發(fā)電機講義(勵磁方式部分)(編輯修改稿)
2025-05-14 00:06 本頁面
【文章內容簡介】 后于 90176。電角度 (處于相鄰一對磁極的中性線位置，稱為交軸，用q 表示)，和 之間的相位差y由負載性質決定，和重合。 利用時空相量圖() ，可以方便地分析不同負載情況時同步發(fā)電機電樞反應的情況。y=0或者180度此時和Ff之間的夾角為90度或者270度 ，即二者正交，轉子磁勢作用在直軸上，而電樞磁勢作用在交軸上，電樞反應的結果使得合成磁勢的軸線位置產生一定的偏移，幅值發(fā)生一定的變化。這種作用在交軸上的電樞反應稱為交軸電樞反應，簡稱交磁作用。y=90此時與之間的夾角為180度 ，即二者反相，轉子磁勢和電樞磁勢一同作用在直軸上，方向相反，電樞反應為純去磁作用，合成磁勢的幅值減小，這一電樞反應稱為直軸去磁電樞反應。y=90此時與之間的夾角為0 ，即二者同相，轉子磁勢和電樞磁勢一同作用在直軸上，方向相同，電樞反應為純增磁作用，合成磁勢的幅值加大，這一電樞反應稱為直軸增磁電樞反應。同步電抗和電樞反應電抗當三相對稱電樞電流流過電樞繞組時，將產生旋轉的電樞磁勢，將在電機內部產生跨過氣隙的電樞反應磁通和不通過氣隙的漏磁通，和將分別在電樞各相繞組中感應出電樞反應電勢 和漏磁電勢。與電樞電流的大小成正比(不計飽和)，比例常數(shù)稱為電樞反應電抗?？紤]到相位關系后，每相電樞反應電勢為： ?。?63) 電樞反應電抗的大小和電樞反應磁通所經過磁路的磁阻成反比，磁阻與電樞磁勢軸線的位置有關。對于凸極電機而言，當和重合時，經過直軸氣隙和鐵心而閉合（這條磁路稱為直軸磁路）， 所示。此時由于直軸磁路中的氣隙較短，磁阻較小，所以電樞反應電抗就較大。當和正交時，即和磁極的軸線垂直時， 經過交軸氣隙和鐵心而閉合（這條磁路稱為交軸磁路）。此時由于交軸磁路中的氣隙較長，磁阻較大，所以電樞反應電抗就較小。一般情況下，和之間的夾角由負載的性質決定，為 90+y，的流通路徑介于直軸磁路和交軸磁路之間，電樞反應電抗的大小也就介于最大和最小之間。 由于和之間的夾角受制于內功率因數(shù)角(即負載的性質)，不同負載時，和之間的夾角不同，對應的也就不同，這給分析問題帶來了諸多不便。為了解決這一問題，人們采用了正交分解法和疊加原理，將看成是其直軸分量和交軸分量的疊加，并認為單獨激勵直軸電樞反應磁通 ，其流通路徑為直軸磁路，對應有一個固定的直軸電樞反應電抗 ,并在定子每相繞組中產生直軸電樞反應電勢 ；單獨激勵交軸電樞反應磁通 ，其流通路徑為交軸磁路，對應有一個固定的交軸電樞反應電抗，并在電樞每相繞組中產生交軸電樞反應電勢。電樞繞組總的電樞反應電勢可以寫為 (164) 考慮到漏磁通引起的漏抗電勢=j(為電樞繞組的漏電抗)后，電樞繞組中由電樞電流引起的總的感應電勢為 (165) 其中=+定義為直軸同步電抗，=Xaq+定義為交軸同步電抗。 對于隱極電機來說，由于電樞為圓柱體，忽略轉子齒槽分布所引起的氣隙些微不均勻后，可以認為隱極電機直軸磁路和交軸磁路的磁阻相等，直軸和交軸電樞反應電抗相等，即== ，結合=+，并代入式(165)可得 (166) 式中,定義為隱極電機的同步電抗。 由定義可知，同步電抗包括兩部分：電樞繞組的漏電抗和電樞反應電抗。在實用上，常將二者作為一個整體參數(shù)來處理，這樣便于分析和測量。一般情況下(y為任意角度時)，可將分解為直軸分量 和交軸分量 ，產生直軸電樞磁勢F ，與同相或反相，起增磁或者去磁作用；產生交軸電樞磁勢，與正交，起交磁作用。同步發(fā)電機電勢方程式和相量圖電勢方程式◇負載以后，同步發(fā)電機的電樞繞組中存在以下電勢： ①由勵磁磁通產生的勵磁電勢； ②由電樞反應磁通產生的電樞反應電勢； ③由電樞繞組漏磁通產生的漏磁電勢 ?！ ∮捎陔姌欣@組的電阻很小，如果忽略電阻壓降，則每相感應電勢總和即為發(fā)電機的端電壓，用方程式表示為 (167) ◇對于凸極電機來說,+=jj,其方程式可表示為 =+j+j (168) ◇對于隱極電機來說，+=j，其方程式可表示為 =+j (169) 隱極發(fā)電機電勢相量圖◇在同步電機理論中，用電勢相量圖來進行分析是十分重要和方便的方法。在作相量圖時，我們認為發(fā)電機的端電壓，電樞電流，負載功率因數(shù)角以及同步電抗為已知量，最終可以根據(jù)方程式求得勵磁電勢?！ ?，隱極電機相量圖可按以下步驟作出： ① 在水平方向作出相量 ； ② 根據(jù)j角找出的方向并作出相量 ； ③ 在的尾端，加上相量j，它超前于 90176。； ?、?作出由的首端指向j 尾端的相量，該相量便是凸極發(fā)電機電勢相量圖 ◇對于凸極電機來說，需要首先將分解為和，然后才能根據(jù)方程式(168)作出其電勢相量圖。由于與同方位，與正交，只要找出的方位，就可以方便地將分解為和?！蠓匠淌?168)兩邊同時加上j()，即： 上式左邊的相量j() 顯然與處于同一方位，而右邊的相量+j 可以很方便地求得，這樣就找到了的方位。，凸極電機的相量圖可按下述步驟作出。在水平方位作出相量，錯開j角作出 ； ② 在的尾端，加上相量j ，它超前于90176。電角度，經過首端和j 尾端的直線就確定了 的方位，也即確定了q軸，與q軸正交的方位即為d軸； ?、?將在正交分解為和； ④ 根據(jù)方程式(168) 即可作出。 ◇電勢相量圖很直觀地顯示了同步電機各個相量之間的數(shù)值關系和相位關系，對于分析和計算同步電機的許多問題有較大的幫助作用。 對于凸極電機來說， (1610) 而對于隱極電機來說，有 (1611) 以上兩式在分析同步電機問題經常用到。同步發(fā)電機的負載特性和電抗測定短路特性◆同步發(fā)電機運行于同步轉速時，將電樞繞組三相的端點持續(xù)短路然后加上勵磁電流，稱為短路運行。這時端電壓U =0 ，如果改變勵磁電流 ，則電樞短路電流的有效值也改變。短路特性就是指二者之間的關系：=f() 。 ◆短路運行時， 和勵磁電勢 之間的相位差y 僅受同步電抗和繞組本身電阻的制約，在忽略繞組電阻時，將滯后于90電角度，交軸分量=0 ，其電樞反應表現(xiàn)為純去磁作用。 ◆ 去磁作用減少了電機中的磁通，磁路處于不飽和狀態(tài)，勵磁電勢和勵磁電流之間在數(shù)量上呈線性關系。由于短路電流=j/ ，所以和勵磁電流在數(shù)量也呈線性關系，短路特性就是一條通過原點的直線?！ ?可見，穩(wěn)
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