【正文】 電壓為額定值，勵磁電流和電樞電流都不 超過額定值時的無功功率 Q和有功功率 P的關(guān)系曲線。如何讓發(fā) 電機始終在輸出能力曲線 上運行？ 再談電機的溫升與散熱。過勵或欠勵 ,I 都將增大 . 自己看 [例 66],作業(yè) 626 四 同步電動機的起動 直接起動很難 . 利用阻尼繞組產(chǎn)生異步轉(zhuǎn)矩幫助起動 . 如圖 ,先把勵磁繞組通過電阻短接 … 為什么要這樣做 ?如果直接開路 或直接短路 ,會產(chǎn)生過電壓或較 大的單軸轉(zhuǎn)矩 ,如圖 . CPIfI ef ?? ),( 類似于同步發(fā)電機的自整步法投入電網(wǎng) . 需要變頻電源 . 轉(zhuǎn)子加勵磁 ,定子慢升頻 . 同步電動機的缺點 : 需要電刷 ,集電環(huán) .如果沒有變頻電源 ,起動和調(diào)速都比較困難 . 【 補 】 感應(yīng)電動機的功率因數(shù)總是滯后的，同步電動機的功率因數(shù)總是超前的。有補償機時 ,電網(wǎng)電流為 I,由于 I 小于 Ia,因此 ,電網(wǎng)的無功電流減少 ,功率因數(shù)得以提高 . 作業(yè) :628 總結(jié) :同步補償機一般向電網(wǎng)輸出滯后的無功電流 ,并聯(lián)在負荷中心，就近提供無功 電流。39。39。 三 同步發(fā)電機的單相短路 設(shè) A相對中點短路 ,B,C兩相空載 ,有約束條件 : 根據(jù)對稱分量法 ,有 0,0 ??? ??? CBA IIU??????????????????????????????????02020IIaIaIIIaIaIIIIICBA????????????????????????????????0202000IIaIaIIaIaIIII A即 解得 又根據(jù)各序的電壓方程： ??????????????????????????000000ZIUZIUZIUE三式相加 ,得 所以 再對比三相對稱短路電流 又 ,B,C兩相電壓如下 式 : ??? ?ZEIA0以上討論的是基波 . 實際上 ,由于電樞負序旋轉(zhuǎn)磁場以兩倍于同步轉(zhuǎn)速的速度相對勵磁繞組運動 ,勵磁繞組 中會感應(yīng)兩倍基波頻率的電流 ,產(chǎn)生脈振磁場 .把這個脈振磁場分解成兩個旋轉(zhuǎn)磁場 , 其中的負向旋轉(zhuǎn)磁場相對于電樞繞組以同步轉(zhuǎn)速運動 ,在電樞繞組中感應(yīng)的正是基波 負序電流 。另外 ,電樞繞組中還有三次諧波電流 ,勵磁繞組中還有二次諧波 電流 . 四 同步發(fā)電機的線間短路 如圖 ,在沒有中線的情況下 ,B,C 兩相發(fā)生短路 ,A相開路 .電流約 束條件 : ?????????????????????????????????020200IIaIaIIIaIaIIIICB根據(jù)對稱分量法 ,有 解得 又 ,根據(jù)電壓方 程式 ,可得 ??????????????????????????000000ZIUZIUZIUE右圖為各序等效電路的電壓方程式 ,把 第 (1)式減去第 (2)式 ,得 所以 ,B,C兩相電流為 又 以上是基波電流 ,還有 三次諧波電流 . 總結(jié) :同步發(fā)電機線間短路電流小于單相短路電流 ,但是大于三相對稱短路電流 . 五 不對稱運行對同步發(fā)電機的影響 同步發(fā)電機在不對稱運行的情況下 ,電樞繞組里有三次和更高次數(shù)的諧波電流 ,勵 磁繞組 ,阻尼繞組和實心轉(zhuǎn)子中有頻率 100Hz和更高頻率的電流 .所有這些電流會 增大電機的附加銅耗 ,這些電流所產(chǎn)生的磁場又會增大電機的附加鐵耗 ,使轉(zhuǎn)子溫 度上升 ,電機效率下降 .負序電流還會引起轉(zhuǎn)矩脈動和定子振動 . 總結(jié) :從保護發(fā)電機的角度來看 ,希望避免不對稱運行 ,但是為了電網(wǎng)的安全 ,有時又 需要發(fā)電機運行于不對稱的情況 . 【 補 】 同步電機習題集中關(guān)于負序電抗的習題。 (2)電樞電流和勵磁電流的瞬時值在突然短路前后不能突變 . 1. 三相突然短路的瞬態(tài)電磁過程 假定短路發(fā)生前 ,電機空載 ,短路 發(fā)生時 ,主極運行到 d軸與 A相相 軸垂直的位置上 ,如圖 . 此時 ,A相的勵磁電動勢的瞬時 值為最大 ,根據(jù)第 (1)條原則 ,A 相的周期電流的瞬時值為零 , 因此 A相周期電流的波形如圖 . 由于突然短路前后 ,A相周期 電流沒有突變 ,因此 A相電流 中沒有非周期分量 . 對于 B,C兩相來說 ,由于其周 期電流的瞬時值在突然短路 發(fā)生時不為零 ,因此其電流中 還有非周期分量 ,兩者疊加 , 使得突然短路發(fā)生時 ,電流 瞬時值仍然為零 ,如圖 . 以上說明 ,突然短路發(fā)生時 ,各 相的情況不一定相同 ,是否存 在非周期分量 ,要看短路發(fā)生 時主極運行到什么位置 . 假定突然短路發(fā)生時 ,d軸與 A相相軸重合 ,情況怎樣 ? 又 ,突然短路發(fā)生時 ,周期電流的幅值是穩(wěn)態(tài)電流幅值的 47倍 ,這是為什么 ? 突然短路時 ,電樞電流的瞬時值為 零 ,但是其變化率不為零 ,則勵磁繞 組會感應(yīng)電流 ,該電流以時間常 數(shù) Td’衰減 ,Td’主要與勵磁繞組參 數(shù)有關(guān) . 對于電樞繞組來說 ,由于勵磁電流 增加了 ,因此勵磁電動勢也增加了 從 E0變成了 E0’ ,這樣 ,電樞電流的 周期分量的幅值自然也增大了 . 對 于凸極同步電機來說 ,有 dd XEI 39。0dd XEI ?Xd’稱為直軸瞬態(tài)電抗 ,比 Xd小 . 由于勵磁繞組電流的非周期分量以 Td’衰減 ,因此 ,電樞電流的周期分量的增加部分 也以 Td’衰減 . 由于勵磁電流在突然短路前后也 不能突變 ,因此 ,勵磁電流中還有周 期分量 ,以時間常數(shù) Ta衰減 ,如圖 . 電樞電流的非周期分量也以 Ta衰 減 ,Ta與電樞繞組的參數(shù)有關(guān) . 總結(jié) :同步發(fā)電機發(fā)生三相突然短 路時 ,電樞電流的周期分量的 幅值會增大 ,有的相繞組中還 可能有非周期分量 . 如果主極上還裝有阻尼繞組 ,則突然短路瞬間 ,阻尼繞組中也要感應(yīng)電流 ,這個感 應(yīng)電流也參加勵磁 ,使得勵磁電動勢變得更大 ,從 E0變?yōu)?E0’’.電樞電流周期分量 的幅值變得更大 ,對于凸極同步電機來說 ,有 Xd’’稱為直軸超瞬態(tài)電抗 有關(guān)系式 : dXEI 39。0?39。0dXEI ?或 39。39。由于阻尼繞組的存在 ,電樞電流 的波形如圖 ,其中的周期分量先 以 Td’’衰減 ,再以 Td’衰減 .Td’’與 阻尼繞組的參數(shù)有關(guān) . 總結(jié) :如果同步電機上裝有 ,阻尼 繞組 ,突然短路時 ,電樞電流周期 分量的幅值會變得更大 . 以上分析了同步發(fā)電機突然短路時電樞繞組中的周期 (基波 )電流和非周期電流 ,其實 電樞繞組中還有二倍基波頻率的周期電流 (二次諧波 ),這個電流是與勵磁繞組和阻尼 繞組中的周期電流 (基波 )對應(yīng)的 . 討論 [例 67] 突然短路的危害：突然增大的電磁力對繞組端部的沖擊；瞬時過電流對電網(wǎng)的沖 擊。問 A相繞組中是否會產(chǎn)生非周期電流 ,為什么？ 三相同步發(fā)電機的不對稱突然短路 例：單相對中點突然短路；相間突然短路。 結(jié)論：把不對稱運行情況中的各序電抗用各序瞬態(tài)電抗代替即可。 同步電機的空載磁路 返回 0???f同步電機的空載特性 NU00 ,?EFI f ,0fIo空載特性?NU氣隙線返回 空載時 ,U=E0= 雙反應(yīng)理論 軸dad?q?軸d軸q圖 6— 18 雙反應(yīng)理論 雙反應(yīng)理論 aqF0?N S?aFaqb1aqB圖 6— 18 雙反應(yīng)理論 adb返回 雙反應(yīng)理論 隱極同步發(fā)電機的向量圖 0??a??aE?0?E???E?I??XIjaXIj??90??UaRI?返回 隱極同步發(fā)電機的向量（圖 b ） 0?EaRI??UsRI??0??返回 隱極同步發(fā)電機的等效電路 aR?I?UsX?X返回 電動勢 磁動勢圖 返回 ??XIjfFaaFkF??E?U?IaRI?由合成磁動勢 F確定氣隙電動勢 E 0EE空載曲線 OFff IF 或返回 凸極同步發(fā)電機的向量圖 0??qI?0?E??0??UdI?qd XIj??IaRI?dd XIj?返回 角的確定 0?0?EQE?qI?)( qdd XXIj ??qXIj?aRI?dI??I?0?返回 凸極同步發(fā)電機的等效電路圖 sR?I?UqX返回 凸極同步電機電樞反磁通及所經(jīng)磁路及磁導 返回 adF)( adad ??)( ?? ??)( aqaq ??adF)( ?? ??直軸電樞磁導 交軸電樞磁導 從向量圖導出 aIRUE ???? c o sc o saRI?? 0??U?E?QE?0E?I?? XIj返回 短路實驗接線圖 A??勵磁 電樞AAA返回 短路特性 INIO fkIfI短路特性返回 用空載和短路特性來確定 氣隙 線空 載載 特短路特性IE ,00EIofI fIdX返回 (飽和 )的確定 氣隙 線空 載載 特短路特性IE ,00EIofI fIdX返回 同步發(fā)電機的外特性 IUNIONU返回 圖 6— 31同步發(fā)電機的調(diào)整特性 IUONU返回 旋轉(zhuǎn)磁極式同步電機的類型 N S + 隱極式 返回 N S N S + 凸極式 返回 帶副勵磁機的勵磁系統(tǒng) G G 副勵磁機 主勵磁機 同步發(fā)電機 返回 靜止整流器勵磁系統(tǒng) 交流副勵磁機 交流主勵磁機 不可控整流起器 電壓調(diào)整器 主發(fā)電機 電壓互感器 電流互感器 可控整流起器 自勵恒壓器 返回 ??N No No No N N So So S S S So eT0?eTsnsnsneT主極 主極 同步電機的三種運行狀態(tài) 發(fā)電機 補償機 電動機 返回 ?例 6— 2 有一臺 25000kW、 (星形聯(lián)結(jié) )、 (滯后 )的汽輪發(fā)電機，從其空載、短路試驗中得到下列數(shù)據(jù)，試求同步電抗。/39。 ，于是 ?電樞電流的直軸、交軸分量和激磁電動勢分別為 深入理解 : 電樞反應(yīng)是實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵 ?同步電機空載運行時，定子繞組開路，沒有負載電流： 不存在電樞反應(yīng)，不存在由轉(zhuǎn)子到定子的能量傳遞。 ?不同負載性質(zhì)時，電樞磁場與轉(zhuǎn)子電流 產(chǎn)生不同性質(zhì)的電磁力和電磁轉(zhuǎn)矩 。