91知识资料第四章第七节感应电动机（五）

千里之行，始于足下朽木易折，金石可镂Word-可编辑4.8.同步电机考试大纲8.1了解同步电机的额定值的含义8.2了解同步电机电枢反应的基本概念8.3了解电枢反应电抗及同步电抗的含义8.4了解同步发电机并入电网的条件及主意8.5了解同步发电机有功功率及无功功率的调节主意8.6了解同步电机的运行特性8.7了解同步发电机的发热过程、绝缘系统、允许温升及其冷却方式8.8了解同步发电机的励磁系统8.9了解同步发电机运行及维护工作要点发输配和供配电历年考题统计2023年年年2023年年2023年年2023年年2023年年2023年年2023年年2023年年2023年年2023年年22221122122023年年2023年年2023年年2023年年2023年年2023年年2023年年22212334.8.1同步发电机（1）分类。同步发电机按转子结构分为隐极式同步发电机和凸极式同步发电机。按发动机类型分为汽轮发电机、水轮发电机、燃气轮发电机和柴油发电机等。（2）功率和转速。1）转速（r/min）。固定不变，称为同步转速n0，取决于电网频率f、磁极对数p，即2）功率（kW）。额定功率为同步发电机额定运行时的输出功率，即（3）空载运行。同步发电机由原动机拖动以额定转速运行，励磁绕组通入直流励磁电流，定子绕组开路，与外部电路或负载不相连的工作状态。发电机励磁绕组中通入直流电流，产生励磁磁动势，在气隙中产生磁通；静止的定子绕组切割旋转的气隙磁通，产生三相对称的感应电动势，称为空载电动势E0。1）基波励磁磁动势。凸极同步电机的励磁绕组通入的励磁电流为If，在一对极下产生的磁动势为NfIf，因为对称，每个磁回路经过的两段气隙相同，在每个气隙上的磁动势为0.5NfIf，当横坐标为空间电角度α时，气隙磁动势波形为矩形波，每极磁动势的幅值为Ff=0.5NfIf。基波磁动势的幅值为，kf为励磁磁动势波形因数，kf=励磁磁动势基波幅值/励磁磁动势幅值。基波磁动势随着转子一起以同步转速n0沿α正方向旋转，是旋转磁动势。隐极同步电机励磁磁动势波形为阶梯波形，每极磁动势的幅值为Ff=0.5NfIf。基波磁动势的幅值为，因为阶梯波形比矩形波更临近正弦波，隐极同步发电机的波形因数。基波励磁磁动势的波形随转子以同步转速n0在空间旋转。2）基波励磁磁动势空间矢量。基波磁动势随着转子一起以同步转速n0沿α正方向旋转，基波磁动势空间矢量Fn以同步电角速度沿逆时针方向（α正方向）旋转。3）定子绕组一相的基波感应电动势、时光相量。转子以同步转速n0旋转时，定子绕组切割基波气隙磁通密度，产生随时光正弦变化的基波感应电动势。空间矢量图中基波磁动势空间矢量、基波气隙磁通密度都以电角度ω沿逆时针方向旋转，时光相量图中时光向量也以电角度ω沿逆时针方向旋转。设空间矢量Ff1与空间参考轴之间的夹角为α，时光相量与时光参考轴之间的夹角为φ，则两个角之间满意φ=α-90°。可见，以电角度表示空间角度后，转子在空间上转过一个电角度，电动势相量在时光上也转过同样的电角度。4）空载特性。横坐标励磁电流If（或励磁磁动势Ff）与纵坐标定子一相绕组感应电动势E0之间的关系，空载特性（定子电流为零时）通常为一条饱和曲线。因为气隙中谐波磁通密度感应的谐波电动势通过定子绕组的短距、分布被削弱，变得很小，E0基本上由基波气隙磁通密度感应产生的。励磁电流If产生励磁磁动势Ff。空载运行时的电磁关系为：励磁绕组通入励磁电流，产生励磁磁动势；励磁磁动势在电机中产恼怒隙磁通密度；励磁磁动势和蔼隙磁通密度随转子一起旋转，相对于定子绕组运动，在定子绕组中感应电动势。（4）负载运行。同步发电机的空气隙合成磁场由转子励磁电流产生的旋转磁场和定子电流产生的旋转磁场组成。两磁场均以同步转速旋转，彼此相对静止，电机的运行方式决定于两磁场间的相对位置。（5）对称负载时的电枢反应。1）电动势。同步发电机空载运行时，电机中惟独一个同步旋转的转子磁动势，即励磁磁动势Ff，建立的励磁磁场在电枢绕组中感应出对称三相电动势，每相电动势为E0，称为空载电动势或者励磁电动势。接上对称三相负载后，三相绕组中流过对称的电枢电流I，建立电枢磁动势Fa，以同步转速旋转。2）磁动势。电枢磁动势Fa与励磁磁动势Ff相对静止又互相作用，形成负载时合成磁动势Fδ，并建立负载时的气隙合成磁场。气隙合成磁场与励磁磁场比较在位置和大小上都发生了变化，这种电枢磁动势对励磁磁动势的影响称为电枢反应。电枢反应对励磁磁场的不同作用，成为电枢反应的性质，取决于空载电动势E0和电枢电流Ia之间的相位差φ（内功率因数角）。3）对称负载时电枢反应与负载性质的关系如下：①Ia和E0同向，φ=0°时，惟独