電機(jī)原理及拖動(dòng)（第4版）課件：同步電機(jī)

《電機(jī)原理及拖動(dòng)》

第4版同步電機(jī)

顧名思義，同步電機(jī)即轉(zhuǎn)子運(yùn)行在同步速度的電機(jī)。同步電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與供電頻率之間符合嚴(yán)格的同步關(guān)系。根據(jù)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的不同，可分為同步發(fā)電機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)和同步補(bǔ)償機(jī)。

根據(jù)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁方式的不同，同步電機(jī)又可分為永磁式同步電機(jī)和轉(zhuǎn)子直流繞組勵(lì)磁的同步電機(jī)。與異步電機(jī)相比，同步電機(jī)除了在定子繞組結(jié)構(gòu)以及定子多相繞組通以多相對(duì)稱電流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的機(jī)理上相同外，其轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)、運(yùn)行原理和運(yùn)行特性等均具有明顯的特征。

為此，本章將對(duì)有關(guān)同步電機(jī)的運(yùn)行原理、電磁過(guò)程和運(yùn)行特性進(jìn)行詳細(xì)討論。同步電機(jī)第—節(jié)同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、原理、運(yùn)行狀態(tài)及額定值第二節(jié)同步電機(jī)的電磁關(guān)系第三節(jié)同步電機(jī)的基本方程、等值電路及相量圖第四節(jié)同步電機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩和功（矩）角特性第五節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)與V形特性曲線第六節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速特性第七節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)第八節(jié)同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性第九節(jié)同步電抗、定子漏抗及電樞等效磁動(dòng)勢(shì)的測(cè)定同步電機(jī)第—節(jié)同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、原理、運(yùn)行狀態(tài)及額定值第二節(jié)同步電機(jī)的電磁關(guān)系第三節(jié)同步電機(jī)的基本方程、等值電路及相量圖第四節(jié)同步電機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩和功（矩）角特性第五節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)與V形特性曲線第六節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速特性第七節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)第八節(jié)同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性第九節(jié)同步電抗、定子漏抗及電樞等效磁動(dòng)勢(shì)的測(cè)定第—節(jié)同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、原理、運(yùn)行狀態(tài)及額定值按照結(jié)構(gòu)形式，同步電機(jī)可以分為旋轉(zhuǎn)電樞式和旋轉(zhuǎn)磁極式兩類。按電樞繞組位置的不同，永磁同步電動(dòng)機(jī)可分為

內(nèi)轉(zhuǎn)子式（常規(guī)式）和

外轉(zhuǎn)子式。按轉(zhuǎn)子上有無(wú)起動(dòng)繞組，可分為

無(wú)起動(dòng)繞組的同步電動(dòng)機(jī)

和

有起動(dòng)繞組的同步電動(dòng)機(jī)。旋轉(zhuǎn)磁極式電機(jī)中，按照主極的形狀，又可分成

隱極式

和

凸極式。一、同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)第—節(jié)同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、原理、運(yùn)行狀態(tài)及額定值

現(xiàn)代的汽輪發(fā)電機(jī)一般都是兩極的，同步轉(zhuǎn)速為3000r/min（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)50Hz條件）。

由于轉(zhuǎn)速高，所以汽輪發(fā)電機(jī)的直徑較小，長(zhǎng)度較長(zhǎng)。汽輪發(fā)電機(jī)均為臥式結(jié)構(gòu)。

汽輪發(fā)電機(jī)的定子鐵心、定子繞組、機(jī)座、端蓋等部件組成。定子鐵心一般由0.35mm或0.5mm的冷軋無(wú)取向硅鋼片疊成，每疊厚度為3-6cm，疊與疊之間留有寬度為0.6-0.8cm的通風(fēng)溝，以便定子繞組和鐵心的冷卻。一、同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)圖7-2汽輪發(fā)電機(jī)的定子第—節(jié)同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、原理、運(yùn)行狀態(tài)及額定值

鐵心的兩端用非磁性壓板壓緊后，固定在機(jī)座上。定子繞組通常采用雙層短距疊繞組。

為減小定子繞組內(nèi)的渦流及其引起的雜散銅耗，定子線圈由多股包有股線絕緣的扁銅線并聯(lián)組成，股線在槽內(nèi)的位置要依次進(jìn)行“換位”處理。

股線所組成的線棒在連續(xù)包繞多層環(huán)氧玻璃粉云母帶作為槽絕緣后，經(jīng)加熱模壓形成，使其在外形、尺寸、絕緣、耐熱、電氣和機(jī)械特性等方面均達(dá)到規(guī)定的要求后，方可嵌入定子槽內(nèi)。一、同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)圖7-2汽輪發(fā)電機(jī)的定子第—節(jié)同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、原理、運(yùn)行狀態(tài)及額定值大容量汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子周速可達(dá)170-180m/s。由于周速高，轉(zhuǎn)子受到極大的機(jī)械應(yīng)力，因此轉(zhuǎn)子一般都用具有良好導(dǎo)磁性能的整塊高強(qiáng)度合金鋼鍛造而成。

沿轉(zhuǎn)子表面約2/3部分銑有軸向凹槽，以嵌放勵(lì)磁繞組；不開槽的部分組成一個(gè)“大齒”，嵌線部分和大齒一起構(gòu)成主磁極。

為把勵(lì)磁繞組可靠地固定在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)，轉(zhuǎn)子采用非磁性的合金槽楔，繞組端部套上用高強(qiáng)度非磁性鋼鍛成的保護(hù)環(huán)。

由于汽輪發(fā)電機(jī)的機(jī)身比較長(zhǎng)，轉(zhuǎn)子和電機(jī)中部的通風(fēng)比較困難，所以良好的通風(fēng)冷卻系統(tǒng)對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)非常重要。一、同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)圖7-3大型汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子第—節(jié)同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、原理、運(yùn)行狀態(tài)及額定值

凸極式同步電機(jī)通?？煞譃榕P式（橫式）和立式兩種結(jié)構(gòu)。

絕大部分的同步電動(dòng)機(jī)、同步補(bǔ)償機(jī)和用內(nèi)燃機(jī)或沖擊式水輪機(jī)拖動(dòng)的同步發(fā)電機(jī)都采用臥式結(jié)構(gòu)。

低速、大容量的水輪發(fā)電機(jī)和大型水泵電動(dòng)機(jī)則采用立式結(jié)構(gòu)。一、同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)圖7-4臥式結(jié)構(gòu)凸極式同步電機(jī)轉(zhuǎn)子第—節(jié)同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、原理、運(yùn)行狀態(tài)及額定值

臥式同步電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)與感應(yīng)電機(jī)基本相同，定子由機(jī)座、鐵心、電子繞組和端蓋等部件組成；

轉(zhuǎn)子由主磁極、極軛、勵(lì)磁繞組、阻尼繞組、集電環(huán)和轉(zhuǎn)軸等部件組成。一、同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)圖7-4臥式結(jié)構(gòu)凸極式同步電機(jī)轉(zhuǎn)子第—節(jié)同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、原理、運(yùn)行狀態(tài)及額定值大型水輪發(fā)電機(jī)通常都是立式結(jié)構(gòu)。由于它的轉(zhuǎn)速低、極數(shù)多、要求的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，故其特點(diǎn)是直徑大、長(zhǎng)度短。

在歷史水輪發(fā)電機(jī)中，整個(gè)機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重量以及作用在水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪上的水推力，均由推力軸承來(lái)支撐，并通過(guò)機(jī)架和機(jī)座傳遞到地基上。一、同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)圖7-5立式結(jié)構(gòu)凸極式同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子二、同步電機(jī)的工作原理圖7-6同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖

若在同步電動(dòng)機(jī)的定子三相對(duì)稱繞組中分別通入如下三相對(duì)稱電流：

在三相對(duì)稱電流的作用下，定子三相對(duì)稱繞組必然產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)和磁場(chǎng)。定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速為

二、同步電機(jī)的工作原理圖7-6同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖同步速既取決于電機(jī)自身的極對(duì)數(shù)，又取決于外部通電頻率。此外，改變?nèi)嗬@組的通電相序，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)將反向由此實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)。同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子采用永磁或通過(guò)直流繞組中通以直流勵(lì)磁電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，其極對(duì)數(shù)與定子繞組組成的極對(duì)數(shù)相同。一旦同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)機(jī)械負(fù)載穩(wěn)定運(yùn)行，則定、轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)會(huì)因相對(duì)靜止而疊加，從而形成以同步速旋轉(zhuǎn)的氣隙合成磁場(chǎng)，且轉(zhuǎn)子磁極滯后氣隙合成磁場(chǎng)一定角度。二、同步電機(jī)的工作原理圖7-6同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖同步速既取決于電機(jī)自身的極對(duì)數(shù)，又取決于外部通電頻率。此外，改變?nèi)嗬@組的通電相序，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)將反向由此實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子反轉(zhuǎn)。于是轉(zhuǎn)子磁極在同步速的氣隙合成磁場(chǎng)拖動(dòng)下，必然產(chǎn)生有效的電磁轉(zhuǎn)矩并以同步速旋轉(zhuǎn)。因此，同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子繞組的通電頻率之間保持嚴(yán)格的同步關(guān)系，同步電動(dòng)機(jī)由此而得名。二、同步電機(jī)的工作原理同步電動(dòng)機(jī)是與異步電動(dòng)機(jī)相對(duì)應(yīng)的。異步電動(dòng)機(jī)表現(xiàn)為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速只有與同步速之間存在差異(即轉(zhuǎn)差)才能產(chǎn)生有效電磁轉(zhuǎn)矩。其根本原因在于，異步電機(jī)采用單邊勵(lì)磁，即僅靠定子三相繞組通以三相交流電流產(chǎn)生定子旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)和磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子繞組則是通過(guò)與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的相對(duì)切割而感應(yīng)轉(zhuǎn)子電勢(shì)和電流的，并由轉(zhuǎn)子感應(yīng)電流產(chǎn)生轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)和磁場(chǎng)。同步電機(jī)則不同，由于采用的是雙邊勵(lì)磁，即不僅定子繞組通以三相交流電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)和磁場(chǎng)，而且轉(zhuǎn)子繞組也通以直流勵(lì)磁(或采用永磁體)產(chǎn)生磁勢(shì)和磁場(chǎng)，從而要求轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速必須與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)保持同步(其轉(zhuǎn)差為零)，才能產(chǎn)生有效的電磁轉(zhuǎn)矩。正因?yàn)槿绱?，同步電?dòng)機(jī)與異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理、電磁過(guò)程才完全不同。三、同步電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)同步電機(jī)的定子（電樞）繞組中通有對(duì)稱三相電流時(shí)，定子將產(chǎn)生一個(gè)以同步轉(zhuǎn)速推移的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。穩(wěn)態(tài)狀態(tài)條件下，轉(zhuǎn)子也以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，所以定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與直流勵(lì)磁的轉(zhuǎn)子主極磁場(chǎng)總是保持相對(duì)靜止，兩者相互作用并產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)了機(jī)電能量間的轉(zhuǎn)換。同步電機(jī)由三種運(yùn)行狀態(tài)：發(fā)電機(jī)狀態(tài)，發(fā)電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能；電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能；補(bǔ)償機(jī)狀態(tài)，補(bǔ)償機(jī)沒有功功率的轉(zhuǎn)換，它專門用以發(fā)出或吸收無(wú)功功率、調(diào)節(jié)電網(wǎng)的功率因數(shù)。三、同步電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)

三、同步電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)

圖7-7同步電機(jī)不同運(yùn)行狀態(tài)的示意圖（b）補(bǔ)償機(jī)（??=0）若轉(zhuǎn)子主極磁場(chǎng)與定子合成磁場(chǎng)的軸線重合，功率角??=0，則電磁轉(zhuǎn)矩為零。

此時(shí)電機(jī)內(nèi)沒有有功功率的轉(zhuǎn)換，電機(jī)處于補(bǔ)償機(jī)狀態(tài)或空載狀態(tài)。三、同步電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)

圖7-7同步電機(jī)不同運(yùn)行狀態(tài)的示意圖（b）補(bǔ)償機(jī)（??=0）

四、同步電機(jī)的額定值額定值（又稱名牌值），它是選擇同步電機(jī)的主要依據(jù)。同步電機(jī)在額定狀態(tài)下可以獲得最佳的運(yùn)行性能。同步電機(jī)的額定值主要包括：

四、同步電機(jī)的額定值

四、同步電機(jī)的額定值現(xiàn)代同步電機(jī)向著標(biāo)準(zhǔn)化，系列化方向發(fā)展。常用的同步電動(dòng)機(jī)型號(hào)有：TD系列是防護(hù)式，臥式結(jié)構(gòu)一般同步電動(dòng)機(jī)配直流勵(lì)磁機(jī)或可控硅勵(lì)磁裝置?？赏蟿?dòng)通風(fēng)機(jī)、水泵、電動(dòng)發(fā)電機(jī)組。TDK系列一般為開啟式，也有防爆型或管道通風(fēng)型拖動(dòng)壓縮機(jī)用的同步電動(dòng)機(jī)，配可控硅整流勵(lì)磁裝置。用于拖動(dòng)空壓機(jī)，磨煤機(jī)等。TDZ系列是一般管道通風(fēng)，臥式結(jié)構(gòu)軋鋼用同步電動(dòng)機(jī)，配直流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁或可控硅整流勵(lì)磁裝置。用于拖動(dòng)各種類型的軋鋼設(shè)備。TDG系列是封閉式軸向分區(qū)通風(fēng)隱極結(jié)構(gòu)的高速同步電動(dòng)機(jī)，配直流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁或可控硅整流勵(lì)磁。用于化工、冶金或電力部門拖動(dòng)空壓機(jī)、水泵及其他設(shè)備。TDL系列是立式，開啟式自冷通風(fēng)同步電動(dòng)機(jī)，配單獨(dú)勵(lì)磁機(jī)。用于拖動(dòng)立式軸流泵或離心式水泵。同步電機(jī)第—節(jié)同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、原理、運(yùn)行狀態(tài)及額定值第二節(jié)同步電機(jī)的電磁關(guān)系第三節(jié)同步電機(jī)的基本方程、等值電路及相量圖第四節(jié)同步電機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩和功（矩）角特性第五節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)與V形特性曲線第六節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速特性第七節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)第八節(jié)同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性第九節(jié)同步電抗、定子漏抗及電樞等效磁動(dòng)勢(shì)的測(cè)定第二節(jié)同步電機(jī)的電磁關(guān)系一、同步電機(jī)空載時(shí)的電磁關(guān)系同步電機(jī)負(fù)載后，內(nèi)部存在兩部分磁場(chǎng)，一部分是由轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁磁勢(shì)所產(chǎn)生的主磁場(chǎng)；另一部分是由定子電樞繞組電流對(duì)應(yīng)的電樞磁勢(shì)所產(chǎn)生的電樞磁場(chǎng)。

與直流電機(jī)類似，在分析電機(jī)內(nèi)部的合成磁場(chǎng)（即氣隙磁場(chǎng)）時(shí)，通常把由定子繞組所產(chǎn)生的電樞磁場(chǎng)對(duì)主磁場(chǎng)的影響稱為電樞反應(yīng)。圖7-8同步電機(jī)的空載磁路圖（4極）

第二節(jié)同步電機(jī)的電磁關(guān)系一、同步電機(jī)空載時(shí)的電磁關(guān)系同步電機(jī)負(fù)載后，內(nèi)部存在兩部分磁場(chǎng)，一部分是由轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁磁勢(shì)所產(chǎn)生的主磁場(chǎng)；另一部分是由定子電樞繞組電流對(duì)應(yīng)的電樞磁勢(shì)所產(chǎn)生的電樞磁場(chǎng)。

與直流電機(jī)類似，在分析電機(jī)內(nèi)部的合成磁場(chǎng)（即氣隙磁場(chǎng)）時(shí)，通常把由定子繞組所產(chǎn)生的電樞磁場(chǎng)對(duì)主磁場(chǎng)的影響稱為電樞反應(yīng)。圖7-8同步電機(jī)的空載磁路圖（4極）

第二節(jié)同步電機(jī)的電磁關(guān)系一、同步電機(jī)空載時(shí)的電磁關(guān)系同步電機(jī)負(fù)載后，內(nèi)部存在兩部分磁場(chǎng)，一部分是由轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁磁勢(shì)所產(chǎn)生的主磁場(chǎng)；另一部分是由定子電樞繞組電流對(duì)應(yīng)的電樞磁勢(shì)所產(chǎn)生的電樞磁場(chǎng)。

與直流電機(jī)類似，在分析電機(jī)內(nèi)部的合成磁場(chǎng)（即氣隙磁場(chǎng)）時(shí)，通常把由定子繞組所產(chǎn)生的電樞磁場(chǎng)對(duì)主磁場(chǎng)的影響稱為電樞反應(yīng)。圖7-8同步電機(jī)的空載磁路圖（4極）

第二節(jié)同步電機(jī)的電磁關(guān)系一、同步電機(jī)空載時(shí)的電磁關(guān)系同步電機(jī)負(fù)載后，內(nèi)部存在兩部分磁場(chǎng)，一部分是由轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁磁勢(shì)所產(chǎn)生的主磁場(chǎng)；另一部分是由定子電樞繞組電流對(duì)應(yīng)的電樞磁勢(shì)所產(chǎn)生的電樞磁場(chǎng)。

與直流電機(jī)類似，在分析電機(jī)內(nèi)部的合成磁場(chǎng)（即氣隙磁場(chǎng)）時(shí)，通常把由定子繞組所產(chǎn)生的電樞磁場(chǎng)對(duì)主磁場(chǎng)的影響稱為電樞反應(yīng)。圖7-8同步電機(jī)的空載磁路圖（4極）

忽略高次諧波時(shí)，激磁電動(dòng)勢(shì)（相電動(dòng)勢(shì)）的相量形式為

第二節(jié)同步電機(jī)的電磁關(guān)系一、同步電機(jī)空載時(shí)的電磁關(guān)系同步電機(jī)負(fù)載后，內(nèi)部存在兩部分磁場(chǎng)，一部分是由轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁磁勢(shì)所產(chǎn)生的主磁場(chǎng)；另一部分是由定子電樞繞組電流對(duì)應(yīng)的電樞磁勢(shì)所產(chǎn)生的電樞磁場(chǎng)。

與直流電機(jī)類似，在分析電機(jī)內(nèi)部的合成磁場(chǎng)（即氣隙磁場(chǎng)）時(shí)，通常把由定子繞組所產(chǎn)生的電樞磁場(chǎng)對(duì)主磁場(chǎng)的影響稱為電樞反應(yīng)。圖7-9典型同步電機(jī)的空載特性

二、同步電機(jī)負(fù)載時(shí)的電樞反應(yīng)圖7-10同步電機(jī)空載時(shí)的時(shí)空相量圖

與空載運(yùn)行相比，同步電機(jī)負(fù)載后的氣隙磁場(chǎng)將發(fā)生改變，這一變化是由電樞磁勢(shì)引起的。通常，把電樞磁勢(shì)對(duì)主磁場(chǎng)的影響稱為電樞反應(yīng)，相應(yīng)的電樞磁勢(shì)又稱為電樞反應(yīng)磁勢(shì)，其大小表示為

二、同步電機(jī)負(fù)載時(shí)的電樞反應(yīng)圖7-10同步電機(jī)空載時(shí)的時(shí)空相量圖

二、同步電機(jī)負(fù)載時(shí)的電樞反應(yīng)

通常定義轉(zhuǎn)子軸線為d軸，電角度與d軸垂直且滯后的軸線（即兩主極N、S之間的軸線）定義為q軸，它們與轉(zhuǎn)子一起均以同步速旋轉(zhuǎn)。二、同步電機(jī)負(fù)載時(shí)的電樞反應(yīng)

二、同步電機(jī)負(fù)載時(shí)的電樞反應(yīng)

二、同步電機(jī)負(fù)載時(shí)的電樞反應(yīng)

對(duì)于這種電樞反應(yīng)磁勢(shì)，通常采用雙反應(yīng)理論。二、同步電機(jī)負(fù)載時(shí)的電樞反應(yīng)圖7-15雙反應(yīng)理論的物理意義及交、直軸電樞反應(yīng)的磁路與等效磁路

其中，

二、同步電機(jī)負(fù)載時(shí)的電樞反應(yīng)圖7-15雙反應(yīng)理論的物理意義及交、直軸電樞反應(yīng)的磁路與等效磁路

相應(yīng)的電流分量為其中，

三、同步電機(jī)負(fù)載時(shí)的電磁關(guān)系1.隱極式同步發(fā)電機(jī)隱極式同步發(fā)電機(jī)負(fù)載后的電磁關(guān)系可總結(jié)為轉(zhuǎn)子定子

三、同步電機(jī)負(fù)載時(shí)的電磁關(guān)系1.隱極式同步發(fā)電機(jī)

三、同步電機(jī)負(fù)載時(shí)的電磁關(guān)系2.凸極式同步發(fā)電機(jī)凸極式同步發(fā)電機(jī)負(fù)載后電磁關(guān)系可總結(jié)為：轉(zhuǎn)子定子

三、同步電機(jī)負(fù)載時(shí)的電磁關(guān)系2.凸極式同步發(fā)電機(jī)

同步電機(jī)第—節(jié)同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、原理、運(yùn)行狀態(tài)及額定值第二節(jié)同步電機(jī)的電磁關(guān)系第三節(jié)同步電機(jī)的基本方程、等值電路及相量圖第四節(jié)同步電機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩和功（矩）角特性第五節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)與V形特性曲線第六節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速特性第七節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)第八節(jié)同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性第九節(jié)同步電抗、定子漏抗及電樞等效磁動(dòng)勢(shì)的測(cè)定第三節(jié)同步電機(jī)的基本方程、等值電路及相量圖一、隱極式同步電機(jī)的基本方程、等值電路及相量圖圖7-16不考慮飽和時(shí)，隱極式同步發(fā)電機(jī)的相量圖和等效電路a)、b)相量圖c)等效電路1.不考慮磁飽和時(shí)隱極同步電機(jī)的電壓方程和相量圖

第三節(jié)同步電機(jī)的基本方程、等值電路及相量圖一、隱極式同步電機(jī)的基本方程、等值電路及相量圖圖7-16不考慮飽和時(shí)，隱極式同步發(fā)電機(jī)的相量圖和等效電路a)、b)相量圖c)等效電路1.不考慮磁飽和時(shí)隱極同步電機(jī)的電壓方程和相量圖

第三節(jié)同步電機(jī)的基本方程、等值電路及相量圖一、隱極式同步電機(jī)的基本方程、等值電路及相量圖圖7-16不考慮飽和時(shí)，隱極式同步發(fā)電機(jī)的相量圖和等效電路a)、b)相量圖c)等效電路1.不考慮磁飽和時(shí)隱極同步電機(jī)的電壓方程和相量圖上述關(guān)系可表示為主極磁動(dòng)勢(shì)電樞磁動(dòng)勢(shì)漏磁磁動(dòng)勢(shì)第三節(jié)同步電機(jī)的基本方程、等值電路及相量圖一、隱極式同步電機(jī)的基本方程、等值電路及相量圖圖7-16不考慮飽和時(shí)，隱極式同步發(fā)電機(jī)的相量圖和等效電路a)、b)相量圖c)等效電路1.不考慮磁飽和時(shí)隱極同步電機(jī)的電壓方程和相量圖

第三節(jié)同步電機(jī)的基本方程、等值電路及相量圖一、隱極式同步電機(jī)的基本方程、等值電路及相量圖圖7-16不考慮飽和時(shí)，隱極式同步發(fā)電機(jī)的相量圖和等效電路a)、b)相量圖c)等效電路1.不考慮磁飽和時(shí)隱極同步電機(jī)的電壓方程和相量圖

第三節(jié)同步電機(jī)的基本方程、等值電路及相量圖一、隱極式同步電機(jī)的基本方程、等值電路及相量圖圖7-16不考慮飽和時(shí)，隱極式同步發(fā)電機(jī)的相量圖和等效電路a)、b)相量圖c)等效電路1.不考慮磁飽和時(shí)隱極同步電機(jī)的電壓方程和相量圖

第三節(jié)同步電機(jī)的基本方程、等值電路及相量圖一、隱極式同步電機(jī)的基本方程、等值電路及相量圖

2.考慮磁飽和時(shí)隱極同步電機(jī)的電壓方程和相量圖

第三節(jié)同步電機(jī)的基本方程、等值電路及相量圖一、隱極式同步電機(jī)的基本方程、等值電路及相量圖

2.考慮磁飽和時(shí)隱極同步電機(jī)的電壓方程和相量圖上述關(guān)系可表示為

第三節(jié)同步電機(jī)的基本方程、等值電路及相量圖一、隱極式同步電機(jī)的基本方程、等值電路及相量圖圖7-18隱極式同步發(fā)電機(jī)主極磁動(dòng)勢(shì)的分布2.考慮磁飽和時(shí)隱極同步電機(jī)的電壓方程和相量圖

第三節(jié)同步電機(jī)的基本方程、等值電路及相量圖一、隱極式同步電機(jī)的基本方程、等值電路及相量圖2.考慮磁飽和時(shí)隱極同步電機(jī)的電壓方程和相量圖

二、凸極式同步電機(jī)的基本方程、等值電路及相量圖1.雙反應(yīng)理論

圖7-19凸極式同步電機(jī)的氣隙比磁導(dǎo)和直軸、交軸電樞反應(yīng)a)電樞表面不同位置處的氣隙比磁導(dǎo)b）直軸電樞磁動(dòng)勢(shì)所產(chǎn)生的直軸電樞反應(yīng)c）交軸電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)所產(chǎn)生的交軸電樞反應(yīng)二、凸極式同步電機(jī)的基本方程、等值電路及相量圖1.雙反應(yīng)理論

圖7-19凸極式同步電機(jī)的氣隙比磁導(dǎo)和直軸、交軸電樞反應(yīng)a)電樞表面不同位置處的氣隙比磁導(dǎo)b）直軸電樞磁動(dòng)勢(shì)所產(chǎn)生的直軸電樞反應(yīng)c）交軸電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)所產(chǎn)生的交軸電樞反應(yīng)二、凸極式同步電機(jī)的基本方程、等值電路及相量圖1.雙反應(yīng)理論

圖7-19凸極式同步電機(jī)的氣隙比磁導(dǎo)和直軸、交軸電樞反應(yīng)a)電樞表面不同位置處的氣隙比磁導(dǎo)b）直軸電樞磁動(dòng)勢(shì)所產(chǎn)生的直軸電樞反應(yīng)c）交軸電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)所產(chǎn)生的交軸電樞反應(yīng)二、凸極式同步電機(jī)的基本方程、等值電路及相量圖1.雙反應(yīng)理論這種考慮到凸極式電機(jī)氣隙的不均勻性，把電樞反應(yīng)分成直軸和交軸電樞反應(yīng)分別來(lái)處理的方法，稱為雙反應(yīng)理論。圖7-19凸極式同步電機(jī)的氣隙比磁導(dǎo)和直軸、交軸電樞反應(yīng)a)電樞表面不同位置處的氣隙比磁導(dǎo)b）直軸電樞磁動(dòng)勢(shì)所產(chǎn)生的直軸電樞反應(yīng)c）交軸電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)所產(chǎn)生的交軸電樞反應(yīng)二、凸極式同步電機(jī)的基本方程、等值電路及相量圖1.雙反應(yīng)理論

圖7-19凸極式同步電機(jī)的氣隙比磁導(dǎo)和直軸、交軸電樞反應(yīng)a)電樞表面不同位置處的氣隙比磁導(dǎo)b）直軸電樞磁動(dòng)勢(shì)所產(chǎn)生的直軸電樞反應(yīng)c）交軸電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)所產(chǎn)生的交軸電樞反應(yīng)二、凸極式同步電機(jī)的基本方程、等值電路及相量圖2.不考慮磁飽和時(shí)凸極同步電機(jī)的電壓方程和相量圖

主極磁動(dòng)勢(shì)電樞磁動(dòng)勢(shì)漏磁磁動(dòng)勢(shì)再?gòu)臍庀峨妱?dòng)勢(shì)減去電樞繞組的電阻壓降和漏抗壓降，可得電樞的端電壓。二、凸極式同步電機(jī)的基本方程、等值電路及相量圖2.不考慮磁飽和時(shí)凸極同步電機(jī)的電壓方程和相量圖采用發(fā)電機(jī)慣例時(shí)，電樞的電壓方程為

于是有

二、凸極式同步電機(jī)的基本方程、等值電路及相量圖2.不考慮磁飽和時(shí)凸極同步電機(jī)的電壓方程和相量圖

凸極式同步發(fā)電機(jī)的電壓方程二、凸極式同步電機(jī)的基本方程、等值電路及相量圖2.不考慮磁飽和時(shí)凸極同步電機(jī)的電壓方程和相量圖圖7-20凸極同步發(fā)電機(jī)的相量圖凸極式同步發(fā)電機(jī)的電壓方程

二、凸極式同步電機(jī)的基本方程、等值電路及相量圖2.不考慮磁飽和時(shí)凸極同步電機(jī)的電壓方程和相量圖

此電路實(shí)質(zhì)上是凸極同步電機(jī)進(jìn)行“隱極化”處理的一種方式，在計(jì)算凸極同步發(fā)電機(jī)的功率傳輸時(shí)比較方便，所以工程上應(yīng)用很廣泛。二、凸極式同步電機(jī)的基本方程、等值電路及相量圖2.不考慮磁飽和時(shí)凸極同步電機(jī)的電壓方程和相量圖

由于電抗與繞組匝數(shù)的平方和所經(jīng)磁路的磁導(dǎo)成正比，所以圖7-23凸極同步電機(jī)電樞反應(yīng)磁通和漏磁通所經(jīng)磁路及其磁導(dǎo)a)直軸電樞磁導(dǎo)b)交軸電樞磁導(dǎo)

二、凸極式同步電機(jī)的基本方程、等值電路及相量圖2.不考慮磁飽和時(shí)凸極同步電機(jī)的電壓方程和相量圖圖7-23凸極同步電機(jī)電樞反應(yīng)磁通和漏磁通所經(jīng)磁路及其磁導(dǎo)a)直軸電樞磁導(dǎo)b)交軸電樞磁導(dǎo)

二、凸極式同步電機(jī)的基本方程、等值電路及相量圖2.考慮磁飽和時(shí)凸極同步電機(jī)的電壓方程和相量圖

考慮磁飽和時(shí)，疊加原理不在適用，此時(shí)氣隙內(nèi)的合成磁場(chǎng)將取決于主極和電樞兩者的合成磁動(dòng)勢(shì)。為簡(jiǎn)化分析，忽略交軸和直軸之間的相互影響，認(rèn)為直軸方面的磁通僅僅取決于直軸上的合成磁動(dòng)勢(shì)；交軸方面的磁通僅僅取決于交軸上的合成磁動(dòng)勢(shì)。這樣，可先確定直軸和交軸方面的合成磁動(dòng)勢(shì)，再利用電機(jī)的磁化曲線，即可得到直軸和交軸磁通及其相應(yīng)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；再計(jì)及電樞的電阻壓降和漏抗壓降，即可得到電樞的電壓方程。

上述關(guān)系可表示為：二、凸極式同步電機(jī)的基本方程、等值電路及相量圖2.考慮磁飽和時(shí)凸極同步電機(jī)的電壓方程和相量圖

圖7-24凸極同步發(fā)電機(jī)主極的勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)二、凸極式同步電機(jī)的基本方程、等值電路及相量圖2.考慮磁飽和時(shí)凸極同步電機(jī)的電壓方程和相量圖(a)相量圖

空載曲線(b)發(fā)電機(jī)的磁化曲線（空載曲線）

圖7-25考慮磁飽和時(shí)凸極同步發(fā)電機(jī)的相量圖

同步電機(jī)第—節(jié)同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、原理、運(yùn)行狀態(tài)及額定值第二節(jié)同步電機(jī)的電磁關(guān)系第三節(jié)同步電機(jī)的基本方程、等值電路及相量圖第四節(jié)同步電機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩和功（矩）角特性第五節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)與V形特性曲線第六節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速特性第七節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)第八節(jié)同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性第九節(jié)同步電抗、定子漏抗及電樞等效磁動(dòng)勢(shì)的測(cè)定第四節(jié)同步電機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩和功（矩）角特性

一、功率方程圖7-26同步發(fā)電機(jī)的功率流程圖以發(fā)電機(jī)慣例說(shuō)明，若同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁功率由另外的直流電源供給，并忽略雜散損耗，則從發(fā)電機(jī)軸上輸入的機(jī)械功率中扣除機(jī)械損耗和定子鐵耗后，余下的功率將通過(guò)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和電磁感應(yīng)的作用，轉(zhuǎn)換成定子的電動(dòng)功率；此轉(zhuǎn)換功率就是電磁功率，即再?gòu)碾姶殴β手锌鄢姌秀~耗，可得電樞端輸出的電功率，即

同步發(fā)電機(jī)的功率方程二、電磁功率

，故同步發(fā)電機(jī)的電磁功率也可以寫成與感應(yīng)電機(jī)的電磁功率表達(dá)式相同與凸極式同步電機(jī)的等效電路相對(duì)應(yīng)

在發(fā)電機(jī)中，交軸電樞反應(yīng)使主極磁場(chǎng)超前于氣隙合成磁場(chǎng)，使主極上受到一個(gè)制動(dòng)性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩；在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩克服制動(dòng)的電磁轉(zhuǎn)矩而作機(jī)械功，同時(shí)通過(guò)電磁感應(yīng)在電樞繞組內(nèi)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，并向電網(wǎng)送出有功電流，使機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。三、轉(zhuǎn)矩方程

式中，為原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩；

為發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩；為發(fā)電機(jī)的空載轉(zhuǎn)矩。四、矩角特性

考慮到實(shí)際同步電機(jī)的定子電樞電阻遠(yuǎn)小于同步電抗，故定子電樞電阻可忽略不計(jì)。圖7-28忽略定子電阻時(shí)凸極同步電動(dòng)機(jī)的相量圖忽略定子繞組銅耗和鐵耗時(shí)，則電磁功率與輸入的電功率近似相等，于是有又因?yàn)樗?、矩角特性圖7-29凸極式同步電動(dòng)機(jī)的矩角特性圖因此，于是，電磁功率變?yōu)橛址Q為凸極式同步電動(dòng)機(jī)的功角特性。

又稱為凸極式同步電動(dòng)機(jī)的矩角特性

四、矩角特性

四、矩角特性圖7-30凸極同步電動(dòng)機(jī)的磁阻轉(zhuǎn)矩凸極效應(yīng)產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的物理意義：

因此，轉(zhuǎn)子自然要受到沿切線方向的電磁轉(zhuǎn)矩即反應(yīng)轉(zhuǎn)矩的作用。在該電磁轉(zhuǎn)矩的作用下，轉(zhuǎn)子將隨定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以同步速旋轉(zhuǎn)。四、矩角特性

將上式兩邊同除以同步角速度，便可獲得隱極式同步電動(dòng)機(jī)的矩角特性為

圖7-31隱極式同步電動(dòng)機(jī)的矩角特性

六、同步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行與過(guò)載能力圖7-33隱極式同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁改變時(shí)的矩角特性同步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的定義是，處于某一運(yùn)行點(diǎn)的電力拖動(dòng)系統(tǒng)，若在外界的擾動(dòng)作用下，系統(tǒng)偏離原來(lái)的運(yùn)行點(diǎn)，一旦擾動(dòng)消除，系統(tǒng)若能夠回到原來(lái)的運(yùn)行點(diǎn)，則稱系統(tǒng)是靜態(tài)穩(wěn)定的。

否則，系統(tǒng)是靜態(tài)不穩(wěn)定的，或稱同步電動(dòng)機(jī)處于“失步”狀態(tài)。

六、同步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行與過(guò)載能力圖7-33隱極式同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁改變時(shí)的矩角特性同步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的定義是，處于某一運(yùn)行點(diǎn)的電力拖動(dòng)系統(tǒng)，若在外界的擾動(dòng)作用下，系統(tǒng)偏離原來(lái)的運(yùn)行點(diǎn)，一旦擾動(dòng)消除，系統(tǒng)若能夠回到原來(lái)的運(yùn)行點(diǎn)，則稱系統(tǒng)是靜態(tài)穩(wěn)定的。

否則，系統(tǒng)是靜態(tài)不穩(wěn)定的，或稱同步電動(dòng)機(jī)處于“失步”狀態(tài)。

六、同步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行與過(guò)載能力圖7-33隱極式同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁改變時(shí)的矩角特性對(duì)于同步電動(dòng)機(jī)，還可采用穩(wěn)定性判據(jù)進(jìn)行判斷。

六、同步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行與過(guò)載能力

同步電機(jī)第—節(jié)同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、原理、運(yùn)行狀態(tài)及額定值第二節(jié)同步電機(jī)的電磁關(guān)系第三節(jié)同步電機(jī)的基本方程、等值電路及相量圖第四節(jié)同步電機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩和功（矩）角特性第五節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)與V形特性曲線第六節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速特性第七節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)第八節(jié)同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性第九節(jié)同步電抗、定子漏抗及電樞等效磁動(dòng)勢(shì)的測(cè)定第五節(jié)同步電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)與V形特性曲線一、同步電動(dòng)機(jī)的電流軌跡以隱極同步電動(dòng)機(jī)為例，分析同步電動(dòng)機(jī)的電流軌跡。根據(jù)隱極同步電動(dòng)機(jī)電動(dòng)勢(shì)方程，可以寫出

圖7-34同步電動(dòng)機(jī)的電流軌跡

第五節(jié)同步電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)與V形特性曲線一、同步電動(dòng)機(jī)的電流軌跡

圖7-34同步電動(dòng)機(jī)的電流軌跡

第五節(jié)同步電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)與V形特性曲線一、同步電動(dòng)機(jī)的電流軌跡

圖7-34同步電動(dòng)機(jī)的電流軌跡

二、同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)及V形曲線圖7-35轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁改變時(shí)同步電動(dòng)機(jī)的相量圖與矩角特性

以隱極同步電動(dòng)機(jī)為例，忽略定子銅耗、鐵耗以及轉(zhuǎn)子機(jī)械損耗，于是有對(duì)于在無(wú)窮大電網(wǎng)下運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)，即當(dāng)電網(wǎng)的容量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于同步電動(dòng)機(jī)的容量，且電壓和頻率均保持不變時(shí)，存在以下關(guān)系二、同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)及V形曲線圖7-35轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁改變時(shí)同步電動(dòng)機(jī)的相量圖與矩角特性將定子電樞電流與定子電壓同相位時(shí)的勵(lì)磁電流稱為正常勵(lì)磁電流，對(duì)應(yīng)的運(yùn)行狀態(tài)稱為正常勵(lì)磁狀態(tài)；超過(guò)正常勵(lì)磁電流的運(yùn)行狀態(tài)稱為過(guò)勵(lì)狀態(tài)；低于正常勵(lì)磁電流的運(yùn)行狀態(tài)稱為欠勵(lì)狀態(tài)。通過(guò)分析，可得出以下結(jié)論：

二、同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)及V形曲線圖7-35轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁改變時(shí)同步電動(dòng)機(jī)的相量圖與矩角特性將定子電樞電流與定子電壓同相位時(shí)的勵(lì)磁電流稱為正常勵(lì)磁電流，對(duì)應(yīng)的運(yùn)行狀態(tài)稱為正常勵(lì)磁狀態(tài)；超過(guò)正常勵(lì)磁電流的運(yùn)行狀態(tài)稱為過(guò)勵(lì)狀態(tài)；低于正常勵(lì)磁電流的運(yùn)行狀態(tài)稱為欠勵(lì)狀態(tài)。通過(guò)分析，可得出以下結(jié)論：

二、同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)及V形曲線圖7-36同步調(diào)相機(jī)的相量圖（a）過(guò)勵(lì)磁狀態(tài)（b）欠勵(lì)磁狀態(tài)上述結(jié)論可以這樣理解：由于同步電機(jī)采用雙邊勵(lì)磁，建立氣隙磁場(chǎng)所需的無(wú)功來(lái)自于定、轉(zhuǎn)子兩側(cè)的繞組磁勢(shì)，并且以轉(zhuǎn)子側(cè)的直流勵(lì)磁為主。因此，當(dāng)處于正常勵(lì)磁狀態(tài)時(shí)，同步電機(jī)建立氣隙磁場(chǎng)所需無(wú)功全部由轉(zhuǎn)子側(cè)提供，無(wú)須再?gòu)亩ㄗ觽?cè)獲得，此時(shí)轉(zhuǎn)子側(cè)自然為單位功率因數(shù)；當(dāng)同步電機(jī)處于過(guò)勵(lì)磁狀態(tài)時(shí)，由轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁勢(shì)所發(fā)出的無(wú)功遠(yuǎn)超過(guò)同步電機(jī)自身建立氣隙磁場(chǎng)所需的無(wú)功，因而有一部分無(wú)功從定子側(cè)輸出。此時(shí)定子側(cè)的功率因數(shù)呈超前狀態(tài)；當(dāng)同步電機(jī)處于欠勵(lì)磁狀態(tài)時(shí)，僅由轉(zhuǎn)子勵(lì)磁所提供的無(wú)功已難以滿足建立氣隙磁場(chǎng)所需要，因而需要由定子側(cè)的電網(wǎng)加以補(bǔ)充。此時(shí)，同異步電機(jī)類似，定子側(cè)的功率因數(shù)呈滯后狀態(tài)。二、同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)及V形曲線圖7-37同步電動(dòng)機(jī)的V形曲線

顯然，對(duì)于輸出功率一定的同步電動(dòng)機(jī)，其定子電樞電流隨轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁電流的變化曲線呈“V”字形狀，因而又被稱作V形曲線。同步電機(jī)第—節(jié)同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、原理、運(yùn)行狀態(tài)及額定值第二節(jié)同步電機(jī)的電磁關(guān)系第三節(jié)同步電機(jī)的基本方程、等值電路及相量圖第四節(jié)同步電機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩和功（矩）角特性第五節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)與V形特性曲線第六節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速特性第七節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)第八節(jié)同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性第九節(jié)同步電抗、定子漏抗及電樞等效磁動(dòng)勢(shì)的測(cè)定第六節(jié)同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速特性

當(dāng)電源頻率一定，同步電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的轉(zhuǎn)速必須為同步速，否則同步電動(dòng)機(jī)將不會(huì)產(chǎn)生有效的平均電磁轉(zhuǎn)矩。若同步電動(dòng)機(jī)的三相定子合成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則其功率角可由下式得出

第六節(jié)同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速特性

步電動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的瞬時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩為

很顯然，同步電動(dòng)機(jī)不能偏離同步速穩(wěn)定運(yùn)行。否則，所產(chǎn)生的平均電磁轉(zhuǎn)矩為零。同步電機(jī)第—節(jié)同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)、原理、運(yùn)行狀態(tài)及額定值第二節(jié)同步電機(jī)的電磁關(guān)系第三節(jié)同步電機(jī)的基本方程、等值電路及相量圖第四節(jié)同步電機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩和功（矩）角特性第五節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)與V形特性曲線第六節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速特性第七節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)第八節(jié)同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性第九節(jié)同步電抗、定子漏抗及電樞等效磁動(dòng)勢(shì)的測(cè)定第七節(jié)同步電機(jī)的起動(dòng)一、同步電動(dòng)機(jī)常規(guī)起動(dòng)方法

二、同步電動(dòng)機(jī)異步起動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上都裝有籠形繞組，主要靠它在起動(dòng)的第一階段把轉(zhuǎn)子加速到正常的異步轉(zhuǎn)速，這一轉(zhuǎn)速通常大于同步轉(zhuǎn)速的95%，也稱為準(zhǔn)同步轉(zhuǎn)速。圖7-39帶有起動(dòng)繞組的同步電動(dòng)機(jī)

與異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)一樣，同步電動(dòng)機(jī)在異步起動(dòng)階段也要求足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)，有盡量小的起動(dòng)電流倍數(shù)。

此外，為了能夠順利地牽入同步，它也要求在準(zhǔn)同步轉(zhuǎn)速下有一定的轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩稱為牽入轉(zhuǎn)矩。同步電動(dòng)機(jī)的異步起動(dòng)與籠形電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程完全一樣，只是同步電動(dòng)機(jī)的籠條比較細(xì)，容量也小一些。這是因?yàn)樗辉诋惒狡饎?dòng)過(guò)程中起作用，在同步運(yùn)行時(shí)不切割磁場(chǎng)，不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也無(wú)電流，在同步電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)振蕩時(shí)，籠形繞組感生的瞬時(shí)電流也會(huì)起穩(wěn)定作用。二、同步電動(dòng)機(jī)異步起動(dòng)圖7-40同步電動(dòng)機(jī)異步起動(dòng)時(shí)的線路圖牽入同步進(jìn)行得是否順利，與以下幾個(gè)因素有關(guān)：

同步電動(dòng)