【正文】 ??????????電樞反應(yīng)氣隙磁通合成旋轉(zhuǎn)磁勢Xa推導(dǎo) 電樞磁勢基波振幅 電樞磁場基波振幅 每極電樞磁通 電樞反應(yīng)電勢 電樞反應(yīng)電抗 IkpNmIsqkmF wwa 11 222142 ?? ?? IkpNmkFkB waa 100 2??????????? lBa a2?? IpklkmfNNfkEa waw ???????????????? ?2120142??? ? 72121016 ? ??pklkmfNx wa隱極電機(jī)同步電抗 xs 對應(yīng)于定子繞組的漏磁通 對應(yīng)于定子電流所產(chǎn)生的空氣隙旋轉(zhuǎn)磁場 定子旋轉(zhuǎn)磁勢是三相電流聯(lián)合產(chǎn)生的，幅值為每相脈動(dòng)磁勢幅值的3/2倍。 ? 定子回路（每相）電壓平衡式 ? ??jxrIUEEE aa ??????????0 隱極發(fā)電機(jī)的等效電路 ? E0—— 空載電勢，反應(yīng)轉(zhuǎn)子磁場的作用 ? Ea—— 電樞反應(yīng)電勢，反應(yīng)電樞磁場的作用。 ?不同負(fù)載性質(zhì)時(shí)，電樞磁場與轉(zhuǎn)子電流 產(chǎn)生不同性質(zhì)的電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩 。 ?直軸分量 Fad可能是磁化或去磁作用，當(dāng)去磁作用時(shí)，處于過激狀態(tài)。 cosψ＝ 0， sinψ＝ 1，有功功率等于零，僅 發(fā)出電容性無功功率 ，或吸收電感性無功功率。 cosψ＝ 1， sinψ＝ 0，有功功率將從電網(wǎng)輸送到電機(jī) —— 電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài) 。 ?作用在交軸上的電樞反應(yīng)稱為 交軸電樞反應(yīng) ，簡稱交磁作用 解釋：時(shí)間相量 Ia與空間矢量 Fa同向 電樞磁勢 Fa—— 三相電流產(chǎn)生的合成磁勢，哪一相電流達(dá)最大值，則位置在其繞組的軸線上； A相電流 Ia—— 如 Ia最大，則 Ia在相軸上，此時(shí) Fa正好在交軸上 交軸電樞反應(yīng) Fa滯后于 Ff1發(fā)電機(jī) ψ=π/2 時(shí)的電樞反應(yīng)分析 ? 輸出電流滯后于空載電勢 90176。 同步發(fā)電機(jī)負(fù)載以后，電機(jī)內(nèi)部的磁勢和磁場及繞組中感應(yīng)電勢將發(fā)生顯著變化，此變化主要由電樞磁勢的出現(xiàn)所致。 四、對稱運(yùn)行時(shí)的電樞反應(yīng) ? 負(fù)載后磁勢分析，電樞反應(yīng) ? 概念：內(nèi)功率因數(shù)角 ψ ? 不同情況電樞反應(yīng)分析 負(fù)載后（氣隙）磁勢分析 ★ 空載時(shí)，只有一個(gè)以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的勵(lì)磁磁勢 Ff—— 隨軸同轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁勢 (稱為 機(jī)械旋轉(zhuǎn)磁勢 ) ，在電樞繞組中感應(yīng)出三相對稱交流電勢，勵(lì)磁電勢，即空載電勢 E0。 2 同步電機(jī)中的時(shí)空量 ?將相繞組軸線作為空間矢量參考軸（相軸） ?令時(shí)間相量參考軸（時(shí)軸）與空間矢量參考軸重合 轉(zhuǎn)子繞組軸線 兩極間中心線 ?時(shí)間相量 —— 繞組的感應(yīng)電勢、電壓和電流，匝鏈的磁通 ?空間矢量 —— 磁勢和磁通密度（ 隨時(shí)間變化 ） 3 空載電勢 三相電勢對稱 主磁通 ?0 漏磁通 ?? 只有主磁通才在定子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電勢 0110 ?? NkfNE4 電壓波形畸變 ? 定義：實(shí)際空載線電壓波形與正弦波形的偏差程度。極靴以外的氣隙磁通密度減少很快，相鄰兩極中線上的磁通密度為零。 ? 勵(lì)磁磁勢在 空間的分布為一個(gè)階梯形 ，受齒槽的影響 ,氣隙磁密呈現(xiàn)出波動(dòng)變化。交流主勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流由同軸的交流副勵(lì)磁機(jī)經(jīng)靜止的晶閘管整流器整流后供給。 副勵(lì)磁機(jī)的輸出電流經(jīng)過靜止晶閘管整流器整流后供給主勵(lì)磁機(jī) 主勵(lì)磁機(jī)的交流輸出電流經(jīng)過靜止的三相橋式硅整流器整流后供給主發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組。 ? 其他：反映迅速，運(yùn)行可靠，結(jié)構(gòu)簡單，損耗小，成本低，體積小等 強(qiáng)勵(lì)指標(biāo) ? 勵(lì)磁電流增長幅度 ? 勵(lì)磁電流增長速度 正常工作電壓強(qiáng)勵(lì)時(shí)頂值電壓強(qiáng)勵(lì)倍數(shù) ?K正常工作電壓內(nèi)增長電壓電壓上升速度 sv ?一般值， K=， v= 勵(lì)磁方式 ? 它勵(lì) 由另外電源供電 —— 直流發(fā)電機(jī)，帶整流的交流發(fā)電機(jī) 運(yùn)動(dòng)方式 —— 同軸，獨(dú)立工作 ? 自勵(lì) 自并勵(lì)，自復(fù)勵(lì)，諧波繞組勵(lì) 直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁 直流勵(lì)磁機(jī)通常與同步發(fā)電機(jī)同軸，采用并勵(lì)或者他勵(lì)接法，或采用負(fù)載電流反饋的復(fù)式勵(lì)磁。同步補(bǔ)償機(jī)為 TT系列。 舉例： QFS3002 表示容量為 300MW雙水內(nèi)冷 2極汽輪發(fā)電機(jī)。 同步電機(jī)名牌上還有其它的運(yùn)行數(shù)據(jù)，如額定負(fù)載時(shí)的溫升 、勵(lì)磁容量 和勵(lì)磁電壓 ，定子繞組連接等。 ? 額定電流 (A) ：指額定運(yùn)行時(shí)定子的線電流。 ? 在求分?jǐn)?shù)槽繞組的分布因數(shù)時(shí)，應(yīng)考慮極對與極對之間的分布。 分?jǐn)?shù)槽繞組示意 分?jǐn)?shù)槽繞組意義 ? 把各個(gè)極對依此重疊起來，則各不同極對下的齒和槽便不能各個(gè)重合。若 q取較小整數(shù) ，卻 不能充分利用繞組分布的方法來削弱由非正弦波分布的磁場所感應(yīng)的電勢中的諧波分量 。 為改善電壓波形，常采用分?jǐn)?shù)槽繞組 。大多數(shù)水輪發(fā)電機(jī)為立式。 勵(lì)磁繞組為同心式繞組，以銅線繞制，并 用不導(dǎo)磁的槽楔 將繞組緊固在槽內(nèi)。 ? 定子 —— 與異步電機(jī)相同，定子鐵心由 工鋼片疊成。 汽輪發(fā)電機(jī) ? 以汽輪機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)為原動(dòng)機(jī)。在轉(zhuǎn)子表面約 1/3部分沒有開槽，構(gòu)成 大齒 ，是磁極的中心區(qū)。 同步補(bǔ)償機(jī)運(yùn)行 ? 電機(jī)不帶任何機(jī)械負(fù)載，靠調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子中的勵(lì)磁電流向電網(wǎng)發(fā)出所需的感性或者容性無功功率，以達(dá)到改善電網(wǎng)功率因數(shù)或者調(diào)節(jié)電網(wǎng)電壓的目的。只有運(yùn)行于同步轉(zhuǎn)速，同步電機(jī)才能正常運(yùn)行。 ? 感應(yīng)電勢 頻率 ： 感應(yīng)電勢的頻率決定于同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速 n 和極對數(shù) p ，即 ? 交變性與對稱性 ：由于旋轉(zhuǎn)磁場極性相間，使得感應(yīng)電勢的極性交變；由于電樞繞組的對稱性，保證了感應(yīng)電勢的三相對稱性。 ? 載流導(dǎo)體：三相對稱的電樞繞組充當(dāng)功率繞組，成為感應(yīng)電勢或者感應(yīng)電流的載體。 ? 旋轉(zhuǎn)電樞式應(yīng)用于小容量同步電機(jī) 磁極旋轉(zhuǎn)式同步電機(jī) ? 定子、轉(zhuǎn)子、氣隙 ? 定子 —— 定子鐵心的內(nèi)圓均勻分布著定子槽，槽內(nèi)嵌放著按一定規(guī)律排列的 三相對稱交流繞組 。 —— 滿足了三相電勢對稱要求 。第 12章 同步電機(jī)的基本理論與運(yùn)行特性 回顧同步電機(jī)的原理 轉(zhuǎn)子繞組通以直流電流形成分布磁場， 匝鏈定子上的各相繞組。從而三相電勢時(shí)間相位差 120176。使磁極旋轉(zhuǎn)，激磁電流通過集電環(huán)送入激磁繞組。 發(fā)電機(jī)原理 示意 ? 主磁場的建立 ：勵(lì)磁繞組通以直流勵(lì)磁電流，建立極性相間的勵(lì)磁磁場，即建立起主磁場。通過引出線，即可提供交流電源。例如2極電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為 3000r/min， 4極電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為 1500r/min，依次類推。近年來，小型同步電動(dòng)機(jī)在變頻調(diào)速系統(tǒng)中開始得到較多地應(yīng)用。 隱極式轉(zhuǎn)子 ? 隱極式轉(zhuǎn)子上沒有凸出的磁極 ? 沿著轉(zhuǎn)子本體圓周表面上，開有許多槽，這些槽中嵌放著勵(lì)磁繞組。為了減小轉(zhuǎn)子本體及轉(zhuǎn)子上的各部件所承受的巨大離心力，大型汽輪發(fā)電機(jī)都做成細(xì)長的隱極式圓柱體轉(zhuǎn)子。原子能電站的大型汽輪發(fā)電機(jī)一般采用 4極隱極式。轉(zhuǎn)子鐵心表面圓周上銑有許多槽，勵(lì)磁繞組嵌放在這些槽內(nèi)。 汽輪發(fā)電機(jī)圖 汽輪發(fā)電機(jī)組 水輪發(fā)電機(jī) ? 特點(diǎn) —— 極數(shù)多，直徑大，軸向長度短 ，整個(gè)轉(zhuǎn)子在外形上與汽輪發(fā)電機(jī)大不相同，具 扁短形 。 ? 定子繞組 —— 每槽內(nèi)只有一線棒，稱單層繞組。 水輪發(fā)電機(jī)圖 分?jǐn)?shù)槽繞組基本概念 ? 原因 ：水輪發(fā)電機(jī)由于極數(shù)很多，極距相對較小，每極每相槽數(shù) q就不可能太大，否則總槽數(shù)便過多，使制造工藝發(fā)生困難。 —— 分?jǐn)?shù)槽繞組 。 ? 分?jǐn)?shù)槽實(shí)現(xiàn)了極對與極對間的分布 ，與分布繞組實(shí)現(xiàn)了槽與槽的分布和短匝繞組實(shí)現(xiàn)了層與層的分布相似，都起著削弱諧波分量的作用。 ? 額定電壓 (V,kV等 ) ：額定時(shí)定子輸出端線電壓。 ? 額定轉(zhuǎn)速 ：額定運(yùn)行時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，即同步轉(zhuǎn)速。 系列： TS系列， T表示同步， S表示水輪。如 TDG表示高速同步電動(dòng)機(jī)； TDL表示立式同步電動(dòng)機(jī)。 ? 對兩臺以上并列運(yùn)行發(fā)電機(jī)， 能 成組 調(diào)節(jié)無功功率 ，使無功合理分配。 副勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流開始時(shí)由外部直流電源提供，待電壓建立起來后再轉(zhuǎn)為自勵(lì) (有時(shí)采用永磁發(fā)電機(jī) )。 主勵(lì)磁機(jī)是旋轉(zhuǎn)電樞式三相同步發(fā)電機(jī)， 旋轉(zhuǎn)電樞的交流電流經(jīng)與主軸一起旋轉(zhuǎn)的硅整流器整流后，直接送到主發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組 。 ? 空載運(yùn)行是同步發(fā)電機(jī)最簡單的運(yùn)行方式，其 氣隙磁場由轉(zhuǎn)子磁勢單獨(dú)建立 ，分析較為簡單 隱極同步電機(jī)的空載磁勢 ? 勵(lì)磁繞組（分布繞組）埋于轉(zhuǎn)子槽內(nèi)， 沿轉(zhuǎn)子圓周 氣隙近似均勻 。同一個(gè)極面下，氣隙徑向磁通密度的分布近似于平頂?shù)拿毙巍? ? 在設(shè)計(jì)和制造電機(jī)時(shí)，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拇胧垣@得盡可能 接近正弦分布 的氣隙磁密，從而得到較高品質(zhì)的感應(yīng)電勢。 措施 ：使氣隙磁密波形接近正弦波，定子采用分布和短距繞組，三相 Y形接法消除三次及其倍數(shù)次諧波。 ★ 氣隙磁場 —— 由合成磁勢 在電機(jī)的氣隙中建立起來的磁場。 ?轉(zhuǎn)子磁勢在直軸上，電樞磁勢作用在交軸上，電樞反應(yīng)的結(jié)果使得合成磁勢的軸線位置產(chǎn)生一定的偏移，幅值發(fā)生一定的變化。 ?為保持電壓不變，應(yīng)增大勵(lì)磁，即為 過激狀態(tài)，將 輸出電感性無功功率 ψ=π 時(shí)的電樞反應(yīng)分析 ? I與 E0反相。 ψ=π/2 時(shí)的電樞反應(yīng)分析 ? 輸出電流超前空載電勢 90176。 ????coscossinsinaaqaaqaadaadIIFFIIFF?????交軸分量 Faq滯后于 Ff1為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，超前于 F