【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 E0 Fm 電樞三相 繞組中感應 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 勵磁機 → F0m 旋轉的 F0 m和 Φ0 E0 原動機 電樞三相 繞組中感應 n0 N S n0 θ 發(fā)電機運行 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)電機空載運行時 電樞（定子）： I1 (Fam ) = 0 轉子每極磁通： Φ0 空載電動勢： E0 = kw1 N1f1 Φ0 或 電樞相電壓： U0P = E0 電樞線電壓（ Y 形聯結）： 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)電機負載運行時 電樞旋轉磁通勢 Fam 轉子旋轉磁通勢 F0m 氣隙旋轉磁通勢 Fm 同步電動機中的感應電動勢 V1 V2 W2 W1 U1 U2 N S F0m Fam Fm θ F0m 電樞三相 繞組中感應 E0 Fm 電樞三相 繞組中感應 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、三相同步電機的可逆運行 N S n0 n0 θ 電動機狀態(tài) N S S N n0 n0 理想空載狀態(tài) n0 N S n0 θ 發(fā)電機運行 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 同步電機與異步電機主要結構部件對比：從結構上看，二者定子繞組和定子鐵心完全一樣，而且轉子鐵心也也都由導磁材料構成，二者的區(qū)別就在于轉子結構。 (3)阻尼繞組和轉軸等。 (a)凸極式 (b)隱極式 磁極數多、直徑大、氣隙不均勻。 水輪發(fā)電機：由水輪機作為原動機，立式安裝、轉速低、極對數多，采用凸極式。 ? 在大型汽輪發(fā)電機中，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，必須有一套控制設備來保證外界空氣不會滲入到電機內部。發(fā)電機氫冷系統(tǒng)及氫氣控制裝置應能滿足發(fā)電機充氫、自動補氫、排氫及中間氣體介質置換工作的要求，應能自動監(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） ?超群的超導磁體 由于超導材料在超導狀態(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)強磁場。 超導輸電線路 超導材料還可以用于制作超導電線和超導變壓器，從而把電力幾乎無損耗地輸送給用戶。 三相同步電動機： PN =√3 UNIN?N ?N 三相同步發(fā)電機： PN =√3 UNIN?N 4. 額定轉速 nN ：額定運行時的轉速。 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 ? —— 功率因數角。 很顯然，由于直軸處的氣隙比交軸處小，故直軸磁導比交軸磁導大。 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） 大連理工大學電氣工程系 三相同步電動機功率因數的調節(jié) 同步電動機的主要優(yōu)點 調節(jié) If → 調節(jié) cos? → － 90o ＜ ? ＜ 90o (純電容性 ) (純電感性 ) 調節(jié) If 改變 cos? 的原理 以隱極同步電動機為例，并忽略 R1 和 T0。 (2) 欠勵磁 當 If ＜ If0時， I1 (I139。 . 當勵磁電流 If 由小到大變化時，定子電流 I1 從大 小 大。還規(guī)定 用戶的功率因數應達到相應的標準（ ） ，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 ? 的關系，即 Pe = f (? ) 。 以避免電網與發(fā)電機之間產生大的沖擊電流 和在發(fā)電機軸上產生大的沖擊轉矩。 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 用自同步法進行并列操作，是在相序一致的情況下，將勵磁繞組通過適當的電阻短接，再用原動機把發(fā)電機拖動到接近同步轉速 (相差 2％～ 5％ )，在沒有接通勵磁電流的情況下將發(fā)電機接入電網，再接通勵磁并調節(jié)勵磁強弱，依靠定子磁場和轉子磁場之間的電磁轉矩將轉子拉入同步轉速，并車過程即告結束。 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 If ＞ If0 時， 發(fā)電機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)電機迅速投入電網時采用。 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） 準同步法 燈光明暗法 操作步驟： (1)沖轉 —— 將發(fā)電機轉子轉速升高到額定轉速； (2)投勵 —— 調節(jié)發(fā)電機勵磁電流的大小，使系統(tǒng)側和待并發(fā)電機電壓表讀數相等，頻率表的讀數相等； (3)用燈光法檢查相序，相序相同 ； (4)將同步表 s接入，繼續(xù)調整發(fā)電機轉子轉速，使整步表指針順時針緩慢轉動； (5)觀察整步表指針轉動情況，當指針接近同步點時，迅速合閘，完成并列操作； (6)合閘成功后，將同步表退出。 ※ 上述關系與同步電動機的關系相同。同步電動機的突出優(yōu)點就是可以通過調節(jié)勵磁電流來調節(jié)功率因數，可以使功率因數高到 ，在一個工廠中只需要有少數幾臺大容量恒轉速的設備（例如風機、水泵、壓縮機等）采用同步電動機，就足以改善全廠的功率因數。 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） 調節(jié)同步電動機的勵磁電流，可改變其定子電流的無功分量和功率因數，這是同步電動機一種天賦的可貴特性。 If ? → ? ? ，感性程度 ?。 根據： Pe = 3 sin? U1E0 Xs 3U1I1cos? ? 電氣工程與自動化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 可得如下關系： E0 sinθ = 常數 I1cos? = 常數 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） 三相同步電動機的運行特性 運行特性 當 U1 = UN ， f1 = fN ， If = 常數時， I1 、 T、 ? 、 ? = f (P2) 的關系。當定子加額定電壓 UN = 380 V，轉子加負載轉矩 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