發(fā)電機(jī)講義(勵(lì)磁方式部分)(編輯修改稿)
2025-05-14 00:06 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 后于 90176。電角度 (處于相鄰一對(duì)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(fù)載性質(zhì)決定，和重合。 利用時(shí)空相量圖() ，可以方便地分析不同負(fù)載情況時(shí)同步發(fā)電機(jī)電樞反應(yīng)的情況。y=0或者180度此時(shí)和Ff之間的夾角為90度或者270度 ，即二者正交，轉(zhuǎn)子磁勢(shì)作用在直軸上，而電樞磁勢(shì)作用在交軸上，電樞反應(yīng)的結(jié)果使得合成磁勢(shì)的軸線位置產(chǎn)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(yīng)稱為交軸電樞反應(yīng)，簡(jiǎn)稱交磁作用。y=90此時(shí)與之間的夾角為180度 ，即二者反相，轉(zhuǎn)子磁勢(shì)和電樞磁勢(shì)一同作用在直軸上，方向相反，電樞反應(yīng)為純?nèi)ゴ抛饔?，合成磁?shì)的幅值減小，這一電樞反應(yīng)稱為直軸去磁電樞反應(yīng)。y=90此時(shí)與之間的夾角為0 ，即二者同相，轉(zhuǎn)子磁勢(shì)和電樞磁勢(shì)一同作用在直軸上，方向相同，電樞反應(yīng)為純?cè)龃抛饔?，合成磁?shì)的幅值加大，這一電樞反應(yīng)稱為直軸增磁電樞反應(yīng)。同步電抗和電樞反應(yīng)電抗當(dāng)三相對(duì)稱電樞電流流過電樞繞組時(shí)，將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的電樞磁勢(shì)，將在電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生跨過氣隙的電樞反應(yīng)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(yīng)出電樞反應(yīng)電勢(shì) 和漏磁電勢(shì)。與電樞電流的大小成正比(不計(jì)飽和)，比例常數(shù)稱為電樞反應(yīng)電抗?？紤]到相位關(guān)系后，每相電樞反應(yīng)電勢(shì)為： ?。?63) 電樞反應(yīng)電抗的大小和電樞反應(yīng)磁通所經(jīng)過磁路的磁阻成反比，磁阻與電樞磁勢(shì)軸線的位置有關(guān)。對(duì)于凸極電機(jī)而言，當(dāng)和重合時(shí)，經(jīng)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(shí)由于直軸磁路中的氣隙較短，磁阻較小，所以電樞反應(yīng)電抗就較大。當(dāng)和正交時(shí)，即和磁極的軸線垂直時(shí)， 經(jīng)過交軸氣隙和鐵心而閉合（這條磁路稱為交軸磁路）。此時(shí)由于交軸磁路中的氣隙較長(zhǎng)，磁阻較大，所以電樞反應(yīng)電抗就較小。一般情況下，和之間的夾角由負(fù)載的性質(zhì)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(yīng)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(nèi)功率因數(shù)角(即負(fù)載的性質(zhì))，不同負(fù)載時(shí)，和之間的夾角不同，對(duì)應(yīng)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(rèn)為單獨(dú)激勵(lì)直軸電樞反應(yīng)磁通 ，其流通路徑為直軸磁路，對(duì)應(yīng)有一個(gè)固定的直軸電樞反應(yīng)電抗 ,并在定子每相繞組中產(chǎn)生直軸電樞反應(yīng)電勢(shì) ；單獨(dú)激勵(lì)交軸電樞反應(yīng)磁通 ，其流通路徑為交軸磁路，對(duì)應(yīng)有一個(gè)固定的交軸電樞反應(yīng)電抗，并在電樞每相繞組中產(chǎn)生交軸電樞反應(yīng)電勢(shì)。電樞繞組總的電樞反應(yīng)電勢(shì)可以寫為 (164) 考慮到漏磁通引起的漏抗電勢(shì)=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(yīng)電勢(shì)為 (165) 其中=+定義為直軸同步電抗，=Xaq+定義為交軸同步電抗。 對(duì)于隱極電機(jī)來說，由于電樞為圓柱體，忽略轉(zhuǎn)子齒槽分布所引起的氣隙些微不均勻后，可以認(rèn)為隱極電機(jī)直軸磁路和交軸磁路的磁阻相等，直軸和交軸電樞反應(yīng)電抗相等，即== ，結(jié)合=+，并代入式(165)可得 (166) 式中,定義為隱極電機(jī)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(yīng)電抗。在實(shí)用上，常將二者作為一個(gè)整體參數(shù)來處理，這樣便于分析和測(cè)量。一般情況下(y為任意角度時(shí))，可將分解為直軸分量 和交軸分量 ，產(chǎn)生直軸電樞磁勢(shì)F ，與同相或反相，起增磁或者去磁作用；產(chǎn)生交軸電樞磁勢(shì)，與正交，起交磁作用。同步發(fā)電機(jī)電勢(shì)方程式和相量圖電勢(shì)方程式◇負(fù)載以后，同步發(fā)電機(jī)的電樞繞組中存在以下電勢(shì)： ①由勵(lì)磁磁通產(chǎn)生的勵(lì)磁電勢(shì)； ②由電樞反應(yīng)磁通產(chǎn)生的電樞反應(yīng)電勢(shì)； ③由電樞繞組漏磁通產(chǎn)生的漏磁電勢(shì) ?！ ∮捎陔姌欣@組的電阻很小，如果忽略電阻壓降，則每相感應(yīng)電勢(shì)總和即為發(fā)電機(jī)的端電壓，用方程式表示為 (167) ◇對(duì)于凸極電機(jī)來說,+=jj,其方程式可表示為 =+j+j (168) ◇對(duì)于隱極電機(jī)來說，+=j，其方程式可表示為 =+j (169) 隱極發(fā)電機(jī)電勢(shì)相量圖◇在同步電機(jī)理論中，用電勢(shì)相量圖來進(jìn)行分析是十分重要和方便的方法。在作相量圖時(shí)，我們認(rèn)為發(fā)電機(jī)的端電壓，電樞電流，負(fù)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(lì)磁電勢(shì)。 ◇，隱極電機(jī)相量圖可按以下步驟作出： ?、?在水平方向作出相量 ； ?、?根據(jù)j角找出的方向并作出相量 ； ?、?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(jī)電勢(shì)相量圖 ◇對(duì)于凸極電機(jī)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(shì)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(shí)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(jī)的相量圖可按下述步驟作出。在水平方位作出相量，錯(cuò)開j角作出 ； ?、?在的尾端，加上相量j ，它超前于90176。電角度，經(jīng)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； ?、?根據(jù)方程式(168) 即可作出。 ◇電勢(shì)相量圖很直觀地顯示了同步電機(jī)各個(gè)相量之間的數(shù)值關(guān)系和相位關(guān)系，對(duì)于分析和計(jì)算同步電機(jī)的許多問題有較大的幫助作用。 對(duì)于凸極電機(jī)來說， (1610) 而對(duì)于隱極電機(jī)來說，有 (1611) 以上兩式在分析同步電機(jī)問題經(jīng)常用到。同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載特性和電抗測(cè)定短路特性◆同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行于同步轉(zhuǎn)速時(shí)，將電樞繞組三相的端點(diǎn)持續(xù)短路然后加上勵(lì)磁電流，稱為短路運(yùn)行。這時(shí)端電壓U =0 ，如果改變勵(lì)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(guān)系：=f() 。 ◆短路運(yùn)行時(shí)， 和勵(lì)磁電勢(shì) 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(shí)，將滯后于90電角度，交軸分量=0 ，其電樞反應(yīng)表現(xiàn)為純?nèi)ゴ抛饔?。 ?去磁作用減少了電機(jī)中的磁通，磁路處于不飽和狀態(tài)，勵(lì)磁電勢(shì)和勵(lì)磁電流之間在數(shù)量上呈線性關(guān)系。由于短路電流=j/ ，所以和勵(lì)磁電流在數(shù)量也呈線性關(guān)系，短路特性就是一條通過原點(diǎn)的直線。 ◆ 可見，穩(wěn)
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