同步电机理论复习

1、第五章 同 步 电 机,5.2 同步电机的运行原理,5.3 同步发电机的运行特性,5.1 同步电机的基本知识,5.4 同步发电机的并联运行,5.5 同步电动机和同步调相机,5.6 同步发电机的不对称运行,5.7 同步电机的突然短路,5.1 同步电机的基本知识,1.定义： 同步电机是指电机转子的转速与磁场转速相同的交流电机。同步电机的转速为 运用范围,同步电机的用途和分类,2. 同步电机的分类,同步电机基本原理,同步电机基本原理,同步电机基本原理,同步电机的额定值（铭牌值）由以下几种： 额定容量 或额定功率 额定电压 是指同步电机在额定运行时其定子三相的线电压 额定电流 是指同步电机在额定运行时

2、流过其定子绕组的线电流,同步电机的额定值,5.2 同步电机的运行原理（基本电磁关系,同步发电机的空载运行,同步发电机的空载运行,同步发电机的空载运行,1）励磁磁动势,1）励磁磁动势,1）励磁磁动势,1）励磁磁动势,2.基波励磁磁动势,3.基波气隙磁通密度,3.基波气隙磁通密度,同步发电机的空载运行,同步发电机的空载运行,5.时空相矢量图,5.时空相矢量图,同步发电机的空载运行,6.空载特性,对称负载时的电枢反应,同步发电机负载时的电枢反应,同步发电机负载时的电枢反应,同步发电机负载时的电枢反应,电枢反应的性质,电枢反应的性质,电枢反应的性质,电枢反应的性质,电枢反应的性质,隐极同步发电机的时空

3、相矢量图和相量图,1）饱和时的电磁关系,2）饱和时的电压方程式、相量图,2）饱和时的电压方程式、相量图,1.考虑饱和时的情况,3）饱和时的时空相矢量图,1）不计饱和时的电磁关系,1）不计饱和时的电磁关系,2）不计饱和时的电压方程式、相量图、等效电路,2）不计饱和时的电压方程式、相量图、等效电路,2）不计饱和时的电压方程式、相量图、等效电路,2）不计饱和时的电压方程式、相量图、等效电路,凸极同步发电机的双反应理论和相量图,凸极同步发电机的双反应理论和相量图,1.凸极同步发电机的双反应理论,1.凸极同步发电机的双反应理论,1.凸极同步发电机的双反应理论,凸极同步发电机的双反应理论和相量图,2.凸极

4、同步发电机的电动势相量图,2）电压方程式,2）电压方程式,2.凸极同步发电机的电动势相量图,3）电动势相量图,3）电动势相量图,同步发电机的运行特性,同步发电机的空载特性、短路特性和同步电抗的测定,2.短路特性,1）三相稳态短路时的电磁关系,2.短路特性,3. 同步电抗的测定,3.同步电抗的测定,3.同步电抗的测定,同步发电机的零功率因素负载特性和保梯电抗的测定,1.零功率因素负载特性,1.零功率因素负载特性,4）零功率因数负载特性与空载特性的关系,4）零功率因数负载特性与空载特性的关系,1.零功率因数负载特性,同步发电机的电压调整特性和调整特性,1.外特性（电压调整特性,2. 调整特性,同步

5、发电机并联合闸的条件和方法,2.并联合闸的方法,2.并联合闸的方法,2.并联合闸的方法,1）暗灯法,1）暗灯法,1）暗灯法,1）暗灯法,1）暗灯法,2.并联合闸的方法,2）灯光旋转法,同步发电机并联运行分析,1.调节励磁电流,同步发电机并联运行分析,2.调节原动机转矩,2.调节原动机转矩,3）增大原动机的拖动转矩所引起的变化,3）增大原动机的拖动转矩所引起的变化,2.调节原动机转矩,4）稳态运行时的功率和转矩平衡方程式,4）稳态运行时的功率和转矩平衡方程式,有功功率调节和静态稳定,2）功角特性,2）功角特性,2）功角特性,有功功率调节和静态稳定,1）有功功率的调节,2.有功功率调节和静态稳定,

6、2）并联运行时的静态稳定,1.无功功率的调节,2）如何调节无功功率,2）如何调节无功功率,无功功率调节和V形曲线,2.同步发电机的V形曲线特性,2.同步发电机的V形曲线特性,同步电动机的运行分析,1.同步电机的可逆原理,同步电动机的运行分析,2.同步电动机的电压方程式和相量图,2.同步电动机的电压方程式和相量图,同步电动机的运行分析,3.同步电动机的功率和转矩平衡关系,同步电机不对称运行,转换关系,正序阻抗及等值电路,负序阻抗及等值电路,零序阻抗及等值电路,6.3 同步发电机的单相稳定短路,电力系统中的短路故障分为两个阶段：突然短路； 稳态短路。 下面先讨论各种不对称运行的稳态短路,单相接地短

7、路,同步发电机单相接地短路如左图所示，端点方程式为,用对称分量表示并简化后得,复合序网,复合序网,6.4 同步发电机的两相稳定短路,同步发电机的两相短路如下图所示，令B相和C相直接短接，在 分解为对称分量时，以A相的数量为准，并以 表示两相短路电流,两相短路,由图得端点方程式,分解为对称分量并化简得,因为没有中线，故短路电流中没有零序分量,复合序网,复合序网,7.1 同步发电机突然短路的物理过程,超导闭合线圈磁链守恒原理,无论外磁场交链线圈的磁链如何变化，由感应电流所产生磁链恰好抵消这种变化，超导闭合线圈的总磁链总是保持不变。超导闭合线圈的磁链守恒原理,短路电流,7.2 同步电机的瞬态电抗和超

8、瞬态电抗,一、直轴瞬态电抗 下图为没有阻尼绕组的同步电机突然短路时（a）稳定短路（b）突然短路初瞬，电枢磁通所经过的路径。 （a） (b,突然短路的初始瞬间，由于磁链不能突变，故主磁通和励磁绕组的漏磁通均未发生变化，于是激磁电动势 也未变化，但是励磁绕组中将出现感应电流，由于感应电流 所生的磁动势的抵制，瞬态时的电枢反应磁通 在通过主气隙以后，将绕道励磁绕组的漏磁磁路而闭合,7.2 同步电机的瞬态电抗和超瞬态电抗,二、直轴超瞬态电抗 当转子上装有阻尼绕组时， 电枢磁通路径如右图 所示。 此时，磁路的磁阻更大了，与之 相应的电抗将有更小的数值 ， 称为直轴超瞬态电抗。 短路初瞬，定子绕组中的短

9、路电流将为 所限制，在最初 几个周波后，定子电流为 所 限制，最后到达稳态值时，定子 电流为 所限制,7.2 同步电机的瞬态电抗和超瞬态电抗,三、 和 的表示式 同步发电机装有阻尼绕组时全部 电枢磁通所经磁路的总磁导为 由于电抗和磁导成正比，则,直轴超瞬态电抗等效电路图,7.2 同步电机的瞬态电抗和超瞬态电抗,如转子上没有阻尼绕组或当阻尼 绕组中的感应电流衰减完毕，磁路的 总磁导为 直轴瞬态电抗 的表示式为,直轴瞬态电抗等效电路图,7.3 三相突然短路电流,一、当 时的突然短路电流 当某相的磁链 时发生三相突然短路，该相的突然短 路电流及其外包线分别如下两图所示,当 时的突然短路电流,周期性短路电流的外包线,衰减时间常数,超瞬态分量 ，主要与阻尼绕组非周期性电流 相对应； 瞬态分量 ， 主要与励磁绕组非周期电流 相对应； 稳态分量 ，与励磁电流 相对应,阻尼绕组时间常数（阻尼绕组非周期分量，定子绕组超瞬态分量衰减,励磁绕组时间常数（励磁绕组非周期分量中的瞬态分量，定子周期性电流的瞬态分量