【正文】 電動勢 V1 V2 W2 W1 U1 U2 N S F0m Fam Fm θ F0m 電樞三相 繞組中感應(yīng) E0 Fm 電樞三相 繞組中感應(yīng) E1 E0 在時間上滯后于 E1θ角 F0m 在空間上 滯后于 Fmθ角 － E0 在時間上滯后于 － E1θ角 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 二、三相同步發(fā)電機(jī) 勵磁機(jī) → F0m 旋轉(zhuǎn)的 F0 m和 Φ0 E0 原動機(jī) 電樞三相 繞組中感應(yīng) n0 N S n0 θ 發(fā)電機(jī)運行 N S S N n0 n0 理想空載狀態(tài) V1 V2 W2 W1 U1 U2 N S F0m Fam Fm θ 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 三相同步發(fā)電機(jī)空載運行時 電樞（定子）： I1 (Fam ) = 0 轉(zhuǎn)子每極磁通： Φ0 空載電動勢： E0 = kw1 N1f1 Φ0 或 電樞相電壓： U0P = E0 電樞線電壓（ Y 形聯(lián)結(jié)）： E0 = － kw1 N1f1 Φ0 E0 的頻率： f1 = pn 60 如果： f1 = 50Hz， 則： pn = 3 000 U0L =√3 E0 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 三相同步發(fā)電機(jī)負(fù)載運行時 電樞旋轉(zhuǎn)磁通勢 Fam 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁通勢 F0m 氣隙旋轉(zhuǎn)磁通勢 Fm 同步電動機(jī)中的感應(yīng)電動勢 V1 V2 W2 W1 U1 U2 N S F0m Fam Fm θ F0m 電樞三相 繞組中感應(yīng) E0 Fm 電樞三相 繞組中感應(yīng) E1 E0 在時間上超前于 E1θ角 F0m 在空間上 超前于 Fmθ角 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 三、三相同步電機(jī)的可逆運行 N S n0 n0 θ 電動機(jī)狀態(tài) N S S N n0 n0 理想空載狀態(tài) n0 N S n0 θ 發(fā)電機(jī)運行 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 同步電機(jī)與異步電機(jī)主要結(jié)構(gòu)部件對比：從結(jié)構(gòu)上看，二者定子繞組和定子鐵心完全一樣，而且轉(zhuǎn)子鐵心也也都由導(dǎo)磁材料構(gòu)成，二者的區(qū)別就在于轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。 (3)阻尼繞組和轉(zhuǎn)軸等。 (a)凸極式 (b)隱極式 磁極數(shù)多、直徑大、氣隙不均勻。 水輪發(fā)電機(jī)：由水輪機(jī)作為原動機(jī)，立式安裝、轉(zhuǎn)速低、極對數(shù)多，采用凸極式。 ? 在大型汽輪發(fā)電機(jī)中，為了提高其冷卻效率，往往用氫氣冷卻，但是氫氣與空氣混合后，有爆炸危險，必須有一套控制設(shè)備來保證外界空氣不會滲入到電機(jī)內(nèi)部。發(fā)電機(jī)氫冷系統(tǒng)及氫氣控制裝置應(yīng)能滿足發(fā)電機(jī)充氫、自動補氫、排氫及中間氣體介質(zhì)置換工作的要求，應(yīng)能自動監(jiān)測和保持氫氣的額定壓力、規(guī)定純度、冷氫溫度、干燥度等。 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） ?超群的超導(dǎo)磁體 由于超導(dǎo)材料在超導(dǎo)狀態(tài)下具有零電阻和完全的抗磁性，因此只需消耗極少的電能，就可以獲得 10萬高斯以上的穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場。 超導(dǎo)輸電線路 超導(dǎo)材料還可以用于制作超導(dǎo)電線和超導(dǎo)變壓器，從而把電力幾乎無損耗地輸送給用戶。 三相同步電動機(jī)： PN =√3 UNIN?N ?N 三相同步發(fā)電機(jī)： PN =√3 UNIN?N 4. 額定轉(zhuǎn)速 nN ：額定運行時的轉(zhuǎn)速。 一般： R1＜＜ Xs ，忽略 R1 ，則 U1 =－ E0＋ j Xs I1 2. 等效電路 R1 jXs + U1 － I1 － + E0 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 3. 相量圖 U1 =－ E0＋ (R1＋ jXs ) I1 U1 (a) 電感性 I1 ? R1 I1 jXsI1 － E0 Ψ ? —— 功率因數(shù)角。 很顯然，由于直軸處的氣隙比交軸處小，故直軸磁導(dǎo)比交軸磁導(dǎo)大。 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） F0m V1 V2 W2 W1 U1 U2 N S Fam Fam 如果磁路不飽和： 將 I1 分解為兩個分量。 取 U1 = U1 0o (1) 畫 I1 。 XqI1 U1cos? ※ 電感性時取“－”，電容性時取“＋”。m P2 = T2n 2? 60 = TLn 2? 60 = 30 1 500 W = 4 710 W 2 60 T = 60 Pe 2? n = N 結(jié)論： (1) Pe 使 PeM?。） 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 大連理工大學(xué)電氣工程系 三相同步電動機(jī)功率因數(shù)的調(diào)節(jié) 同步電動機(jī)的主要優(yōu)點 調(diào)節(jié) If → 調(diào)節(jié) cos? → － 90o ＜ ? ＜ 90o (純電容性 ) (純電感性 ) 調(diào)節(jié) If 改變 cos? 的原理 以隱極同步電動機(jī)為例，并忽略 R1 和 T0。 (2) 欠勵磁 當(dāng) If ＜ If0時， I1 (I139。 . 當(dāng)勵磁電流 If 由小到大變化時，定子電流 I1 從大 小 大。還規(guī)定 用戶的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)（ ） ，否則供電部門可以拒絕供電。 O If I1 三、功角特性 功角特性：保持 n、 If 、 U1 不變時， Pe 與 ? 的關(guān)系，即 Pe = f (? ) 。 以避免電網(wǎng)與發(fā)電機(jī)之間產(chǎn)生大的沖擊電流 和在發(fā)電機(jī)軸上產(chǎn)生大的沖擊轉(zhuǎn)矩。 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） a)燈 1滅， 3亮； b)燈 2滅， 3亮； c)燈 3滅， 1亮 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 自同步法 用自同步法進(jìn)行并列操作，是在相序一致的情況下，將勵磁繞組通過適當(dāng)?shù)碾娮瓒探樱儆迷瓌訖C(jī)把發(fā)電機(jī)拖動到接近同步轉(zhuǎn)速 (相差 2％～ 5％ )，在沒有接通勵磁電流的情況下將發(fā)電機(jī)接入電網(wǎng)，再接通勵磁并調(diào)節(jié)勵磁強(qiáng)弱，依靠定子磁場和轉(zhuǎn)子磁場之間的電磁轉(zhuǎn)矩將轉(zhuǎn)子拉入同步轉(zhuǎn)速，并車過程即告結(jié)束。 0 Pe /T θ 90o a T ? T1= T + T0 a 點 ： T1 ? → ? ? → T ?… T1 =T +T0 為止 ， 在 b 點重新穩(wěn)定運行 0??M —— 穩(wěn)定運行區(qū)。 ?M?180176。 I139。 3. 過勵磁 當(dāng) If ＞ If0 時， 發(fā)電機(jī)輸出電感性無功功率； If ? → Q2 ? 。 穩(wěn)定 運行區(qū) 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 振蕩幅度過大，超過穩(wěn)定區(qū)而引起的失步。 = T39。自同步法的優(yōu)點是：操作簡單，方便快捷；缺點是：合閘時有沖擊電流，一般在要求把發(fā)電機(jī)迅速投入電網(wǎng)時采用。 1. 理想同步法 2. 自同步法 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 準(zhǔn)同步法 燈光明暗法 操作步驟： (1)沖轉(zhuǎn) —— 將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速升高到額定轉(zhuǎn)速； (2)投勵 —— 調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵磁電流的大小，使系統(tǒng)側(cè)和待并發(fā)電機(jī)電壓表讀數(shù)相等，頻率表的讀數(shù)相等； (3)用燈光法檢查相序，相序相同 ； (4)將同步表 s接入，繼續(xù)調(diào)整發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，使整步表指針順時針緩慢轉(zhuǎn)動； (5)觀察整步表指針轉(zhuǎn)動情況，當(dāng)指針接近同步點時，迅速合閘，完成并列操作； (6)合閘成功后，將同步表退出。 ※ 上述關(guān)系與同步電動機(jī)的關(guān)系相同。同步電動機(jī)的突出優(yōu)點就是可以通過調(diào)節(jié)勵磁電流來調(diào)節(jié)功率因數(shù)，可以使功率因數(shù)高到 ，在一個工廠中只需要有少數(shù)幾臺大容量恒轉(zhuǎn)速的設(shè)備（例如風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)等）采用同步電動機(jī)，就足以改善全廠的功率因數(shù)。 P2 欠勵 過勵 If0 ＜ cos? =1 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 調(diào)節(jié)同步電動機(jī)的勵磁電流，可改變其定子電流的無功分量和功率因數(shù)，這是同步電動機(jī)一種天賦的可貴特性。 If ? → ? ? ，感性程度 ?。 根據(jù)： Pe = 3 sin? U1E0 Xs 3U1I1cos? ? 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 可得如下關(guān)系： E0 sinθ = 常數(shù) I1cos? = 常數(shù) 另一方面 : 因此，改變 If 而使 E0 改變時， I θ 和 ? 均要改變。 (3) 功角特性與矩角特性 不再是正弦波。m 60 4 1 500 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 三相同步電動機(jī)的運行特性 運行特性 當(dāng) U1 = UN ， f1 = fN ， If = 常數(shù)時， I1 、 T、 ? 、 ? = f (P2) 的關(guān)系。當(dāng)定子加額定電壓 UN = 380 V，轉(zhuǎn)子加負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TL = 30 N (3) 畫 (－ EQ) ，確定 (－ E0)的方位。 E0 = － kw1 N1f1 Φ0 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 1. 基本方程式 ＋ U1 － I1 Uf → If→ F0m→ Φ0→ E0 U1 → I1 → Id → Iq → Fad → Faq → Φad