相同步发电机的运行原理ppt课件

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1、010444WfNK.E 601pnf)(0fIfE fIE000,0EUI00EffIF oaNsUEoadnaback00E0abc1ngd0If(Ff)Ff0FfffffIFN IN导体截面饱和用铜量，成本导体匝数00E0%uuuuKnu2232211000ffaaIFIF 气隙磁通 定子三相对称绕组中通入对称三相电流产生基定子三相对称绕组中通入对称三相电流产生基波电枢磁势波电枢磁势Fa：IpNkFWa135.11 大小：大小：2 转速：转速：(r/min)pfn6013转向：通电相序转向：通电相序A、B、C的方向，与转子同向；的方向，与转子同向；4极对数：和转子极对数极对数：和转子极对

2、数p一样，决议于绕组的节一样，决议于绕组的节距距y。1fF1f12fffFk N i结论：励磁磁势和电枢磁势以一样转速，一样结论：励磁磁势和电枢磁势以一样转速，一样转向旋转，彼此无相对运动，共同建立负载时转向旋转，彼此无相对运动，共同建立负载时气隙的合成磁势。气隙的合成磁势。正是由于电枢磁势和励磁磁势的相对静止，使电正是由于电枢磁势和励磁磁势的相对静止，使电机能产生稳定的气隙磁场和平均力矩，实现机电能量机能产生稳定的气隙磁场和平均力矩，实现机电能量转换。转换。励磁磁势和电枢磁势的区别励磁磁势和电枢磁势的区别0EI:.:)(,:,:00三者关系的时间相位角与是功角功率角与负载有关的时间相位角与是

3、外功率因数角与电机参数及负载有关的时间相位角与是内功率因数角UEIUIEAE0AI IBI.AI.CI.AE0.CE0.B0.EBI.AI.CI.AE0.CE0.B0.EfF=0 时的时空相矢图时的时空相矢图 fFaFFafFFFaFaqF同步发电机负载电流滞后空载电势同步发电机负载电流滞后空载电势90时轴AE0.CE0.BE0.AI.CI.BI.d轴q轴 A轴A AX XZ ZB BCYFfNSFa A相电流瞬时值达最大值时，相电流瞬时值达最大值时，A相电势瞬时值为相电势瞬时值为零，此时主磁极轴线位于零，此时主磁极轴线位于A相轴线的反向位置，为直相轴线的反向位置，为直轴电枢反响。轴电枢反响。

4、转子磁势和电转子磁势和电枢磁势一同作用在枢磁势一同作用在直轴上，方向相反，直轴上，方向相反，电枢反响为纯去磁电枢反响为纯去磁作用，合成磁势的作用，合成磁势的幅值减小。幅值减小。这一电枢反响这一电枢反响称为直轴去磁电枢称为直轴去磁电枢反响。反响。同步发电机负载电流超前空载电势同步发电机负载电流超前空载电势90时轴AE0.CE0.BE0.CI.BI.AI.d轴q轴 A轴A AX XZ ZB BCYFfNS直轴助磁电枢反响直轴助磁电枢反响Fa I0 E时轴AE0.CE0.BE0.AI.CI.BI.d轴q轴 A轴A AX XZ ZB BCYFfNS既有交轴又有直轴去磁电枢反响既有交轴又有直轴去磁电枢反

5、响+900+900Fa滞后励磁电势滞后励磁电势 一锐角一锐角不同不同角的电枢反响角的电枢反响aFafFFaFaqFadFadFaqFadFadFaqFFl同步发电机空载时无电枢反响，也无机电能同步发电机空载时无电枢反响，也无机电能量转换。量转换。l负载时，定子电流产生电枢磁场，与转子负载时，定子电流产生电枢磁场，与转子间有相互电磁作用。间有相互电磁作用。l负载性质不同，电枢磁场与转子之间的电负载性质不同，电枢磁场与转子之间的电磁作用也不同。磁作用也不同。n1Teml当同步发电机负载电流与空载电动势同相时，当同步发电机负载电流与空载电动势同相时，电枢磁动势产生交轴电枢反响，交轴电枢磁场与转子电枢

6、磁动势产生交轴电枢反响，交轴电枢磁场与转子电流产生的电磁力由左手定那么决议。电流产生的电磁力由左手定那么决议。0l电磁力方向与转子旋转方向电磁力方向与转子旋转方向相反，此时的电磁转矩为制动相反，此时的电磁转矩为制动转矩。转矩。n1Teml当发电机输出有功电流，即输出有功功率时，原当发电机输出有功电流，即输出有功功率时，原动机如汽轮机或水轮机必需抑制交轴电枢反响动机如汽轮机或水轮机必需抑制交轴电枢反响对转子的制动转矩。对转子的制动转矩。l负载电流的交轴分量越大，负载电流的交轴分量越大，输出的有功功率就越大，对转输出的有功功率就越大，对转子的制动转矩也越大。为维持子的制动转矩也越大。为维持转子转速

7、频率不变，需求转子转速频率不变，需求相应增大汽轮机进汽量，用于相应增大汽轮机进汽量，用于抑制制动转矩。抑制制动转矩。n1nadIfAZBXCYl同步发电机负载电流滞后空同步发电机负载电流滞后空载电势载电势90感性无功电流，感性无功电流，电枢磁势产生直轴去磁电枢电枢磁势产生直轴去磁电枢反响。反响。l直轴电枢磁场与转子电直轴电枢磁场与转子电流相互作用产生电磁力，流相互作用产生电磁力，但不产生转矩。但不产生转矩。l电枢磁势对转子磁场产生电枢磁势对转子磁场产生去磁作用，使气隙磁场减弱，去磁作用，使气隙磁场减弱，发电机端电压降低，假设要发电机端电压降低，假设要维持端电压不变，应添加转维持端电压不变，应添

8、加转子的励磁电流。子的励磁电流。n1nadIfAZBXCYl同步发电机负载电流超前空同步发电机负载电流超前空载电势载电势90容性无功电流，容性无功电流，电枢磁势产生直轴增磁电枢电枢磁势产生直轴增磁电枢反响。反响。l直轴电枢磁场与转子电直轴电枢磁场与转子电流相互作用产生电磁力，流相互作用产生电磁力，但不产生转矩。但不产生转矩。l电枢磁势对转子磁场产生电枢磁势对转子磁场产生增磁作用，使气隙磁场加强，增磁作用，使气隙磁场加强，发电机端电压升高，假设要发电机端电压升高，假设要维持端电压不变，应减小转维持端电压不变，应减小转子的励磁电流。子的励磁电流。不同负载性质时电枢反响磁场与转子电流的相互作用不同负

9、载性质时电枢反响磁场与转子电流的相互作用 l要维持发电机转速频率不变，必需随有功负载要维持发电机转速频率不变，必需随有功负载变化，调理原动机输入功率。变化，调理原动机输入功率。l要维持发电机输出端电压不变，必需随无功负载的要维持发电机输出端电压不变，必需随无功负载的变化调理转子的励磁电流。变化调理转子的励磁电流。l普通同步发电机是阻感负载，普通同步发电机是阻感负载，负载电流，负载电流既有交轴分量，也有直轴分量，所以既产生交轴电枢既有交轴分量，也有直轴分量，所以既产生交轴电枢反响，也产生直轴电枢反响。反响，也产生直轴电枢反响。900l 隐极同步电机定转子之间的气隙均匀分布，凸极隐极同步电机定转子

10、之间的气隙均匀分布，凸极同步电机定转子之间气隙分布不均匀，所以对于同步电机定转子之间气隙分布不均匀，所以对于隐极电机和凸极电机需采用不同的分析方法来分隐极电机和凸极电机需采用不同的分析方法来分析它们的同步电抗。析它们的同步电抗。fIfF00EIaFaEEaaIraaxI jExI jE电枢反响电势：电枢反响电势：定子漏电势：定子漏电势：aarIUEEEE0同步发电机各物理量正方向的规定同步发电机各物理量正方向的规定 u电势方程三相对称，讨论一相电势方程三相对称，讨论一相其中其中 U定子绕组的端电压，定子绕组的端电压，I定子电流，定子电流，ra定子绕组的电阻。定子绕组的电阻。aarIUEEEE0

11、u电势方程电势方程 设定子电流有效值为设定子电流有效值为I，那么产生的三相合成，那么产生的三相合成电枢反响磁势的幅值为：电枢反响磁势的幅值为：其中其中N:每相串联匝数每相串联匝数IpNkFWa135.12.电枢反响电抗与同步电抗电枢反响电抗与同步电抗 电枢反响磁通：电枢反响磁通：电枢反响磁通回路上的磁导。：电枢反响磁通回路上的磁导。amaF mIFEaaa aWafNK.E14442.电枢反响电抗与同步电抗电枢反响电抗与同步电抗 IExIxEaaaa aaxIjE aaExIu 电枢反响电抗：电枢反响电抗：l数值上表示单位相电流在定子一相绕组上所引起数值上表示单位相电流在定子一相绕组上所引起的

12、电枢反响电势的大小。的电枢反响电势的大小。l时间上，电势落后产生它的磁通相位时间上，电势落后产生它的磁通相位90。aaEjIx IEIjxExxxas xs称为隐极同步电机的同步电抗，它是对称稳态称为隐极同步电机的同步电抗，它是对称稳态运转时表征电枢反响和电枢漏磁这两个效应的一个运转时表征电枢反响和电枢漏磁这两个效应的一个综合参数。不计饱和时，综合参数。不计饱和时，xs是一个常值。是一个常值。xxxas并且有物理意义：表征对称负载下单位电枢电流三相结合物理意义：表征对称负载下单位电枢电流三相结合产生的电枢总磁场在电枢每相绕组中感应电势。产生的电枢总磁场在电枢每相绕组中感应电势。2.电枢反响电抗

13、与同步电抗电枢反响电抗与同步电抗 0aaEEEEUI raaEjI xEjI xsx同步电抗同步电抗aasEEjI xxjI x saxxx0asEUI rj I x假设知假设知U，I及及 角，求角，求0E作作 ，UIIU (,)均与均与 同向同向aFa IaFa ，分别滞后分别滞后 ,a aEE090aEEaaRIUEEE00EaEEaRI 0aEEE EsaXIjRIUE0SjIXj I X E0，I 之间的夹角为之间的夹角为IU aFa aEE0EEaEaRI Eaj I X XIj 磁势矢量部分：磁势矢量部分：Ff 超前超前E0900fFaF Fa UI 0EaEE EaXIj XIj

14、 aaRIUEEE 00aEEE XIjXIjRIUEaa 0UIXsRaIUIRaIXsjsaXI jRIUE0 0E 0E 不思索饱和时隐极同步发电机的相矢图等效电路不思索饱和时隐极同步发电机的相矢图等效电路 不思索饱和时隐极同步发电机的等效电路和相量图不思索饱和时隐极同步发电机的等效电路和相量图 UUjxrIEa或或 jxrIUEaIExEFIaaaaa l电枢磁势作用在直轴时：极弧下气隙磁场接电枢磁势作用在直轴时：极弧下气隙磁场接近正弦分布。近正弦分布。l电枢磁势作用在交轴时：极弧下气隙磁场呈电枢磁势作用在交轴时：极弧下气隙磁场呈马鞍形分布。马鞍形分布。l电枢磁势作用在直轴或交轴时：气

15、隙磁场波电枢磁势作用在直轴或交轴时：气隙磁场波形对称分布，电枢反响大小不难求出。形对称分布，电枢反响大小不难求出。0EadEaqEEaaqadrIUEEEEE0在电枢绕组任一相都存在在电枢绕组任一相都存在一相回路电压方程式一相回路电压方程式:dI11.35waddNKFIp114.44adwadEfNKdadadIF1dadadadIFE1qaqaqaqIFE1qaqdadIEIE,aqqaqaddadxI jExI jEadxaqxxxxaddxxxaqqqaqdadIEIE,：直轴电枢反响磁通所经途径磁导。：直轴电枢反响磁通所经途径磁导。adaq aqad2adadxN2aqaqxN aq

16、qaqaddadxIjExIjE xxxadd xxxaqq 0adaqaEEEEEUI rqdIIIaqqaqaddadxI jExI jExxxaddxxxaqqxIjE0dqaadaqEUI rj Ixj I xj I xqdIIIdqdqaadaqUI rj I xj I xj I xj I x0dqadqEUI rjI xjI x0adaqaEEEEEU IrIUqqddaxI jxI jrIUE0dI0EqIddxI jqqxI jIdIqIqqqIxxIRQcos而IU0Ear IIIU d轴轴)()()(0qddqaqddqqdaqdqdqqddaqqddaxxI jx I j

17、r IUxxI jxIIjr IUxI jxI jxI jxI jr IUxI jxI jr IUEdI0EqIddxI jqqxI j知知 、如何确定如何确定 相位，即如何求出相位，即如何求出IU0ERQ ar Iqaqddx I jr IUxxI jE)(0相量相量 和和 相互垂直，相互垂直，所所以相量以相量 与与 同相，把上式右边合成就能同相，把上式右边合成就能找到找到 的位置。的位置。0EdI)(qddxxI j0E0Eqx I jIUqqddaxI jxI jrIUE0dI0EqIddxI jqqxI jar Iqx I jUI0 EIUqaQXIjRIUE )2(aRI qXIj QE qIdIqdIII )3(qqddaXIjXIjRIUE 0)4(qqXIj ddXIj 0 EaqIRUUIXtg cossin1U0 EQE 1作作 ，UIqaQXIjRIUE )2(qdIII )3(qqddaXIjXIjRIUE 0)4(aqIRUUIXtg cossin1计算计算：功角功角：与与 的夹角的夹角U0 E所在的方向所在的方向q轴，确定轴，确定QE cossinarctanUIrUIxaqaaqdrIUEEEEEEaqqadxI jxI jrIUE 本章内容终了本章内容终了