同步发电机复习

1、1思考题思考题1.为什么同步发电机的突然短路电流要比持续短为什么同步发电机的突然短路电流要比持续短路电流大得多路电流大得多 突然短路瞬间，各绕组的磁链需保持不变。突然短路瞬间，各绕组的磁链需保持不变。电枢反应磁通的突然变化，在转子绕组中感电枢反应磁通的突然变化，在转子绕组中感应电流来抵抗电枢反应磁通，迫使电枢反应应电流来抵抗电枢反应磁通，迫使电枢反应磁通在转子绕组以外的漏磁路通过，磁阻增磁通在转子绕组以外的漏磁路通过，磁阻增加，电抗减小，突然短路电流大。加，电抗减小，突然短路电流大。稳态短路时，电枢反应磁通能通过转子绕组稳态短路时，电枢反应磁通能通过转子绕组磁路，磁阻小电抗大，短路电流小。磁路

2、，磁阻小电抗大，短路电流小。2l2.为什么从空载特性和短路特性不能测定同步为什么从空载特性和短路特性不能测定同步电机的电机的q轴（横轴、交轴）同步电抗？轴（横轴、交轴）同步电抗？l答：同步发电机的电枢电阻相较于同步电抗小答：同步发电机的电枢电阻相较于同步电抗小的多，可以忽略不计，则为纯电感电路。的多，可以忽略不计，则为纯电感电路。l三相稳态短路电流滞后励磁电动势三相稳态短路电流滞后励磁电动势90电角度，电角度，只有只有d轴分量，轴分量，q轴分量为轴分量为0。l因此不能测出因此不能测出q轴同步电抗。轴同步电抗。3l3.为什么从空载特性和短路特性不能测定同步为什么从空载特性和短路特性不能测定同步电

3、抗的饱和值电抗的饱和值?答：空载特性和短路特性的磁路饱和程度不同。答：空载特性和短路特性的磁路饱和程度不同。l 空载特性的后半部磁路饱和，而短路特性磁空载特性的后半部磁路饱和，而短路特性磁路不饱和。路不饱和。l空载特性的直线部分和短路特性求空载特性的直线部分和短路特性求Xd的不饱的不饱和值。和值。l而空载特性饱和段和短路特性求而空载特性饱和段和短路特性求Xd的饱和值的饱和值不准确不准确4第第15章章 直流电机的基本知识直流电机的基本知识DC Machines结构基本原理电磁关系5一、工作原理一、工作原理（1）发电机）发电机原动机拖动转子匀速转动，导体原动机拖动转子匀速转动，导体ab、cd切割磁

4、力线，感应电动势切割磁力线，感应电动势6（2）电动机）电动机电刷电刷AB接直流电源，线圈流经电流，导体接直流电源，线圈流经电流，导体ab、cd在磁场中受电磁力，在磁场中受电磁力， 形成电磁转矩形成电磁转矩7二、二、 直流电机的基本结构直流电机的基本结构风扇机座电枢铁心和绕组主磁极电刷换向器接线板接线盒励磁绕组端盖81.定子（固定部分）定子（固定部分）l 主磁极：建立主磁场主磁极：建立主磁场l 主极铁心和套装在铁心上的励磁绕组主极铁心和套装在铁心上的励磁绕组l 换向极：改善换向换向极：改善换向l 铁心和绕组构成铁心和绕组构成l 机机 座：主磁路的一部分，电机的结构框架座：主磁路的一部分，电机的结

5、构框架l 厚钢板弯成筒形焊接或铸钢件构成厚钢板弯成筒形焊接或铸钢件构成 l电刷装置：电枢电路的引出（或引入）装置电刷装置：电枢电路的引出（或引入）装置l 电刷、刷盒、刷杆和连线等电刷、刷盒、刷杆和连线等产生磁场、电机的机械支撑产生磁场、电机的机械支撑 9 2. 转子（转动部分）转子（转动部分） 电枢铁心：主磁路的一部分电枢铁心：主磁路的一部分 电枢绕组的支撑部件电枢绕组的支撑部件 硅钢片叠成硅钢片叠成 电枢绕组：直流电机的电路部分电枢绕组：直流电机的电路部分 上下层排列，与电枢铁心妥善绝缘上下层排列，与电枢铁心妥善绝缘 换向器：整流（发电机）或逆变（电动机）换向器：整流（发电机）或逆变（电动机

6、） 换向片排成圆筒形，片间云母绝缘换向片排成圆筒形，片间云母绝缘感应电势，而实现能量转换的部分感应电势，而实现能量转换的部分 103 直流电机的励磁方式直流电机的励磁方式l直流电机励磁方式，即励磁绕组与电枢绕组的连接方式直流电机励磁方式，即励磁绕组与电枢绕组的连接方式主极磁主极磁场的产生方式，励磁电流取得的方式场的产生方式，励磁电流取得的方式l他励他励励磁由另外独立的直流电源供给，与电枢绕组不相连接励磁由另外独立的直流电源供给，与电枢绕组不相连接11自励自励励磁绕组与电枢绕组相连接，励磁电流由励磁绕组与电枢绕组相连接，励磁电流由发电机本身供给发电机本身供给励磁回路的功率占总功率的励磁回路的功率

7、占总功率的1-5%。124.4.额定值额定值UN：电枢绕组的端电压：电枢绕组的端电压 IN：电机引出线的电流：电机引出线的电流PN=UNIN 发电机输出电功率发电机输出电功率PN=UNINN 电动机输出机械功率电动机输出机械功率13二、二、 直流电机电枢绕组直流电机电枢绕组14l作用：电枢绕组作用：电枢绕组功率绕组功率绕组。当电枢绕组在磁场中。当电枢绕组在磁场中旋转时将感应电势，当电枢绕组中流通电流时，电流旋转时将感应电势，当电枢绕组中流通电流时，电流和气隙磁场相互作用将产生电磁转矩。和气隙磁场相互作用将产生电磁转矩。通过电枢绕组通过电枢绕组直流电机进行电功率和机械功率的转换直流电机进行电功率

8、和机械功率的转换。 l特点：特点：直流绕组是闭合绕组直流绕组是闭合绕组。每个元件的两端点分别。每个元件的两端点分别连接在两换向片上，每个换向片连接两个元件，各元连接在两换向片上，每个换向片连接两个元件，各元件依一定规律依次连接，形成闭合回路。件依一定规律依次连接，形成闭合回路。1.特点15用环型绕组说明直流绕组的闭合情况用环型绕组说明直流绕组的闭合情况电枢旋转时，各线圈依次通过电刷作为引出端电枢旋转时，各线圈依次通过电刷作为引出端 162.基本概念基本概念l（1）实）实 槽：电枢铁心上的槽槽：电枢铁心上的槽 Ql（2）虚）虚 槽：每个上下层元件在实槽中的空间槽：每个上下层元件在实槽中的空间 Q

9、u=uQl（3）换向片：一元件有两个圈边，一换向片上接两个）换向片：一元件有两个圈边，一换向片上接两个 圈边，一虚槽内放上下两个圈边圈边，一虚槽内放上下两个圈边 S=K=QU S：元件数：元件数 K：换向片数：换向片数17虚槽概念虚槽概念l在大型电机中、在大型电机中、每层可能有每层可能有N个并列圈边个并列圈边为了改善电机的性能，用更多的元件组成电枢绕组。但电枢铁心为了改善电机的性能，用更多的元件组成电枢绕组。但电枢铁心不能开太多的槽，采用在每槽的上下层各放置若干元件边。不能开太多的槽，采用在每槽的上下层各放置若干元件边。每层有每层有3个圈边个圈边实槽虚槽每一元件有两个圈边，每一元件有两个圈边，

10、每一换向片上接有两个圈边，每一换向片上接有两个圈边，每一虚槽内放置有两个圈边，每一虚槽内放置有两个圈边，元件数元件数S等于换向片数等于换向片数K，也，也等于虚槽数等于虚槽数 uQKS 18l（4）第一节距）第一节距y1元件的宽度，虚槽数，两个圈边之间的距离元件的宽度，虚槽数，两个圈边之间的距离l（5）第二节距）第二节距y2联至同一换向片的两个圈边之间的距离联至同一换向片的两个圈边之间的距离 l（6）合成节距）合成节距y紧相串联的两个元件的对应圈边在电枢表面的紧相串联的两个元件的对应圈边在电枢表面的跨距跨距 l（7）换向器节距）换向器节距yk每一线圈两端所连接的换向片之间在换向器表每一线圈两端所

11、连接的换向片之间在换向器表面的跨距，用换向片数表示面的跨距，用换向片数表示整整数数 pQyu212121yyyyyy 单单波波：单单叠叠：yyk193.连接规律连接规律l每个元件出线端依次连在相邻的换向片上，后一个绕组每个元件出线端依次连在相邻的换向片上，后一个绕组元件相对前一个绕组元件仅移过一个槽。元件相对前一个绕组元件仅移过一个槽。右行右行左行左行1kyy1kyy单叠绕组单叠绕组20例：绕组例：绕组20虚槽，四极，双层虚槽，四极，双层415542021121 yyypQyyyuk第二节距第二节距第一节距第一节距单叠右行单叠右行 为获得对称的绕组，每元件连接的两换向片的分界线与元件轴线重合为

12、获得对称的绕组，每元件连接的两换向片的分界线与元件轴线重合21 说明说明 （1）极轴线：磁极的中心线）极轴线：磁极的中心线 （2）几何中心线：磁极之间的平分线（）几何中心线：磁极之间的平分线（B=0） （3）元件被电刷短接时有效边处于主极平分线上，切）元件被电刷短接时有效边处于主极平分线上，切割主极磁场的感应电动势为割主极磁场的感应电动势为0电刷安放原则：电刷电刷安放原则：电刷放置在几何中心线上放置在几何中心线上 （4）电气连接图：箭头表示电动势方向，无箭头表示）电气连接图：箭头表示电动势方向，无箭头表示电动势为电动势为022例：绕组例：绕组20虚槽，四极，双层虚槽，四极，双层电刷被电刷短路，处于换向状态并联支路数2a=2p N极 S极 S极 N极直流绕组是闭合绕组每一极面下的元件串联成一支路每支路中一个元件被电刷短路，处于换向状态中在整个闭合回路中，感应电势总和为0，绕组内部无环流电刷数等于极数。同极性的电刷连接形成一个“极”电刷之间的引出电势为每一支路个电刷之间的引出电势为每一支路个元件的电势和元件的电势和23 特点特点 （1）元件的两