同步电机理论复习课课件

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1 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： 同步电机主要用来作为发电机运行；同步电机也可作为电动机应用；同步电机还可以作为同步补偿机。23同步电机的用途和分类42. 同步电机的分类5同步电机基本原理6同步电机基本原理7同步电机基本原理8同步电机的额定值（铭牌值）由以下几种：额定容量 或额定功

2、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流过其定子绕组的线电流同步发电机同步电动机同步调相机额定容量发电机出线端的额定视在功率（VA）额定功率发电机输出的额定有功功率（电功率）（W）转轴上输出的有效机械功率（W）发电机出线端输出的无功功率（Var）同步电机的额定值95.2 同步电机的运行原理（基本电磁关系）10同步发电机的空载运行11同步发电机的空载运行12同步发电机的空载运行13（1）励磁磁动势14（1）励磁磁动势15（1）励磁磁动势16（1）励磁磁动势172.基波励磁磁动势183.基波气隙磁通密度193.基波气隙磁通密度20同步发电机的空载运

3、行21同步发电机的空载运行225.时空相矢量图235.时空相矢量图24同步发电机的空载运行256.空载特性26对称负载时的电枢反应27同步发电机负载时的电枢反应28同步发电机负载时的电枢反应29同步发电机负载时的电枢反应30电枢反应的性质31电枢反应的性质323334电枢反应的性质35电枢反应的性质36电枢反应的性质37隐极同步发电机的时空相矢量图和相量图38（1）饱和时的电磁关系39（2）饱和时的电压方程式、相量图40（2）饱和时的电压方程式、相量图411.考虑饱和时的情况42（3）饱和时的时空相矢量图43（1）不计饱和时的电磁关系44（1）不计饱和时的电磁关系45（2）不计饱和时的电压方程

4、式、相量图、等效电路46（2）不计饱和时的电压方程式、相量图、等效电路47（2）不计饱和时的电压方程式、相量图、等效电路48（2）不计饱和时的电压方程式、相量图、等效电路49凸极同步发电机的双反应理论和相量图50凸极同步发电机的双反应理论和相量图511.凸极同步发电机的双反应理论521.凸极同步发电机的双反应理论531.凸极同步发电机的双反应理论54凸极同步发电机的双反应理论和相量图552.凸极同步发电机的电动势相量图56（2）电压方程式57（2）电压方程式582.凸极同步发电机的电动势相量图59（3）电动势相量图60（3）电动势相量图61同步发电机的运行特性62同步发电机的空载特性、短路特性

5、和同步电抗的测定632.短路特性64（1）三相稳态短路时的电磁关系652.短路特性663. 同步电抗的测定673.同步电抗的测定683.同步电抗的测定69同步发电机的零功率因素负载特性和保梯电抗的测定701.零功率因素负载特性711.零功率因素负载特性72（4）零功率因数负载特性与空载特性的关系73（4）零功率因数负载特性与空载特性的关系741.零功率因数负载特性75同步发电机的电压调整特性和调整特性761.外特性（电压调整特性）772. 调整特性78同步发电机并联合闸的条件和方法792.并联合闸的方法802.并联合闸的方法812.并联合闸的方法82（1）暗灯法83（1）暗灯法84（1）暗灯法

6、85（1）暗灯法86（1）暗灯法872.并联合闸的方法88（2）灯光旋转法89同步发电机并联运行分析901.调节励磁电流91同步发电机并联运行分析922.调节原动机转矩932.调节原动机转矩94（3）增大原动机的拖动转矩所引起的变化95（3）增大原动机的拖动转矩所引起的变化962.调节原动机转矩97（4）稳态运行时的功率和转矩平衡方程式98（4）稳态运行时的功率和转矩平衡方程式99有功功率调节和静态稳定100（2）功角特性101（2）功角特性102（2）功角特性103有功功率调节和静态稳定104（1）有功功率的调节1052.有功功率调节和静态稳定106（2）并联运行时的静态稳定1071.无功功

7、率的调节108（2）如何调节无功功率109（2）如何调节无功功率110无功功率调节和V形曲线1112.同步发电机的V形曲线特性1122.同步发电机的V形曲线特性113同步电动机的运行分析1141.同步电机的可逆原理115同步电动机的运行分析1162.同步电动机的电压方程式和相量图1172.同步电动机的电压方程式和相量图118同步电动机的运行分析1193.同步电动机的功率和转矩平衡关系120同步电机不对称运行121转换关系122正序阻抗及等值电路123负序阻抗及等值电路124零序阻抗及等值电路1256.3 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

8、讨论各种不对称运行的稳态短路。A单相接地短路 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126复合序网127复合序网1286.4 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。A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129复合序网130复合序网1317.1 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NSNS 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

9、闭合线圈的磁链守恒原理132短路电流1337.2 同步电机的瞬态电抗和超瞬态电抗一、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。1347.2 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

10、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。 1357.2 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1367.2 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1377.3 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138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衰减）定子绕组时间常数（定子上的非周期