)磁場！2、負(fù)序（又稱逆序）分量幅值相等、相位上逆相序相差120o三相負(fù)序電流建立反向旋轉(zhuǎn)磁場！3、零序分量幅值相等、相位相同三相零序電流合成磁勢為零！1、正序阻抗：（對應(yīng)正轉(zhuǎn)磁場）r+：電樞相繞組電阻

rax+：電樞相繞組的同步電抗xd

xq2、負(fù)序阻抗Z－（對應(yīng)反轉(zhuǎn)磁場）負(fù)序磁場，相對于轉(zhuǎn)子以二倍同步速旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)子的阻尼繞組和勵(lì)磁繞組中感應(yīng)二倍頻率的電勢和電流。WfWD負(fù)序電抗：負(fù)序電阻：負(fù)序磁場在轉(zhuǎn)子的鐵耗3、零序阻抗零序電抗短距繞組零序電阻零序電流只產(chǎn)生漏磁場，不產(chǎn)生氣隙基波磁場整距繞組相序阻抗比較正序負(fù)序零序漏抗0.042.030.940.090.130.040.040.08同步發(fā)電機(jī)的突然短路忽略線圈電阻r，超導(dǎo)體：閉合超導(dǎo)線圈的磁鏈?zhǔn)睾阍恚洪]合超導(dǎo)線圈的磁鏈不變ΨM↓→e→i→ΨL

＝

Li電樞繞組的磁鏈短路前:短路后:電樞繞組的電流三相電流交流分量：（周期分量）三相電流直流分量(非周期分量)：一、超瞬變電流二、瞬變電流三、穩(wěn)態(tài)短路電流幾個(gè)電流和電抗的區(qū)別Xd’’、Xd’

、Xd、

Xσ大小關(guān)系？Xad’’、Xad’

、Xad大小關(guān)系？電流衰減規(guī)律例：二、同步電機(jī)的開路特性和短路特性損耗分析互感二、同步電機(jī)的開路特性和短路特性原因：近似純直軸去磁方法：輸出短接，n≈n1，通入勵(lì)磁電流，求取I=f(If

)特性：IK∝If二、同步電機(jī)的開路特性和短路特性聯(lián)合試驗(yàn)測求損耗分析繞組等效電阻功率角三、功角特性二、凸極電機(jī)功角特性一、隱極電機(jī)功角特性不加勵(lì)磁也能輸出功率！基本分量附加分量’基本分量附加分量三、功角特性不加勵(lì)磁也能輸出功率！基本分量附加分量’永磁？電勵(lì)磁？四、穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特性端電壓、勵(lì)磁電流、電樞電流、功率因數(shù)、效率之間的關(guān)系四、穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特性端電壓、勵(lì)磁電流、電樞電流、功率因數(shù)、效率之間的關(guān)系四、穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特性功率因數(shù)：

1、功率因數(shù)從1向額定值(如0.75)變化時(shí)，電樞繞組的發(fā)熱

是限制因素。2、負(fù)載有功功率一定時(shí)，功率因數(shù)減小，無功功率增大，電流電流增大，產(chǎn)生的熱量超出冷卻范圍，溫升破壞絕緣。3、功率因數(shù)更低時(shí)，勵(lì)磁電流升高，保持輸出電壓為恒定值，勵(lì)磁繞組發(fā)熱是主要限制因數(shù)。四、穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特性正常勵(lì)磁過勵(lì)欠勵(lì)cosφ=1不穩(wěn)定區(qū)Pem=0Pem1Pem2IfIa0過勵(lì)正常勵(lì)磁欠勵(lì)1、功率因數(shù)從1向額定值(如0.75)變化時(shí)，

電樞繞組的發(fā)熱是限制因素。2、負(fù)載有功功率一定時(shí)，功率因數(shù)減小，無功功率增大，電流電流增大，產(chǎn)生的熱量超出冷卻范圍，溫升破壞絕緣。3、功率因數(shù)更低時(shí)，勵(lì)磁電流升高，保持輸出電壓為恒定值，勵(lì)磁繞組發(fā)熱是主要限制因數(shù)。無功功率調(diào)節(jié)五、同步電動機(jī)1、自起動方法：異步起動法（阻尼繞組作鼠籠繞組）電磁轉(zhuǎn)矩是交變的，平均值為零！2、自整步同步電動機(jī)無刷直流電動機(jī)(BLDCM)1、速度-轉(zhuǎn)矩特性2、類似DC電機(jī)，電子換相某瞬間，A相電勢最大，A相電流也最大電流與勵(lì)磁電勢

同相1.六、同步電機(jī)電樞反應(yīng)..磁極軸線稱為直軸或d軸與磁極軸線正交的方位稱為交軸或q軸某瞬間，A相電勢最大，A相電流也最大電流與勵(lì)磁電勢

同相1.交軸電樞反應(yīng)六、同步電機(jī)電樞反應(yīng)原因：..磁極軸線稱為直軸或d軸與磁極軸線正交的方位稱為交軸或q軸使主磁場扭歪交軸磁勢和主磁場之間相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩交軸電樞反應(yīng)是實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的必要條件原因：理想純電感負(fù)載電流滯后勵(lì)磁電勢

2.直軸去磁電樞反應(yīng)理想純電容負(fù)載電流超前勵(lì)磁電勢

3.直軸增磁電樞反應(yīng)..位置夾角電樞反應(yīng)性質(zhì)對電機(jī)的影響負(fù)載性質(zhì)n(f)UΨ=00q軸Ψ+900交軸波形畸