[工學(xué)]第12章同步電機(jī)的基本理論和運(yùn)行特性(存儲(chǔ)版)
【正文】 相軸C 相軸A 相軸時(shí)軸?時(shí)間矢量圖A 相軸時(shí)軸?dF f1qA 相時(shí)空矢量圖E 0AI AI BE 0CI CE 0BIE 0F a? a? 0E ?E aF ?? ?圖1217 ??? 時(shí)的電樞反應(yīng)?功率交換： Fa滯后 Ff，處于 發(fā)電機(jī)運(yùn)行 狀態(tài)， 僅輸出有功功率 （ P0， Q=0，由相量圖分析可得）。 ?勵(lì)磁狀態(tài)： 當(dāng)電樞反應(yīng)起去磁作用時(shí)，為保持輸出電壓不變，必須增大勵(lì)磁電流，增大勵(lì)磁電流后的運(yùn)行狀態(tài)稱為 過(guò)勵(lì)狀態(tài)。 ?勵(lì)磁狀態(tài)： 當(dāng)電樞反應(yīng)起助磁作用，為保持電網(wǎng)電壓不變，必須減小勵(lì)磁電流，減小勵(lì)磁電流的運(yùn)行狀態(tài)稱為 欠勵(lì)狀態(tài) ?結(jié)論： 欠勵(lì)運(yùn)行狀態(tài)的同步電機(jī)將向電網(wǎng)輸送容性無(wú)功功率。 d軸 q軸 0?E)( qdd XXIj ??qXIj?aRI?dI??I? ?QE?qq XIj?dd XIj?qI?過(guò)勵(lì)凸極同步發(fā)電機(jī)相量圖 ?U步驟： ?以 U為參考，畫(huà) I ?畫(huà) EQ， 并確定 d、 q軸 ?爭(zhēng)分解電流 I ?畫(huà) E0=EQ+jId(XdXq) ?完成相量圖 課時(shí)小結(jié) 1. 隱極同步電機(jī)的電路方程、等效電路和相量圖？ 2. 何為 雙反應(yīng)理論 ？交、直軸電樞磁場(chǎng)磁動(dòng)勢(shì)實(shí)際波形？交、直軸電樞磁場(chǎng)磁密實(shí)際波形？（分析時(shí)均取其基波分量） 3. 凸極同步電機(jī)的電路方程、等效電路和相量圖？ 4. 理解： 電樞反應(yīng)電抗、漏抗、同步電抗 5. 比較大?。? xsxaxσ xdxqxσ xσ是常量，電樞反應(yīng)電抗與氣隙磁場(chǎng)飽和度有關(guān)。 忽略 ra 由相量圖可得： ?Ψ =90176。39。0)( ?? 不飽和一、同步電抗的測(cè)定 ?不飽和同步電抗的測(cè)定 ?隱極同步發(fā)電機(jī) 短路時(shí)有（忽略 ra）： E0為飽和點(diǎn)時(shí)，不飽和時(shí)對(duì)應(yīng)于 E0’ I kE 0(c)E 0I k(c)I f(c)E39。oa39。 IUNIONU外特性與負(fù)載性質(zhì)的關(guān)系： ?純電阻性負(fù)載 ： cosθ=1 (輸出有功功率） Ψ=0→純交軸電樞反應(yīng) →I↑ →IZs ↑ →U↓ sZIUE ??? ??0?電感性負(fù)載 ： cosθ0 (輸出有功功率 和感性無(wú)功功率） 直軸去磁 →I↑ → Fa↑→ Fδ↓→E ↓ →U↓ IZs ↑ U↓ U↓↓ ?電容性負(fù)載 ： cosθ0 (輸出有功功率和容性無(wú)功功率） 直軸助磁 →I↑ → Fa ↑ → Fδ ↑ →E ↑ →U ↑ IZs ↑ U↓ U ↑ IUNIONU?定義：額定工作狀態(tài)下的同步發(fā)電機(jī)，保持 IfN、 n1不變時(shí)，卸去負(fù)載后，端電壓變化的數(shù)值用額定電壓的百分?jǐn)?shù)表示。 原因： 零功率負(fù)載時(shí)，磁極漏磁較大，極芯飽和度較高，所需的勵(lì)磁電流 om’om ?????????xxxxpp)~(凸極機(jī)：隱極機(jī)：保梯三角形 △ a’b’c’ 四、轉(zhuǎn)差率法測(cè)定 xd和 xq(不飽和值 ) ?轉(zhuǎn)子開(kāi)路 If=0,電機(jī)由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)到 n≈(98~99)%n 1 ?定子外施電壓（ 2~5)%uN相序與轉(zhuǎn)速一致 Z 線路U圖1247 轉(zhuǎn) 差法試驗(yàn)電路與波形U s = co nst.AVIU f 0UIwtwtwtqdq注： X↑→I↓→線路壓降 ↓→端電壓 U最大 ?????????m a xm inm inm a xIUxIUxqd?計(jì)算 xd和 xq（低壓 →不飽和值 )： ?定子繞組上測(cè)定： umax、 Imin— 定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)軸線與轉(zhuǎn)子直軸重合時(shí) umin、 Imax— 定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)軸線與轉(zhuǎn)子交軸重合時(shí) 167。0039。 e c d a b 注 : cd=oe ad//of 課時(shí)小結(jié) 1. 空載特性實(shí)驗(yàn)及其曲線： 去磁曲線 、 單方向下降 測(cè)量、剩磁 電動(dòng)勢(shì)、曲線修正、空載特性的作用？ 2. 短路特性實(shí)驗(yàn)及其曲線： 電樞反應(yīng)特點(diǎn)、特性曲線特征及原因 3. 零功率因數(shù)特性 曲線形狀？ 電抗三角形 ？各坐標(biāo)意義？實(shí)驗(yàn)法 測(cè)定零功率因數(shù)特性曲線的方法？ 167。39。 將 U=0、 I=Ik代入同步發(fā)電機(jī)的電路方程，忽略電樞電阻 ra，則有： sk XIjE.0. ?可見(jiàn)， Ψ = 900， Ik為純感性負(fù)載 (僅有直軸分量 ) dE 0? 0 I kF f1jI k x sI fF aI kqΨ =900時(shí)為直軸去磁電樞反應(yīng) → Ik↑→ 去磁 ↑→ 磁路不飽和 → 由 E=E0+Ea=jIkxσ可見(jiàn) E ∝ Ik ，且 E ∝ Ф ∝ Fδ， 則 Fδ ∝ Ik， → Fa ∝ Ik → If ∝ Ff=FδFa ∝ Ik 故， 短路特性 Ik=f(If)是條直線 不飽和時(shí)成立 短路實(shí)驗(yàn)步驟： ?將三相電樞繞組出線端短接 ?起動(dòng)原動(dòng)機(jī)將同步發(fā)電機(jī)帶到同步速 n1 ?通入不同的 If，讀取相應(yīng)的短路電流 Ik≤(～ )IN 短路實(shí)驗(yàn)特性討論： ?特性曲線是條直線（磁路不飽和） ?電樞反應(yīng)呈直軸去磁作用（ Ψ =90o） ,Iq=0 ?作用：用于求同步發(fā)電機(jī)的電抗參數(shù) 三、負(fù)載特性： 當(dāng)同步發(fā)電機(jī)電樞電流 I=const、 cosθ =const時(shí)，端電壓 U與勵(lì)磁電流 If的關(guān)系 U=f(If)稱為負(fù)載特性 空載特性 I=0 零功率因數(shù)特性 cosθ=0, I=IN 零功率因數(shù)負(fù)載特性分析 同步發(fā)電機(jī)帶純電感性負(fù)載 （ cosθ=0、 I=IN） 時(shí)的特性 ?相量圖 cosθ=0→ θ=900 → Ψ=90176。 凸極同步發(fā)電機(jī)的分析方法 一、雙反應(yīng)理論 考慮到凸極電機(jī) 氣隙不均勻 性，把電樞反應(yīng)分成直軸和交軸電樞反應(yīng)分別來(lái)處理的方法，就稱為 雙反應(yīng)理論 。 四、 超前 90186。 作用在直軸，是 直軸去磁電樞反應(yīng) 。 四、空載電動(dòng)勢(shì)相量 ??? 000 EE A????? 1 2 000 EE B???? 1 2 000 EE C?0110 ?? wkfNE?氣隙磁場(chǎng)由轉(zhuǎn)子磁極建立 ?磁通：主磁通和漏磁通 ?主磁路：氣隙、電樞齒、電樞軛、磁極極身、轉(zhuǎn)子軛 五、電壓波形的正弦畸變率 ?定義： 122122322mnmnmmkmmvUUUUUUk???????????額定容量為 10VA到 1MVA的交流發(fā)電機(jī)，其線電壓波形允許的正弦畸變率不超過(guò) 10% 額定容量為 1MVA以上的交流發(fā)電機(jī)，其線電壓波形允許的正弦畸變率不超過(guò) 5% 課時(shí)小結(jié) 1. 同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁可分為哪幾類？ (了解 ) 2. 同步發(fā)電機(jī)空載時(shí)氣隙磁動(dòng)勢(shì) 是定子還是轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的？磁動(dòng)勢(shì)實(shí)際波形是什么波（隱極和凸極）？波形系數(shù)如何定義？ (重點(diǎn) ) 3. 空間矢量和時(shí)間相量的物理意義有何區(qū)別？同步電機(jī)中哪些量是空間矢量，哪些量是時(shí)間相量？何謂 時(shí)空矢量圖 ？同步發(fā)電機(jī)空載時(shí)的時(shí)空矢量圖？ (重點(diǎn) ) 4. 電壓波形正弦畸變率的定義是什么
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