【正文】 k fI39。0?Ff(If) U0 Ik 0fI?NUfkI39。 在 U＝ UN一點(diǎn)上得到的特性三角形稱為保梯三角形， 對(duì)應(yīng)的漏抗稱為保梯漏抗。（由電樞電流對(duì)應(yīng)的等效勵(lì)磁電流和漏抗壓降Iaxσ構(gòu)成其中的兩條邊） ?可以由空載特性和特性三角形求取零功率因數(shù)負(fù)載特性。 School of Electrical and Engineering , Jiangsu University 0 , , ddU E jI x具有相同相位。 負(fù)載特性 ： n=n1， I =常數(shù)，功率因數(shù) cos?=常數(shù)時(shí)，端電壓 U＝ f（ If）。 School of Electrical and Engineering , Jiangsu University 短路特性曲線 去磁作用減少了電機(jī)中的磁通， 磁路處于不飽和狀態(tài) 電樞磁勢(shì) Fa正比于電樞電流I=Ik 短路特性是一直線 kIEF ?????ka IF ?kaff IFFFI ????????1Ik If 0 U=0 穩(wěn)態(tài)短路時(shí)，電樞反應(yīng)為純?nèi)ゴ抛饔?，電機(jī)的磁通和感應(yīng)電勢(shì)較小，短路電流不大，三相 穩(wěn)態(tài)短路運(yùn)行 沒有危險(xiǎn) School of Electrical and Engineering , Jiangsu University 短路特性的測(cè)定 —— 短路試驗(yàn) 先將三相電樞繞組在出線端處短接，再起動(dòng)原動(dòng)機(jī)將發(fā)電機(jī)帶到同步轉(zhuǎn)速，通入不同數(shù)值的激磁電流 If，讀取每次相應(yīng)的短路電流 Ik，即得同步發(fā)電機(jī)的短路特性。 短路運(yùn)行時(shí)， Ik 滯后于 E0 90o電角度， ?=90o，交軸分量 Iq =0 ，電樞反應(yīng)為 純?nèi)ゴ?作用。 發(fā)電廠通過測(cè)取空載特性來判斷三相繞組的對(duì)稱性以及勵(lì)磁系統(tǒng)的故障。 從 剩磁電動(dòng)勢(shì) School of Electrical and Engineering , Jiangsu University 空載特性的工程應(yīng)用 將設(shè)計(jì)好的電機(jī)的空載特性與常規(guī)空載特性相比較，如果兩者接近，說明電機(jī)設(shè)計(jì)合理，反之，則說明該電機(jī)的 磁路 過于飽和或者材料沒有充分利用。 School of Electrical and Engineering , Jiangsu University 空載特性的實(shí)驗(yàn)測(cè)定 調(diào)節(jié)可變電阻，使激磁電流逐步上升，每次記下 If和 E0的讀數(shù)。 66 同步電機(jī)參數(shù)的測(cè)定 1. 同步發(fā)電機(jī)的空載特性 一、空載特性、短路特性和零功率因數(shù)負(fù)載特性 當(dāng)空載運(yùn)行時(shí)（電樞繞組開路， I=0） ,空載電動(dòng)勢(shì) E0隨轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流 If變化的關(guān)系 。 65 同步發(fā)電機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩方程 （ 1）功率平衡式 同步發(fā)電機(jī)由原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，從轉(zhuǎn)子軸上輸入機(jī)械功率 P1，從定子輸出電功率 P2。 最后把它們的效果 疊加 起來。 分析方法： 把電樞磁勢(shì) 分解 成直軸和交軸兩個(gè)分量 。 最后把它們的效果 疊加 起來。 64 凸極同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行。 ? 氣隙磁導(dǎo) ， 直軸磁導(dǎo)比交軸磁導(dǎo)大， 以 1800電角度為一個(gè)周期。 00 EffaaaI F EI F E??? ? ? ?? ? ? ???E?轉(zhuǎn)子： 定子： F ??計(jì)飽和 ： 二、隱極同步電機(jī)計(jì)及飽和時(shí) 電勢(shì)平衡方程： ? ? aE U I r jx ?? ? ? School of Electrical and Engineering , Jiangsu University 電動(dòng)勢(shì) — 磁動(dòng)勢(shì)圖 注意： 對(duì)隱極電機(jī)，勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)為一梯形波；而電樞磁動(dòng)勢(shì) Fa的幅值則是基波的幅值，因此在 Ff和 Fa矢量相加時(shí)，需要把基波電樞磁動(dòng)勢(shì) Fa乘上換算系數(shù) ka以換算為等效梯形波的作用。在時(shí)空?qǐng)D上，取時(shí)間軸與相繞組軸線（空間軸）重合，則有電流相量與電樞磁勢(shì)“ 同相 ” 重合。 隱極電機(jī)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) ?角找出 的方向并作出相量 ； ③ 在 的尾端，加上相量 、 ； ④ 作出由 的首端指向 尾端的相量，該相量便是 U?I?U? sjIxU? sjIx0E?aIr School of Electrical and Engineering , Jiangsu University 電動(dòng)勢(shì) — 磁動(dòng)勢(shì)圖 ?功角 δ —— E0與 U間的夾角，與功率有關(guān) ?位移角 δi —— 空間矢量 Ff1與 Fδ間的相位角，反映負(fù)載后磁勢(shì)的位移 ?s in0sM xUEP ??i??? School of Electrical and Engineering , Jiangsu University 思考題 123 同步電抗對(duì)應(yīng)于什么磁通 ?為什么說同步電抗是三相電流產(chǎn)生的電抗而它的數(shù)值又是每相值？每相同步電抗與每相繞組本身的激磁電抗有什么區(qū)別 ? 哪些是空間矢量 ?哪些是時(shí)間相量 ?如何理解電流相量與電樞磁勢(shì) “ 同相 ” ? 三相電流通過對(duì)稱三相繞組時(shí)產(chǎn)生電樞磁勢(shì)（為三相合成磁勢(shì)，空間矢量），幅值總是和具有最大電流的相繞組軸線重合。 Eσ—— 漏抗電動(dòng)勢(shì)，可以寫成漏抗壓降形式 E jI x??? ? ?aaE jI x?? School of Electrical and Engineering , Jiangsu University 0 a a a aa s sE U E E I r U j I x j I x I rU I r j I x U j I Z??? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?Xs：為同步電機(jī)的同步電抗， 磁路不飽和時(shí)為常數(shù)。 00 EffaaaI F EI F E??? ? ? ?? ? ? ???E?轉(zhuǎn)子： 定子： 一、不考慮磁飽和 School of Electrical and Engineering , Jiangsu University 按照規(guī)定的參考正方向，電樞繞組 一相的電動(dòng)勢(shì)平衡方程 ： 0 aaE E E U I r?? ? ? ? ?U?I?aE? 0E? ?E?A B C xa為電樞反應(yīng)電抗 電動(dòng)勢(shì)平衡方程 E0—— 空載電勢(shì)，反應(yīng)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的作用 Ea—— 電樞反應(yīng)電勢(shì)，反應(yīng)電樞磁場(chǎng)的作用。 School of Electrical and Engineering , Jiangsu University 167。 不同負(fù)載性質(zhì)時(shí)，電樞磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子電流 產(chǎn)生不同性質(zhì)的電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩 。 School of Electrical and Engineering , Jiangsu University 電樞反應(yīng)是實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵 同步電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，定子繞組開路，沒有負(fù)載電流： 不存在電樞反應(yīng)，不存在由轉(zhuǎn)子到定子的能量傳遞 。 直軸分量 Fad可能是磁化或去磁作用，當(dāng)去磁作用時(shí)，處于過激狀態(tài)。 電樞反應(yīng)的性質(zhì)也隨負(fù)載的變化而變化。 為保持電壓不變，應(yīng)減少勵(lì)磁，即為 欠激狀態(tài)，將輸出電容性無功功率 直軸電樞反應(yīng) d 軸q 軸1fF aFF? 0? a??? I0EaEE?1n School of Electrical and Engineering , Jiangsu University ?為任意角度時(shí)的電樞反應(yīng) 將電樞磁勢(shì)分解為直軸和交軸兩個(gè)分量。 ， cosψ＝ 0， sinψ＝ 1，有功功率等于零，僅 發(fā)出電容性無功功率 ，或吸收電感性無功功率。 轉(zhuǎn)子磁勢(shì)作用在直軸上，電樞磁勢(shì)作用在交軸上，電樞反應(yīng)使合成磁勢(shì)的軸線位置產(chǎn)生一定的偏移，幅值發(fā)生一定的變化。 cosψ＝ 1， sinψ＝ 0，有功功率將從電網(wǎng)輸送到電機(jī) —— 電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài) 。 轉(zhuǎn)子磁勢(shì)和電樞磁勢(shì)均作用在直軸上，方向相反，電樞反應(yīng)為純?nèi)ゴ抛饔茫铣纱艅?shì)的幅值減小 —— 直軸去磁電樞反應(yīng) 。 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 交軸電樞反應(yīng) Fa滯后于 Ff1發(fā)電機(jī) d 軸q 軸1fFaFF?0? a??? I0EaEE?1n School of Electrical and Engineering , Jiangsu University ψ=π/2 時(shí)的電樞反應(yīng)分析 輸出電流滯后于空載電勢(shì) 90176。 ψ＝ 0， cosψ＝ 1， sinψ＝ 0， 不發(fā)出無功功率 。 電樞磁勢(shì)基波 與 勵(lì)磁磁勢(shì) 同轉(zhuǎn)速、同轉(zhuǎn)向、彼此保持相對(duì)靜止。 School of Electrical and Engineering , Jiangsu University 內(nèi)功率因數(shù)角 ψ E0 Ia ? ?解釋：時(shí)間相量 Ia與空間矢量 Fa同向 電樞磁勢(shì) Fa—— 三相電流產(chǎn)生的合成磁勢(shì)，哪一相電流達(dá)最大值，則位置在其繞組的軸線上； A相電流 Ia—— 如 Ia最大，則 Ia在相軸上，此時(shí) Fa正好在交軸上 School of Electrical and Engineering , Jiangsu University 電樞反應(yīng)性質(zhì)（助磁、去磁、交磁） 取決于基波磁勢(shì)與勵(lì)磁磁勢(shì)在空間的相對(duì)位置， 即 決定于電樞電流和勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)之間的相位角。 同步發(fā)電機(jī)負(fù)載以后，電機(jī)內(nèi)部的磁勢(shì)和磁場(chǎng)及繞組中感應(yīng)電勢(shì)將發(fā)生顯著變化，此變化主要由電樞磁勢(shì)的出現(xiàn)所致。 ★兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)的轉(zhuǎn)速均為同步速，且轉(zhuǎn)向一致，二者在空間處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，矢量合成為一個(gè) 合成磁勢(shì) 。 School of Electrical and Engineering , Jiangsu University 3 空載電勢(shì) 三相電勢(shì)對(duì)稱 主磁通 ?0 漏磁通 ?? 只有主磁通才在定子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì) 0 1 1 04 . 4 4 NE fN k?? School of Electrical and Engineering , Jiangsu University 二、 對(duì)稱負(fù)載時(shí)的電樞反應(yīng) ★ 空載時(shí)，只有一個(gè)以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的 勵(lì)磁磁勢(shì) Ff—— 隨軸同轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁勢(shì) (稱為 機(jī)械旋轉(zhuǎn)磁勢(shì) ) ，在電樞繞組中感應(yīng)出三相對(duì)稱交流電勢(shì)，勵(lì)磁電勢(shì)，即空載電勢(shì) E0。 School of Electrical and Engineering , Jiangsu University 轉(zhuǎn)子繞組軸線 兩極間中心線 ? 磁密波 Bf1與定子任一相交鏈的磁通量 ?0是時(shí)間變量， 由 感應(yīng)產(chǎn)生的該相電勢(shì)用 表示 ,當(dāng)定子各相的時(shí)間參考軸都取在各自的相繞組軸線時(shí)， 與 重合。 School of Electrical and Engineering , Jiangsu University 感應(yīng)電勢(shì)的波形和大小與氣隙磁密的分布形狀及幅值大小緊密相關(guān)。極靴以外的氣隙磁通密度減少很快，相鄰兩極中線上的磁通密度為零。如無特殊說明，以后 僅考慮磁通密度的基波分量 fff FFk 1?波形系數(shù)1 空載磁勢(shì) School of Electrical and Engineering , Jiangsu University 2s in4 ????fk（ 2）凸極同步電機(jī)的空載磁勢(shì) ?勵(lì)磁繞組為集中繞組，磁勢(shì)波為 矩形波 對(duì)于凸極發(fā)電機(jī)來說，由于定轉(zhuǎn)子間的 氣隙沿整個(gè)電樞圓周分布不均勻 ， 極面下氣隙較小，磁阻較??；極間氣隙較大，極間磁阻很大。 勵(lì)磁磁勢(shì)在 空間的分布為一個(gè)階梯形 ， 受齒槽的影響 ,氣隙磁密呈現(xiàn)出波動(dòng)變化。磁通分為主磁通和漏磁通。 62 空載和負(fù)載時(shí)同步發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng) 空載運(yùn)行： 原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)在同步轉(zhuǎn)速下運(yùn)行 , 勵(lì)磁繞組通過適當(dāng)?shù)膭?lì)磁電流 , 電樞繞組不帶任何負(fù)載時(shí)的運(yùn)行情況。同步補(bǔ)償機(jī)為 TT系列。 另外同步電動(dòng)機(jī)系列有 TD、 TDL等， TD表示同步電動(dòng)機(jī)，后面的字母指出其主要用途。 舉例： QFS3002 表示容量為 300MW雙水內(nèi)冷 2極汽輪發(fā)電機(jī)。 前兩個(gè)字母表示汽輪發(fā)電機(jī)；第三個(gè)字母表示冷卻方式， Q表示氫外冷， N表示氫內(nèi)冷， S表示雙水內(nèi)冷。 ? 感應(yīng)電勢(shì)的有效值： 0 1 04 . 4 4 NE f N k? ? ? ? ?? 感應(yīng)電勢(shì) 頻率： 感應(yīng)電勢(shì)的頻率決定于同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速 n 和極對(duì)數(shù) p ，即 60pnf ??旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)極性相間，使得感應(yīng)電勢(shì)的極性交變；電樞繞組的對(duì)稱性，保證了感應(yīng)電勢(shì)的三相對(duì)