同步电机复习

同步电机复习

（Ch18-Ch24）

第十八章同步电机概述复习交流电机一般问题（交流绕组、感应电势、磁势），介绍同步电机原理、结构、励磁方式、技术指标、航空同步电机特色及发展状况。*第十九章三相同步发电机对称运行原理重点介绍了同步电机电枢反应，推导出时空相量图，本章另一个重点是同步发电机的电势方程及相量图，这些是同步电机的基本理论，应当牢固掌握，同时，对同步发电机的负载特性及电抗测定方法应了解。第二十章同步发电机不对称运行重点是不对称运行的分析方法，了解相序电抗概念，掌握阻尼绕组的作用第二十一章同步发电机的突然短路重点是三相突然短路物理过程的分析，要求了解瞬态电抗及突然短路电流。第二十二章同步发电机的并联运行重点是同步发电机并网的条件及方法，另一重点是功角特性及并网后有功功率及无功功率的调节，均要求掌握。第二十三章同步电动机重点是同步电动机的电势方程式和相量图，同时要求掌握同步电动机起动方法。掌握无刷直流电机、步进电机的结构、原理及性能特点。第二十四章永磁电机重点是永磁材料及其特性，了解永磁同步、有刷直流、无刷直流电机的特点与应用。同步电机感应电机传统交流电机

产生圆形旋转磁场ABC同步电机定子：铁心、交流绕组——电枢绕组转子：磁极——铁心、励磁绕组气隙稳定转矩：定转子磁场相对静止①通入三相交流电，产生同步旋转磁场。②转子绕组切割旋转磁场，产生感应电势。③转子电流与磁场相互作用产生电磁力、电磁转矩。当电磁转矩>阻转矩时，转子以转速n旋转。异步电动机：感应电动机：转子电流是感应产生的。感应电机感应电机电动电磁制动发电凸极式隐极式爪极式：水轮发电机、航空发电机：汽轮发电机：汽车发电机高速电机？旋转电枢式旋转磁极式有刷励磁系统无刷励磁系统航空三级式同步电机NS星型切向径向永磁励磁电励磁1、

2、外特性硬、电压调整率小

3、调压困难

4、稳态短路电流大

5、功角特性钕-铁-硼铝镍钴钐钴铁氧体BmHmBrHc热稳定性机械强度价格单台同步发电机给阻抗性负载供电时，频率、感应电势如何变化？发电机的电流和功率因数由励磁电流、发电机阻抗、负载阻抗决定。同步发电机并联组成容量很大的系统，在受到干扰和发生故障时仍能保持同步性。单台发电机连接到无穷大电网时，端电压和频率将被电网所固定。单机和并联运行一、同步电机的电感和等效电路电磁过程直轴电枢反应电抗交轴电枢反应电抗直轴电枢反应电势交轴电枢反应电势漏抗一、同步电机的电感和等效电路－－直轴同步电抗－－交轴同步电抗－－直轴电枢反应电抗－－交轴电枢反应电抗－－漏抗－－电枢反应电抗－－同步电抗Xad、Xaq

与哪些参量有关？－－直轴同步电抗－－交轴同步电抗－－直轴电枢反应电抗－－交轴电枢反应电抗－－漏抗－－电枢反应电抗－－同步电抗－－空载电势（励磁电势）－－气隙电势－－直轴电枢反应电势－－交轴电枢反应电势－－直轴电势(气隙电势直轴分量)－－交轴电势(气隙电势交轴分量)空载试验

稳态短路试验取出转子法

一、同步电机的电感和等效电路内功率因数角：励磁电势：Xd、Xq

、Xσ大小关系？Xd>Xq

>Xσ一、同步电机的电感和等效电路在等值电路中标出气隙电势的位置？用电压平衡式表示之间的关系？忽略电阻负载性质？发电惯例电动惯例输入容性电流输出感性电流正序分量负序分量零序分量合成分解不对称系统！对称分量法（思路）1、正序（又称顺序）分量：幅值相等、相位上顺相序相差120º矢量算子：三相正序电流建立正向旋转磁场！2、负序（又称逆序）分量幅值相等、相位上逆相序相差120º三相负序电流建立反向旋转磁场！3、零序分量幅值相等、相位相同三相零序电流合成磁势为零！1、正序阻抗：（对应正转磁场）r+：电枢相绕组电阻

rax+：电枢相绕组的同步电抗xd

xq2、负序阻抗Z－（对应反转磁场）负序磁场，相对于转子以二倍同步速旋转，在转子的阻尼绕组和励磁绕组中感应二倍频率的电势和电流。WfWD负序电抗：负序电阻：负序磁场在转子的铁耗3、零序阻抗零序电抗短距绕组零序电阻零序电流只产生漏磁场，不产生气隙基波磁场整距绕组相序阻抗比较正序负序零序漏抗0.042.030.940.090.130.040.040.08同步发电机的突然短路忽略线圈电阻r，超导体：闭合超导线圈的磁链守恒原理：闭合超导线圈的磁链不变ΨM↓→e→i→ΨL

＝

Li电枢绕组的磁链短路前:短路后:电枢绕组的电流三相电流交流分量：（周期分量）三相电流直流分量(非周期分量)：一、超瞬变电流二、瞬变电流三、稳态短路电流几个电流和电抗的区别Xd’’、Xd’

、Xd、

Xσ大小关系？Xad’’、Xad’

、Xad大小关系？电流衰减规律例：二、同步电机的开路特性和短路特性损耗分析互感二、同步电机的开路特性和短路特性原因：近似纯直轴去磁方法：输出短接，n≈n1，通入励磁电流，求取I=f(If

)特性：IK∝If二、同步电机的开路特性和短路特性联合试验测求损耗分析绕组等效电阻功率角三、功角特性二、凸极电机功角特性一、隐极电机功角特性不加励磁也能输出功率！基本分量附加分量’基本分量附加分量三、功角特性不加励磁也能输出功率！基本分量附加分量’永磁？电励磁？四、稳态运行特性端电压、励磁电流、电枢电流、功率因数、效率之间的关系四、稳态运行特性端电压、励磁电流、电枢电流、功率因数、效率之间的关系四、稳态运行特性功率因数：

1、功率因数从1向额定值(如0.75)变化时，电枢绕组的发热

是限制因素。2、负载有功功率一定时，功率因数减小，无功功率增大，电流电流增大，产生的热量超出冷却范围，温升破坏绝缘。3、功率因数更低时，励磁电流升高，保持输出电压为恒定值，励磁绕组发热是主要限制因数。四、稳态运行特性正常励磁过励欠励cosφ=1不稳定区Pem=0Pem1Pem2IfIa0过励正常励磁欠励1、功率因数从1向额定值(如0.75)变化时，

电枢绕组的发热是限制因素。2、负载有功功率一定时，功率因数减小，无功功率增大，电流电流增大，产生的热量超出冷却范围，温升破坏绝缘。3、功率因数更低时，励磁电流升高，保持输出电压为恒定值，励磁绕组发热是主要限制因数。无功功率调节五、同步电动机1、自起动方法：异步起动法（阻尼绕组作鼠笼绕组）电磁转矩是交变的，平均值为零！2、自整步同步电动机无刷直流电动机(BLDCM)1、速度-转矩特性2、类似DC电机，电子换相某瞬间，A相电势最大，A相电流也最大电流与励磁电势

同相1.六、同步电机电枢反应..磁极轴线称为直轴或d轴与磁极轴线正交的方位称为交轴或q轴某瞬间，A相电势最大，A相电流也最大电流与励磁电势

同相1.交轴电枢反应六、同步电机电枢反应原因：..磁极轴线称为直轴或d轴与磁极轴线正交的方位称为交轴或q轴使主磁场扭歪交轴磁势和主磁场之间相互作用产生电磁转矩交轴电枢反应是实现机电能量转换的必要条件原因：理想纯电感负载电流滞后励磁电势

2.直轴去磁电枢反应理想纯电容负载电流超前励磁电势

3.直轴增磁电枢反应..位置夹角电枢反应性质对电机的影响负载性质n(f)UΨ=00q轴Ψ+900交轴波形畸