电机学同步电机

电机学

ElectricalMachinery电气工程及其自动化专业2012-2013学期（上）2电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第3篇同步电机7同步电机的用途和分类8同步发电机的电磁关系和分析方法9同步发电机的运行特性10同步发电机的并联运行11同步电动机12同步电机的不对称运行3电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第7章同步电机7.1同步电机的用途和分类7.2同步电机的基本结构7.3同步电机的额定值4电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第7章同步电机同步电机的用途1、同步发电机（水轮发电机、汽轮发电机）2、同步调相机对电网的无功功率进行调节3、电动机调节励磁改善电网的功率因素同步电机的分类1、按用途分：发电机、电动机、补偿机2、按转子分：凸式和隐极3、按励磁方式分：电励磁式和永励磁电机4、电机的负载方式分：均匀负载、交变负载机冲击负载电机5电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第7章同步电机–基本结构以汽轮发电机为例:定子铁心：硅钢片叠成。机座：钢板焊接面成，有足够的强度和钢度。电枢绕组：三相对称绕组——铜线制成定子(电枢)转子铁心：采用整块的含铬、镍和钼的合金钢锻成护环：保护励磁绕组受离心力时不甩出励磁绕组：铜线制成滑环：引励磁电流经电刷、滑环进入励磁绕组中心环：支持护环，阻止励磁绕组轴向移动转子6电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第7章同步电机机械端口转子定子绕组定子铁心电端口ABC7电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第7章同步电机8电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第7章同步电机汽轮发电机结构1）定子铁心9电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第7章同步电机10电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第7章同步电机11电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第7章同步电机水轮发电机结构(1)立式水轮发电机(2)卧式水轮发电机12电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第7章同步电机10000kW水轮机转子13电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第8章同步发电机的电磁关系和分析方法8.1同步发电机的空载运行8.2同步发电机负载时的电枢反应8.3隐极同步发电机的时空矢量图和相量图8.4凸极同步发电机的双反应理论8.5同步发电机的电压调整和负载时励磁磁

动势的求法14电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第8章同步发电机-空载运行空载运行电磁关系：空载特性：

同步发电机被原动机拖动到同步转速，励磁绕组中通入直流电流，定子绕组开路的运行称为空载运行。空载电动势大小：15电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第8章同步发电机-空载运行空载运行空载运行时，同步电机内仅有由励磁电流所建立的主极磁场。如图表示一台四极电机空载时的磁通示意图。从图可见，主极磁通分成主磁通Φ0和漏磁通Φfσ两部分，前者通过气隙并与定子绕组相交链，后者不通过气隙，仅与励磁绕组相交链。主磁通所经过的主磁路包括空气隙电枢齿、电枢轭、磁极极身和转子轭等五部分。16电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第8章同步发电机的电磁关系和分析方法空载运行当转子以同步转速旋转时，主磁场将在气隙中形成一个旋转磁场，在定子绕组内感应出对称三相电动势（激磁电动势）

空载特性是同步电机的一条基本特性。17电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第8章同步发电机的电磁关系和分析方法1、基波励磁磁动势（1）凸极同步电机最简单的同步发电机模型定子定子绕组转子励磁磁动势18电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第8章同步发电机的电磁关系和分析方法1、基波励磁磁动势（2）隐极同步电机隐极同步电机空载磁动势-隐极式同步电机的转子绕组为分布绕组—在每极面下有一个大齿和若干个小齿—转子磁动势的空间分布波形为阶梯波形，幅值为19电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第8章同步发电机的电磁关系和分析方法2、基波励磁磁动势空间矢量20电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第8章同步发电机的电磁关系和分析方法2、基波励磁磁动势空间矢量

当Bf1波的波幅来到某相轴左侧900时，Bf1波与该相绕组交链的磁通量的瞬时值正好为零，这时0

在该轴线左侧900。21电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第8章同步发电机—负载时的电枢反应同步电机的磁场建立

1）转子励磁绕组的基波励磁磁动势

2）定子三相绕组的基波电枢磁动势22电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第8章同步发电机—负载时的电枢反应励磁磁势和电枢磁势的区别基波波形大小位置转速转向励磁磁动势正弦波恒定，由励磁电流决定由转子位置决定由原动机的转速决定由原动机决定电枢反应磁动势正弦波恒定，由电枢电流决定由电流瞬时值决定由磁极对数和电流频率决定由电流相序决定23电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第8章同步发电机—负载时的电枢反应

三个角

四个轴24电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第8章同步发电机—负载时的电枢反应内功率因数角00<Ψ<900

既有交轴又有直轴去磁电枢反应25电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第8章同步发电机—负载时的电枢反应25内功率因数角Ψ=00

交轴电枢反应26电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第8章同步发电机—负载时的电枢反应直轴去磁电枢反应

内功率因数角Ψ=90027电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第8章同步发电机—负载时的电枢反应内功率因数角Ψ=-900直轴助磁电枢反应28电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第8章同步发电机—负载时的电枢反应

电枢反应是同步电机在负载运行时的重要物理现象，它不仅是引起端电压变化的主要原因，而且也是电机实现机---电能量转换的枢纽。输出的有功功率越大，有功分量电流就越大，交轴电枢反应越强，越大，这就要求原动机输入更大的驱动转矩，维持电机的转速不变。29电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第8章同步发电机—负载时的电枢反应

说明发电机带感性(或容性)无功负载时,不需要原动机增加能量.

但是直轴去磁（或助磁）电枢反应对气隙磁场有去磁（或助磁）作用，致使电压下降（或上升）。为维持电压恒定所需的励磁电流也需要相应增加（或减小）。

直轴电枢反应磁场与励磁电流共同作用,在励磁绕组上产生电磁力,但不能形成电磁转矩.30电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第8章同步发电机—负载时的电枢反应当ψ角为不同值的电枢反应

位置夹角记作电枢反应性质对电机的影响Ψ=负载性质n(f)UΨ=00q轴Ψ+900交轴波形畸变下降不变RΨ=900d轴Ψ+900直、去削弱不变下降LΨ=-900d轴Ψ+900直、助增强不变上升C00<Ψ<900d、q轴Ψ+900交、直去削弱下降下降R、L-900<Ψ<00d、q轴Ψ+900交、直助增强下降上升R、C31电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第8章同步发电机—负载时的电枢反应

一般情况下，发电机既带有功负载，又带感性无功负载，有功电流的变化影响发电机的转速及频率，无功电流的变化影响发电机的电压。

综上所述，交轴电枢反应的存在是实现机——电能量转换的关键。

为了保持发电机的频率和电压的稳定，必须随负载变化及时调节发电机的输入功率和励磁电流。32电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第8章同步发电机—隐极同步发电机1、磁路饱和时

考虑磁饱和时，由于磁路的非线性，叠加原理不再适用。此时，应先求出作用在主磁路上的合成磁动势F，然后利用电机的磁化曲线(空载曲线)求出负载时的气隙磁通及相应的气隙电动势。33电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第8章同步发电机—隐极同步发电机

再从气隙电动势减去电枢绕组的电阻和漏抗压降，使得电枢的端电压，即或34电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第8章同步发电机—隐极同步发电机35电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第8章同步发电机—隐极同步发电机36电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第8章同步发电机—隐极同步发电机37电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第8章同步发电机—隐极同步发电机

相应的矢量图、相量图和F～E间的关系如图所示。图中既有电动势相量，又有磁动势矢量。故称为电动势—磁动势图。38电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第8章同步发电机—隐极同步发电机39电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第8章同步发电机—隐极同步发电机2、磁路不饱和时40电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第8章同步发电机—隐极同步发电机

在时间相位上，滞后于以90°电角度，若不计定子铁耗,与同相位，则将滞后于以90°电角度于是亦可写成负电抗压降的形式，即

采用发电机惯例，以输出电流作为电枢电流的正方向时，电枢的电压方程为

因为电枢反应电动势Ea正比于电枢反应磁通Φa不计磁饱和时，Φa又正比于电枢磁动势Fa和电枢电流I，即41电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第8章同步发电机—隐极同步发电机

式中，Xs称为隐极同步电机的同步电抗，Xs=Xa+Xσ，它是对称稳态运行时表征电枢反应和电枢漏磁这两个效应的一个综合参数。不计饱和时，Xs是一个常值。将表达式化简，可得42电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第8章同步发电机—隐极同步发电机隐极同步发电机的向量43电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第8章同步发电机—隐极同步发电机3、等效电路图44电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第8章同步发电机—隐极同步发电机可以看出，隐极同步发电机的等效电路由激磁电动势和同步阻抗Ra+jXs串联组成，其中E0表示主磁场的作用，Xs表示电枢反应和电枢漏磁场的作用。45电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第8章同步发电机—隐极同步发电机

再从气隙电动势减去电枢绕组的电阻和漏抗压降，使得电枢的端电压，即或46电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第8章同步发电机—凸极同步发电机1、双反应理论第8章同步发电机—凸极同步发电机48第8章同步发电机—凸极同步发电机48电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第8章同步发电机—凸极同步发电机49电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部50电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第8章同步发电机—凸极同步发电机不考虑磁饱和时同步发电机负载运行时电磁的关系：第8章同步发电机—凸极同步发电机51电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第8章同步发电机—凸极同步发电机52电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第8章同步发电机—凸极同步发电机53电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第8章同步发电机—凸极同步发电机54电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第8章同步发电机—凸极同步发电机55电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部考虑磁饱和时同步发电机负载运行时电磁的关系：气隙合成磁场应由总的合成磁动势来决定，采用双反应理论分别求出交轴和直轴上的合成磁动势，然后利亚纳更空载特性曲线分别求出交、直轴的感应电势，关系如下：第8章同步发电机—凸极同步发电机56电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部不考虑磁饱和时同步发电机负载运行时电磁的关系：第8章同步发电机—凸极同步发电机57电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第8章同步发电机—凸极同步发电机58电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部59电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第9章同步发电机的运行特性9.1同步电机的空载特性、短路特性

同步电抗的测定9.2同步发电机的零功率负载特性和保

梯电抗的测定9.3同步发电机的电压调整特性和调整

特性60电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第9章同步发电机的运行特性空载特性：实质是电机的磁化曲线短路特性：发电机在同步转速下，电枢线端三相稳态短路时，电枢电流与励磁电流的关系曲线。负载特性：转速为同步速度，负载电流和功率因数为常值时，发电机的端电压与励磁电流之间的关系曲线。外特性：在n＝nN，If＝常数和cosφ＝常数时，端电压U和负载电流I的关系曲线。调整特性：在n＝nN，U＝常数和cosφ＝常数时，励磁电流If和负载电流I的关系。61电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第9章同步发电机的运行特性空载特性可用实验测出，也可用磁路计算得到。（具有磁滞现象）同步发电机的空载损耗包括机械损耗pmec、定子铁耗pFe从不同励磁时拖动发电机所需的功率中扣除机械损耗后，得到定子铁耗。短路运行特性：短路运行时，Ik滞后于E0

近似90电角度，交轴分量Iq=0，其电枢反应表现为纯去磁作用。去磁作用减少了电机中的磁通，电机的磁通和感应电势较小，磁路处于不饱和状态，励磁电势和励磁电流之间在数量上呈线性关系，短路电流和励磁电流在数量也呈线性关系。短路特性就是一条通过原点的直线。短路特性：n＝nN，端电压U=0，电枢短路电流Ik＝f（If）第9章同步发电机的运行特性Ff(If)U0Ik63电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第9章同步发电机的运行特性短路试验时，测出的拖动同步发电机所需功率为发电机的短路损耗，包括：机械损耗、电枢绕组基本铜耗和短路杂散损耗从空载试验算出机械损耗和铁耗，短路试验测出定子铜耗和负载杂散损耗。从而得到发电机的总损耗。同步发电机的效率当转速为同步转速、端电压为额定电压、功率因数为额定功率因数时，发电机的效率与输出功率的关系曲线，称为电机的效率特性。第9章同步发电机的运行特性64电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部同步发电机的直轴同步电抗和短路比由空载和短路特性确定Xd的不饱和值短路时，合成磁动势很小，按线性磁路考虑。

任取一励磁电流Ifk,在气隙线和短路特性上查出励磁电动势E0’和短路电流Ik由空载和零功率因数负载特性确定Xd的饱和值电机在额定电压下负载运行时，磁路处于饱和状态。近似地取零功率因数负载特性上I＝IN和U＝UN运行状态下地气隙磁动势作为发电机额定运行时饱和程度地依据。第9章同步发电机的运行特性65电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部IfUI=0I=INoAKLBB：电机在输出UN时在空载特性上对应的Eδ值点；OT:该饱和度下的假想线性化空载特性电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部66第9章同步发电机的运行特性短路比在一个能产生空载电动势E0等于额定电压的励磁电流If0下进行三相稳态短路试验，得到的稳态短路电流Ik0与发电机的额定电流IN的比值。即：产生空载额定电压和产生额定短路电路所需的励磁电流之比。计及饱和影响的电机参数。IfkIf0I’f0E0’UNINIkN第9章同步发电机的运行特性电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部67零功率因数负载特性cosj=0的负载为纯电感负载，即y=90度。负载特性：Ia=常数，功率因数cosj=常数时，端电压U＝f（If）。其中当cosj=0时一条负载特性称为零功率因数特性。第9章同步发电机的运行特性68电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部具有相同相位。写出代数方程：磁动势间和电动势间的关系：69电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部

零功率因数负载特性与空载特性之间相差一个特性三角形。（由电枢电流对应的等效励磁电流和漏抗压降IaXσ构成其中的两条边）测取零功率因数负载特性时电流I为恒值，该特性三角形大小不变。D’E’反之，可以由空载特性和特性三角形求取零功率因数负载特性。

保梯（Potier)电抗：考虑转子漏磁影响，空载特性和零功率因数负载特性间的特性三角形是逐渐变动的。在U＝UN一点上得到的特性三角形称为保梯三角形，对应的漏抗称为保梯漏抗。保梯（Potier)电抗第9章同步发电机的运行特性70电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部同步发电机的外特性外特性：n=n1,If=常数,cosj=常数的条件下，同步发电机作单机运行时,端电压U随负载电流而变化的关系,即U=f(I)曲线。第9章同步发电机的运行特性71电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部对于感性负载(j>0,y>90)，在励磁电流不变的情况下，随着电枢电流的增大，电枢反应的去磁作用的增强，漏抗压降的增大，同步电机的外特性是下降的曲线。对于j<0,y<90的容性负载，电枢反应表现为增磁作用，随着电枢电流的增大，端电压反而增大。额定励磁电流：调节发电机的励磁，使其在额定负载（I＝IN，cosφ＝cosφN

）时电机端电压为额定电压时的励磁电流。发电机的端电压随着负载电流的改变而变,保持额定运行时的励磁电流IfN

和转速nN

不变,将发电机的完全卸载,发电机的端电压将由UN变化为励磁电势E0

，电压变化的幅度可以用电压调整率来表示

△U是发电机的性能指标之一，按国家标准规定应不大于40%。电压调整率第9章同步发电机的运行特性72电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部调整特性调整特性：当n＝nN，U＝常数，cosφ＝常数时，励磁电流If和负载电流I的关系曲线If＝f（I）。滞后超前对于感性和纯电阻负载，调整特性呈上升趋势；对于容性负载，调整特性呈下降趋势；第9章同步发电机的运行特性73电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部74电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第10章同步发电机的并联运行10.1同步电机的并联合闸的条件和方法10.2同步发电机的并联分析10.3有功功率调节和静态稳定75电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第10章同步发电机的并联运行提高了供电的可靠性；提高了供电的经济性和灵活性；提高了供电质量76电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第10章同步发电机的并联运行并联合闸的条件:发电机和电网连接的相序应相同；发电机和电网的频率应相同；发电机和电网的电压波形应相同；发电机和电网电压的大小和相位相同；Parallelconnectionoperationofsynchronousgenerator投入并联进行的调节和操作过程称为同步过程。同步方法：准同步法，自同步法投入并联的方法同步：把发电机调整到完全合乎投入并联条件再进行并联合闸。分交叉接法和直接接法第10章同步发电机的并联运行77电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部频率不等时,三个灯同时呈现时亮时暗的现象;调节发电机的转速，直到三个灯的亮度不再闪烁;调节发电机电压的大小和相位(相位可通过调节发电机的瞬时速度来调整)，直到三个灯同时熄灭.灯光熄灭法第10章同步发电机的并联运行78电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部交叉接法（旋转灯光法）调节发电机的转速调节频率；调节发电机的励磁调节电压；灯光顺时针或逆时针旋转，说明发电机的输出频率与电网不一致。当发电机的频率接近电网频率时，可观察到灯光的旋转越来越慢，在第一对相灯全暗的瞬间合闸，将电机并入电网。依靠电机的自整步作用，将电机牵入同步。第10章同步发电机的并联运行79电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部自整步法

在相序一致的情况下将励磁绕组通过适当的电阻短接；用原动机把发电机拖动到接近同步速(相差2~5％)；在没有接通励磁电流的情况下将发电机接入电网；再接通励磁并调节励磁强弱，依靠定子磁场和转子磁场之间的电磁转矩将转子拉入同步转速。注意：励磁绕组必须通过一限流电阻短接。直接开路，将在其中感应出危险的高压；直接短路，将在定、转子绕组间产生很大的冲击电流。自同步法的优点：操作简单，方便快捷；缺点：合闸时有冲击电流。第10章同步发电机的并联运行电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部80第10章同步发电机的并联运行电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部81并联运行的调整方法1、调整励磁电流增加无功功率2、调节原动机转矩

（1）同步电机的电磁转矩T

（2）转矩平衡和功率平衡

电流与电压同相时，＝0，cos＝1，发电机输出有功，电流最小，“正常励磁”。

励磁增大，E0增大，I增大，并落后于电压，发电机输出滞后的无功功率；发电机处于“过励”状态；

励磁减小，E0减小，I增大，但超前电压，发电机输出超前的无功功率；发电机处于“欠励”状态；

当励磁电流减小，与垂直，＝900，达到静态稳定极限。调节励磁电流的现象第10章同步发电机的并联运行电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部8283励磁电流改变时的有功功率和无功功率功角特性增大励磁电流第10章同步发电机的并联运行电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部83第10章同步发电机的并联运行电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部84同步发电机由原动机拖动，从转子轴上输入机械功率P1，从定子输出电功率P2。功率平衡式85电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第10章同步发电机的并联运行功率平衡式：转矩平衡式：

当忽略电枢绕组损耗时，功角特性Pem＝f（θ）RQ第10章同步发电机的并联运行86电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第10章同步发电机的并联运行87电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部1、是电动势和电压间的时间相角差2、是励磁磁势和合成磁势间的空间相角差功角δ的双重物理意义对于隐极机，Xd＝Xq＝Xt，只有基本电磁功率基本电磁功率附加电磁功率第10章同步发电机的并联运行88电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部89电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第10章同步发电机的并联运行同步电动机的电磁转矩：凸极机：隐极机：附加转矩的作用

当转子轴线与旋转磁极的轴线重合，只有径向磁拉力，无切向磁拉力，转子无电磁转矩；转子转过一定角度，旋转磁场磁通力图通过磁阻最小的路径，气隙磁场扭曲，旋转磁场与转子间除了径向力，还有切向力，形成电磁转矩。隐极转子气隙不会扭歪，所以没有电磁转矩。磁阻转矩第10章同步发电机的并联运行90电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部91电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第10章同步发电机的并联运行电动机发电机隐极机电动机发电机凸极机功角、矩角特性：

发电机状态<0；电动机状态>0；凸极机的电磁转矩包含有基本分量和附加分量；92电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第10章同步发电机的并联运行有功功率调节93电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第10章同步发电机的并联运行当＝900，电磁功率和电磁转矩达到最大值。静态稳定运行的条件：94电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部第10章同步发电机的并联运行静态稳定的概念：

指电网或原动机方面出现某些微小扰动时，同步发电机能在这种干扰消失后，继续保持原来的平衡运行状态第10章同步发电机的并联运行电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部95判据：隐极发电机的判据：比整步功率(kW/rad)比整步转矩（功率）：表示同步电机抗干扰保持稳定运行能力的强弱。隐极机：凸极机：比整步功率第10章同步发电机的并联运行电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部96过载能力：最大电磁功率与额定功率的比值。第10章同步发电机的并联运行电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部97与大电网并联运行补充说明无功功率调节和V形曲线以忽略电枢电阻和磁饱和影响的隐极机为例。电网电压、频率不变，发电机在理想条件下并联合闸：合闸后，电枢电流为零，此时的励磁电流称为正常励磁电流。发电机没有有功负载，也没有无功负载。保持原动机输出不变，励磁电流调大，称为过励磁。发电机送出滞后的无功电流，产生去磁的电枢反应．保持原动机输出不变，励磁电流调小，称为欠励磁。发电机送出超前的无功电流．产生助磁的电枢反应．第10章同步发电机的并联运行电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部98

以忽略电枢电阻和磁饱和影响的隐极机为例。在原动机输入有功功率P1，发电机输出有功功率，且保持不变的情况下，忽略电枢绕组损耗，有当磁路不饱和，电网电压U、同步电抗Xt不变第10章同步发电机的并联运行电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部99第10章同步发电机的并联运行电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部100V形曲线发电机在原动机输入功率恒定、电网电压恒定时，电枢电流和励磁电流之间的关系曲线，形状如“V”，称V形曲线。

每一条V形曲线的最低点，表示，且全为有功电流，这些点的连线向右倾斜；表明要输出纯有功功率，必须相应增加一些励磁电流。正常励磁左为欠区，功率因数超前；右为过励区，功率因数滞后；在欠励区，励磁电流过小，＝900对应静态稳定极限。不稳定区域边缘：δ=900，连线向右倾斜;输出功率的增大，曲线往上移。励磁电流从零开始增大时，定子电枢电流变化规律为先减小后增大。欠励过励滞后超前正常励磁（电网电压发生波动时，V型曲线如何变化？）第10章同步发电机的并联运行电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部101第10章同步发电机的并联运行电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部102

同步发电机在原动机输入功率不变的情况下，调节励磁电流可以改变功率因数；在励磁电流不变的情况下，改变原动机输入功率，不仅有功功率发生变化，无功功率也会发生变化。结论第10章同步发电机的并联运行电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部103第11章同步电动机电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部10411.1同步电动机的运行分析11.2同步电动机的起动第11章同步电动机电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部1051、同步电机的可逆原理同步电机运行于发电机状态时，如图所示。转子磁极轴线超前定子合成磁极轴线，δ>0，电机把机械能转变成电能。

同步电机的运行是可逆的，既可以用作发电机，还可以用作电动机。第11章同步电动机电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部106

逐步减少发电机的输入功率，转子将瞬时减速，δ角减小，相应的电磁功率也减少。

当发电机的输入功率只能满足空载损耗时，发电机处于空载运行状态。第11章同步电动机电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部107

继续减少发电机的输入功率，则δ和Pem变为负值。卸动原动机，电机从电网吸收功率满足空载损耗，成为空转的电动机。

电机轴上加上机械负载，负值的δ增大，由电网向电机输入的电功率和相应的电磁功率增大，转子磁极轴线落后定子合成磁极轴线，转子受到驱动性质的电磁转矩作用。第11章同步电动机电机学教案，2012，重庆邮电大学自动化学院电气教学部108

按照发电机惯例，同步电动机可以看成是一台输出负的有功功率的发电机，其电动势方程与发电机的方程相同，以隐极机为例：按照电动机惯例，把输出负电流看成是输入正电流即可，其电动势方程：隐极机：凸极机：

同步电动机的功角特性与发电机的也相似，用δM=-δ代替δ即可。2、同步电动机的基本方程第11章同步电动机电机学教案，2012