【正文】 0.)()(???????? ??dI.qI. aI.dd XIj.qd XIj. 這樣，我們就可以作出相應(yīng)的向量圖： qaqdqqdqqqddXIjUXIIjUXIjXIjUXXIjE.........0.)()(??????????qdddqqddqddd XIjXIjXIjXIjUXIjXIjE.......0.???????： ? 在上圖中， 將電壓按 角分解成 及 ，可以求得 ψ 角的計(jì)算式： ? ?sinU?c o sU???c oss i n1UUXItgqa ?? ?dd XIUE ??? c o s0 同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性 ? 同步發(fā)電機(jī)的開路 、 短路及零功率因數(shù)特性都是同步發(fā)電機(jī)的基本特性 ， 通過它們可以求出同步電機(jī)的同步電抗及漏電抗 ， 以確定同步發(fā)電機(jī)的其他特性 。但是很明顯，要做出向量圖還缺 和 兩個(gè)分量。由于凸極電機(jī)中，轉(zhuǎn)子直軸和交軸上的氣隙不等，在分析電樞磁勢(shì)影響時(shí)，必須按照式前面我們所分析的將磁動(dòng)勢(shì)分解成直軸和交軸兩個(gè)分量，然后和處理隱極電機(jī)一樣，不計(jì)及磁路的飽和現(xiàn)象，應(yīng)用迭加原理認(rèn)為它們各自獨(dú)立地產(chǎn)生相應(yīng)的磁通，并在電樞繞組內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。 ...0.UEEE a ??? ?? 將上式整理： ? 如圖所示： sa XIjUE..0.?? ? 在圖中 ， 與 的夾角用 ψ 表示； 與的夾角用 δ 表示； 與 的夾角用 表示 。 隱極同步發(fā)電機(jī)的電勢(shì)方程式： 同步發(fā)電機(jī)在對(duì)稱負(fù)載下運(yùn)行 ， 氣隙中存在著兩種磁勢(shì) ， 即定子上的電樞磁勢(shì)和轉(zhuǎn)子的磁極磁勢(shì) 。 在電阻負(fù)載時(shí) ， 負(fù)載電流增大端電壓下降；在電感負(fù)載時(shí) ， 負(fù)載電流增大端電壓下降的更厲害；在電容負(fù)載時(shí) ， 負(fù)載電流增大時(shí) ， 端電壓不但不下降反而會(huì)上升 。 ?????????XXXXXXaqqaddadXaqX 隱極同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行 ? 負(fù)載電流對(duì)端電壓的影響： 一臺(tái)同步發(fā)電機(jī) ， 保持勵(lì)磁電流和電機(jī)的轉(zhuǎn)速不變 ， 給發(fā)電機(jī)帶上負(fù)載 ， 則發(fā)電機(jī)的端電壓將隨著負(fù)載電流的變化而變化 。 在交軸磁路上 ， 由于氣隙很大 ， 磁阻大 ， 所以 較小 。 磁通 與 分別切割定子繞組而在其中感應(yīng)出電勢(shì) 及 。 aF?s i naad FF ??c o saaq FF ?? 直軸電樞磁勢(shì)固定地作用在直軸磁路上 ，對(duì)應(yīng)于一個(gè)恒定不變的磁阻 ， 產(chǎn)生磁通 。 而不同的磁阻將對(duì)應(yīng)著不同的電抗。 aX sX 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。這樣我們就不能用分析隱極式同樣的方法來分析凸極同步電機(jī)的電抗。所以 或 的大小是隨著磁路飽和程度的改變而改變的。 ? 同步電機(jī)在正常狀態(tài)下工作，磁路略呈飽和。 當(dāng)然，電樞電流除了產(chǎn)生主磁通外，還要產(chǎn)生一定的漏磁通，由于漏磁通也會(huì)交鏈電樞繞組，所以對(duì)應(yīng)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì) aaa XIjE..??aXaXaX?.E?? XIjE a..??? 所以在三相對(duì)稱電流通過電樞繞組后 ，所產(chǎn)生的匝鏈定子繞組的磁通為 （ ? ） ， 兩者在電樞繞組中所產(chǎn)生的全部電勢(shì)為 ? 式中 稱為隱極同步電機(jī)的同步電抗 。 在同樣大小電流情況下 ,如果 越大，電樞反應(yīng)電勢(shì)也越大，表示著電樞磁勢(shì)所產(chǎn)生的電樞磁通很強(qiáng)。 下面我們就來分析他的電抗 。 同步電抗的概念 同步電抗是同步電機(jī)中一個(gè)極為重要的參數(shù) ， 它的大小對(duì)同步電機(jī)的性能有很大影響 ， 因此在未具體研究同步電機(jī)性能以前 ， 先對(duì)同步電抗的概念作一介紹 。 ? 綜合以下分析可以看出：當(dāng)同步發(fā)電機(jī)供給滯后電流時(shí) ， 電樞磁勢(shì)除了一部分產(chǎn)生交軸電樞反應(yīng)外 ， 還有一部分產(chǎn)生直軸去磁電樞反應(yīng)；當(dāng)電電機(jī)供給超前電流時(shí) ， 電樞磁勢(shì)除了一部分產(chǎn)生交軸電樞反應(yīng)外 ， 還有一部分產(chǎn)生直軸增磁電樞反應(yīng) 。 ? 從圖上可以看出： ? 此時(shí)直軸分量電流產(chǎn)生的直軸磁勢(shì)對(duì)主極磁勢(shì)起增磁作用 。 也可以理解為電樞磁勢(shì) 按 ψ 角分解成作用在直軸磁路的磁勢(shì) 及作用在交軸磁路的磁勢(shì) ???????c oss i naqadIIIIqI. .0EaFadFaqF???????c oss i naaqaadFFFF? 2）電流超前電動(dòng)勢(shì)： 即 0176。＞ ψ ＞ 0 此時(shí) ， 可以利用迭加原理 ， 將 分解成兩個(gè)分量 ， 即 與 同相分量；滯后于 90電角度分量 （ 圖 134） ， 它們有如下關(guān)系： aI?0E? qI..0E dI.qda III...?? ? 產(chǎn)生直軸電樞磁勢(shì) ， 對(duì)主磁極起去磁作用 。 一般情況下（ ψ =任意角度時(shí)）的電樞反應(yīng) ： 在這里要注意是電流滯后電動(dòng)勢(shì)還是超前電動(dòng)勢(shì)。 ? 超前 90電角度 （ ψ =90 176。 ? 滯后 90電角度（ ψ =90 176。 ? 在這里需要注意的是：我們習(xí)慣上稱轉(zhuǎn)子磁極軸線為直軸，用 d來進(jìn)行表示，而N， S極之間的中線為交軸，用 q來進(jìn)行表示。 有關(guān)。 電樞反應(yīng)的性質(zhì)取決與電樞磁動(dòng)勢(shì)和主磁場(chǎng)在空間的相對(duì)位置。 電樞反應(yīng)：電樞磁動(dòng)勢(shì)對(duì)主極磁場(chǎng)的影響。 負(fù)載以后 ， 除轉(zhuǎn)子磁勢(shì)外 ， 定子三相電流也產(chǎn)生電樞磁勢(shì) 。 5. 額定頻率 :我國(guó)額定工業(yè)頻率規(guī)定 =50Hz. 310c o s3 ???NNNN IUP ?310c os3 ???NNNNN IUP ??Nf? 6）額定轉(zhuǎn)速： 額定轉(zhuǎn)速即為電機(jī)的同步速，在一定極數(shù)及頻率時(shí)，它的轉(zhuǎn)速是定值。 單位是 KW。 A： 對(duì)于發(fā)電機(jī)而言：輸出的是電功率。 2）額定電流： 流過定子繞組的線電流 。 同步電機(jī)的額定值 同步電機(jī)的額定值有： 1）額定電壓： 是指在正常運(yùn)行時(shí)，按照制造廠的規(guī)定，定子三相繞組上的 線電壓 。例如采用空心導(dǎo)體（如圖），冷卻介質(zhì)直接在導(dǎo)體中流通而把熱量帶走，這樣能更有效地降低電機(jī)的溫升。 ? 1）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，是氫氣與空氣混合后，有爆炸危險(xiǎn)，必須有一套控制設(shè)備來保證外界空氣不會(huì)滲入到電機(jī)內(nèi)部。 ? 冷卻問題簡(jiǎn)述 ： ? 在中、小型電機(jī)中，都采用空氣作為冷卻介質(zhì)。 汽輪發(fā)電機(jī)：轉(zhuǎn)速高，采用隱極式。 區(qū)別：對(duì)于高速旋轉(zhuǎn) 的同步電機(jī)，在轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)上，我們采用隱極式，而對(duì)于低速旋轉(zhuǎn)的電機(jī)，由于轉(zhuǎn)子的圓周速度較低，離心力較小，故采用制造簡(jiǎn)單、勵(lì)磁繞組集中安放的凸極式結(jié)構(gòu)。 見圖： 1）凸極式：有上圖可見，轉(zhuǎn)子有明顯的突出的磁極，氣隙分布不均勻。 ? 如圖所示： 轉(zhuǎn)子： 同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子有兩種結(jié)構(gòu)型式 ， 即凸極式和隱極式 。 ? 同步電機(jī)的定子鐵芯是由硅鋼片沖制后疊裝而成。 同步電機(jī)的主要結(jié)構(gòu) ? 與感應(yīng)電機(jī)一樣 ， 同步電機(jī)也是由定子及轉(zhuǎn)子兩大部分所組成 ， 定子上有三相交流繞組；轉(zhuǎn)子上則有勵(lì)磁繞組 ， 通入直流電流后 ， 能產(chǎn)生磁場(chǎng) 。 第四篇 同步電機(jī) 第 12章 同步電機(jī)的基本工作原理和主要結(jié)構(gòu) 同步電機(jī)的基本工作原理 : 我們有了前面對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，再這里我們就直接從同步電機(jī)的基本工作原理入手 。 ? 如圖所示： 感應(yīng)電勢(shì)由電勢(shì)的頻率 、 電勢(shì)的波形和電勢(shì)的大小三個(gè)基本要素所決定 。 ? 定子： ? 同步電機(jī)的定子有時(shí)也稱為電樞 ， 由定子鐵芯 、 電樞三相繞組 、 機(jī)座和端蓋等部件所組成 。當(dāng)大型同步電機(jī)沖片外圓的直徑大于 1m時(shí)，由于材料標(biāo)準(zhǔn)尺寸的限制，必須做成 扇形沖片，然后按圓周拼合起來疊裝而成。 這是根據(jù)定轉(zhuǎn)子之間的氣隙的分布情況來定義的 。 2）隱極式：轉(zhuǎn)子作成圓柱形，氣隙均勻分布。 大型同步發(fā)電機(jī)通常用汽輪機(jī)或水輪機(jī)作為原動(dòng)機(jī)來拖動(dòng)，故前者稱為汽輪發(fā)電機(jī)，后者稱為水輪發(fā)電機(jī)。 水論發(fā)電機(jī)：轉(zhuǎn)速低，采用凸極式。當(dāng)電機(jī)的容量很大時(shí)，電機(jī)內(nèi)部的損耗及發(fā)熱量迅速增加，冷卻問題顯得格外重要，此時(shí)必須加強(qiáng)通風(fēng)或采用其他的冷卻方式。 ? 目前在更大容量的發(fā)電機(jī)中，可以采用導(dǎo)線內(nèi)部直接冷卻。所采用的冷卻介質(zhì)一般有氫氣 及水等。電壓的單位用 V或 kV表示。 3）額定功率： 是指在正常運(yùn)行時(shí)，電機(jī)的輸出功率 。 B： 對(duì)于電動(dòng)機(jī)而言：輸出的是機(jī)械功率。 4. 相數(shù) m ： 一般 m=3。 pfn NN60?第 13章 同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行原理 電 樞 反 應(yīng) 同步電機(jī)在空載時(shí) ， 氣隙中僅存在著轉(zhuǎn)子磁勢(shì) 。 電樞磁勢(shì)的存在 ， 將使氣隙中磁場(chǎng)的大小及位置發(fā)生變化 ， 這種現(xiàn)象稱之為電樞反應(yīng) 。 電樞反應(yīng)除使氣隙磁場(chǎng)發(fā)生畸變，從而直接關(guān)聯(lián)到機(jī)電能量轉(zhuǎn)換外，還有去磁或增磁作用，對(duì)同步電機(jī)的運(yùn)行性能產(chǎn)生重要的影響。分析表明，這一相對(duì)位置與激磁電動(dòng)勢(shì) 根據(jù)不同的 Ψ值，下面我們將分別進(jìn)行分析。之間的相角差和負(fù)載電流 ??? IE 0 和 同相位 （ ψ =0） 時(shí)的電樞反應(yīng)： 如圖所示： aI? 0E?? 電樞磁動(dòng)勢(shì) 與轉(zhuǎn)子磁勢(shì) 相加后才是氣隙中的合成磁動(dòng)勢(shì)。所以，由于交軸磁勢(shì)的存在，使合成磁勢(shì)的軸線的位置產(chǎn)生一定的位移，幅值發(fā)生一定的變化。） 時(shí)的電樞反應(yīng) ： aF. fF..aI.0E見相量圖： 顯然，此時(shí)的電樞磁勢(shì)和氣隙磁勢(shì)方向相反，電樞反應(yīng)是去磁效果。 ）時(shí)的電樞反應(yīng)： .aI.0E 顯然，此時(shí)的電樞反應(yīng)是增磁的，所以電樞磁勢(shì)稱之為直軸增磁電樞磁勢(shì)。 1）電流滯后電動(dòng)勢(shì) ： 90176。 與 同相位 ， 起交磁作用 。 ψ 90176。 交軸分量電流產(chǎn)生的交軸磁勢(shì)對(duì)主極磁勢(shì)起交磁作用 。 這個(gè)結(jié)論十分重要 ， 它對(duì)發(fā)電機(jī)性能的影響將在后面幾章提到 。 隱極同步電機(jī)： 隱極同步電機(jī)有一個(gè)特點(diǎn)就是定轉(zhuǎn)子之間的氣隙是均勻分布的 。 已知： 其中的 稱為電樞反應(yīng)電抗。因此 的大小可以說明電樞反應(yīng)的強(qiáng)弱。 ???? asaaa