電機學華中科大

6.2同步電機的運行原理同步發(fā)電機空載運行同步電機的電樞反應(yīng)隱極同步發(fā)電機的負載運行凸極同步發(fā)電機的負載運行一、同步發(fā)電機空載運行同步發(fā)電機空載運行是指同步發(fā)電機被原動機拖動到同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子勵磁繞組通入直流勵磁電流而定子繞組開路時的運行工況。1.空載感應(yīng)電動勢的大小與頻率基波電動勢：E0=4.44fNkN1Φ0n速旋轉(zhuǎn)主磁通Φ0漏磁通Φfσ定子感應(yīng)電勢eabcn感應(yīng)電勢勵磁電流磁動勢2.空載電動勢與勵磁電流的關(guān)系電機磁路的飽和系數(shù)當轉(zhuǎn)子以恒定轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)時，為磁路的磁化特性與曲線相似(成比例)3.相位關(guān)系若轉(zhuǎn)子以恒定速度旋轉(zhuǎn)，取轉(zhuǎn)子與某相相軸相交時作參考，勵磁電流If磁動勢Ff(基波分量)隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角速度ω相軸直軸(d軸)oω時軸與定子某相交鏈磁通不計磁滯效應(yīng)選取相軸為時軸n用空間矢量表示同相位感應(yīng)電動勢可以用時間向量表示為二、

同步電機的電樞反應(yīng)IfFf隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為n基波E0（）接三相對稱負載三相對稱電流iabc(f)旋轉(zhuǎn)磁勢基波(電樞磁勢)大小轉(zhuǎn)速方向與轉(zhuǎn)子同向與在空間相對靜止，聯(lián)合建立氣隙磁場BδФδ電樞繞組感應(yīng)電動勢E

δ電樞反應(yīng)：電樞電流產(chǎn)生的磁動勢對勵磁磁場的影響1.定義2.電樞反應(yīng)的性質(zhì)

當取任一相繞組軸線作為時間參考軸，設(shè)三相對稱負載時，相電流I滯后于相角。若在t＝0時，轉(zhuǎn)子勵磁磁動勢正向軸線（d軸）超前參考相軸線90o（電角度），則各時－空矢量如圖所示。

根據(jù)交流電機繞組理論磁動勢原理，電樞三相電流產(chǎn)生的合成旋轉(zhuǎn)磁動勢基波矢量與重合。(1)ψ=0o時(負載為純阻性)

Fa=Faq,與Ff1正交，為交磁性質(zhì)(2)ψ=90o時(負載為純感性)

Fa=－Fad,與Ff1反向，為去磁性質(zhì)(3)0<ψ<90o時(負載為感性)

FaFad，與Ff1反向，去磁性質(zhì)Faq，與Ff1正交，交磁性質(zhì)(4)－90o<ψ<0o時(負載為容性)

FaFad，與Ff1同向，助磁性質(zhì)Faq，與Ff1正交，交磁性質(zhì)(1)隱極同步電機3.分析方法不飽和時，求出

氣隙均勻，處于任意位置上，產(chǎn)生的氣隙磁場Ba大小相同，故可直接由：(2)凸極同步電機－雙反應(yīng)理論

凸極電機氣隙不均勻，處于不同位置，產(chǎn)生的氣隙磁場Ba不同，處于d，q軸上時，分別產(chǎn)生出如圖所示的磁動勢：雙反應(yīng)理論：

當處于任意位置且不計飽和時：分解或分解氣隙合成磁場：三、隱極同步發(fā)電機的負載運行假設(shè)條件：不考慮飽和轉(zhuǎn)子勵磁電流定子三相電流不考慮飽和1.電路圖If三相對稱取一相分析Xa：電樞反應(yīng)電抗，Xσ：漏電抗Xt：隱極同步電機的同步電抗2.相量圖考慮飽和時，求解方法：先求合成磁勢（折算到勵磁磁勢），再利用空載特性（磁化曲線）求四、凸極同步發(fā)電機的負載運行1.不計飽和與隱極同步電機相似，可以得到一相等效電路為：Xd=Xσ+XadXq=Xσ+Xaq由得到：四、凸極同步發(fā)電機的負載運行2