【正文】 1 － EQ Iq jXq Iq － E0 U1 I1 ? R1I1 － EQ Iq Id － E0 (c) 電容性 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） U1 I1 jXqI1 － EQ Id Iq jXq Iq － E0 ? 忽略 R1 時的相量圖 (簡化相量圖 ) (a) 電感性 jXq Iq U1 I1 jXqI1 － EQ Iq Id － E0 (b) 電阻性 U1 =－ EQ ＋ jXq I1 U1 =－ E0＋ jXd Id＋ jXq Iq － EQ jXq Iq － E0 U1 I1 ? jXqI1 Id Iq Ψ θ (c) 電容性 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 由相量圖求得 Ψ = ? 177。m T0 = T－ T2 = ( － 30 ) N ∝ E0 ，當轉(zhuǎn)子有勵磁即 If ≠0 時存在。 Pe 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 為了結(jié)構(gòu)上的簡單，在某些小容量同步電動機的轉(zhuǎn)子上不安放直流勵磁繞組，因此轉(zhuǎn)子就不能產(chǎn)生磁場，感應(yīng)電勢 此時電動機的電磁功率并不為零，仍有 00 ?E?2s i n)11(23 21dqe XXUP ?? 有了電磁功率就有電磁轉(zhuǎn)矩，因此轉(zhuǎn)子沒有勵磁的凸極同步電動機也能旋轉(zhuǎn)。 a a jXsI1 I139。 b b － E0 jXsI1 I1 ? θ I1 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 通常同步電動機多在過勵狀態(tài)下運行，以便從電網(wǎng)吸收超前電流（即向電網(wǎng)輸出滯后電流），改善電網(wǎng)的功率因數(shù)。 據(jù)報道，我國每年因無功分量過大造成的線損高達 15%左右，折成可變線損電量約為 1200億 kwh，如果用無功補償將電網(wǎng)功率因數(shù)從 ，則每年可降低線損約 240億 kwh。 調(diào)節(jié) If，使 I1L= IN、 ? = ?N、 U1L = UN 時， If = IfN。 (4) 提高電能供應(yīng)的質(zhì)量。 燈光法又稱為理想整步法。 同步發(fā)電機能否穩(wěn)定運行取決于它工作在什么區(qū)域，這種穩(wěn)定稱為 靜態(tài)穩(wěn)定 。 I1與 U1 同相， U1 E0 I1 jXsI1 E039。 ) 超前于 U1， I1 ( I1 ) 滯后于 U1， 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 練 習 題 ? ? ? ? ? ? * 以教師畫勾的題為準。 4. 過載能力 ?MP = P2M PN = ~ 3. 動態(tài)穩(wěn)定 阻尼繞組抑制振蕩原理：正常運行時，阻尼繞組與轉(zhuǎn)子一起同步旋轉(zhuǎn)，與旋轉(zhuǎn)磁場沒有相對運動，不會感應(yīng)電勢；當轉(zhuǎn)子在穩(wěn)定工作點振蕩時，阻尼繞組便會產(chǎn)生感應(yīng)電勢和感應(yīng)電流，該電流與磁場相互作用產(chǎn)生的電磁力與轉(zhuǎn)子的振蕩方向相反，因而可以抑制振蕩。 點 ： T1 ? → ? ?→ T ? 1. 有功功率的調(diào)節(jié)方法 調(diào)節(jié) 進水量 進汽量 → T1(P1) ? → T1 ＞ T +T0 → n? → ? ? → T ?→ T1 =T +T0為止，重新在 n = n0下穩(wěn)定運行。 燈光法檢查相序 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） B 燈光旋轉(zhuǎn)法 (看動畫 ) 參看圖 (b) ，燈 1跨接于 A1B，燈 2 跨接于 B1A，燈 3 跨接于 C1C。 (2) 減少發(fā)電廠備用機組的容量。因而只要調(diào)節(jié)電機的直流勵磁電流，使其呈過勵狀態(tài)，即能向電網(wǎng)輸出無功，從而達到提高低壓網(wǎng)功率因數(shù)的目的。而同步電動機在過勵時，能夠從電網(wǎng)吸入超前電流。 I1 (I1) 超前于 U1， U1 jXsI1 － E0 － E039。 當 If ? → E0 ? → θ?。 —— 附加分量。 ＋ Pe T = T ?＋ T ? Pe = 3E0 I1cosΨ 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 討論： (1) 3U1E0 Xd Pe39。求 P Pe、 P PCu、 P0 和 T T、 T0 。 (5) 畫 j Xd Id 和 j Xq Iq 。 Eaq =－ jXaq Iq E0 ??E? ??Ead ??Eaq ?? 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） E? =－ jXσI1 I1 = Id＋ Iq U1 =－ E0 ＋ j Xad Id＋ j Xaq Iq＋ j XσI1＋ R1I1 =－ E0＋ j (Xad＋ X?) Id＋ j (Xaq＋ X?) Iq＋ R1I1 U1 =－ E0＋ jXd Id＋ jXq Iq＋ R1I1 ※ Xd = Xad＋ X? —— 直軸同步電抗。 分析方法：采用 雙反應(yīng)原理 。 ? Ψ 容性取正 感性取負 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） U1 =－ E0＋ jXs I1 (a) 電 感性 U1 I1 jXsI1 － E0 如果忽略 R1 ，則有 同樣有關(guān)系 Ψ = ? 177。 U1 =－ E0－ Ea－ E?＋ R1I1 疊加定理 忽略磁路飽和 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 在同樣大小電流情況下 ,如果 越大，電樞反應(yīng)電勢也越大，表示著電樞磁勢所產(chǎn)生的電樞磁通很強。 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 圖： 75m 、 云電英納超導(dǎo)電纜公司也于 2022年完成 33m長、 35kV/2kA 高溫超導(dǎo)交流電纜的開發(fā)，安裝在云南普吉變電站中運行。超導(dǎo)發(fā)電機的單機發(fā)電容量比常規(guī)發(fā)電機提高 5～ 10倍，達 1萬兆瓦，而體積卻減少 1/2，整機重量減輕 1/3，發(fā)電效率提高 50％?，F(xiàn)各國研制的超導(dǎo)發(fā)電機大多數(shù)是前者 。 三、冷卻系統(tǒng) 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 同步發(fā)電機水系統(tǒng) 定子繞組導(dǎo)線采用空心與實心導(dǎo)線的組合形式，冷卻水進入發(fā)電機勵端的匯水總管，經(jīng)定子繞組空心導(dǎo)線，冷卻定子繞組，然后，從汽端匯水總管流出，經(jīng)水箱、水泵、水冷器、過濾器重新回到發(fā)電機勵端的匯水總管。 由于這種勵磁系統(tǒng)取消了集電環(huán)和電刷裝置，故又稱為無刷勵磁系統(tǒng)。 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） (a)凸極式 (b)隱極式 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 區(qū)別：對于高速旋轉(zhuǎn)的同步電機，在轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)上，我們采用隱極式，而對于低速旋轉(zhuǎn)的電機，由于轉(zhuǎn)子的圓周速度較低，離心力較小，故采用制造簡單、勵磁繞組集中安放的凸極式結(jié)構(gòu)。 對稱三相繞組。 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） * 微型同步電動機 三相同步發(fā)電機的運行特性 三相同步電機的基本結(jié)構(gòu) 三相同步電機的工作原理 第 5 章 同步電機的基本理論 三相同步電機的基本結(jié)構(gòu) 三相同步電動機的運行分析 三相同步電動機的功率和轉(zhuǎn)矩 三相同步電動機的的運行特性 三相同步電動機功率因數(shù)的調(diào)節(jié) 三相同步發(fā)電機的運行分析 三相同步發(fā)電機的功率和轉(zhuǎn)矩 同步發(fā)電機與電網(wǎng)的并聯(lián)運行 三相同步電機的工作原理 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） V1 V2 W2 W1 U1 U2 N S 三相同步電機的工作原理 定子 + Uf － If 轉(zhuǎn)子 勵磁 繞組 一、三相同步電動機 定子 旋轉(zhuǎn)磁場。 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 一、主要部件 1. 定子（電樞） 由硅鋼片疊成。 主要用于大型汽輪發(fā)電機。 2. 靜止整流器勵磁 交流勵磁機 → 整流 → 直流電 3. 旋轉(zhuǎn)整流器勵磁 交流勵磁機 → 整流 → 直流電 → 勵磁繞組。所采用的冷卻介質(zhì)一般有氫氣 及水等。所謂超導(dǎo)發(fā)電機是指常規(guī)發(fā)電機的勵磁繞組導(dǎo)線采用超導(dǎo)體或勵磁繞組與電樞繞組均采用超導(dǎo)體的發(fā)電機后者又叫做全超導(dǎo)發(fā)電機。 超導(dǎo)發(fā)電機 在電力領(lǐng)域，利用超導(dǎo)線圈磁體可以將發(fā)電機的磁場強度提高到 5萬～ 6萬高斯，并且?guī)缀鯖]有能量損失，這種發(fā)電機便是交流超導(dǎo)發(fā)電機。有專家預(yù)測，按現(xiàn)在的電價和用電量計算，如果我國輸電線路全部采用超導(dǎo)電纜，則每年可節(jié)約 400億元。 三相同步電動機的運行分析 R1I1 E? ?? 漏磁通 E1 ??E? ?? 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） (勵磁電動勢不變 ) (電樞反應(yīng)電動勢隨負載變化 ) 如果不計磁路飽和，則 Uf → If → F0m → Φ0 U1 → I1 → Fam → E0 → Φa → Ea ?? → E? R1I1 E1= E0 + Ea U1 =－ E1+(R1 ＋ j X? )I1 Ea =－ j Xa I1 ※ Xa —— 電樞反應(yīng)電抗。 ≈－ E1（忽略 R1 和 X?） (b) 電阻性 U1 I1 － E0 j