同步電機討論題

1、電機學討論課電機學討論課同步電機1、保持轉子激磁電流不變，定子電流、保持轉子激磁電流不變，定子電流I=IN，發(fā)電機，發(fā)電機轉速一定，試根據電樞反應概念，比較以下四種情轉速一定，試根據電樞反應概念，比較以下四種情況發(fā)電機端電壓的大小？況發(fā)電機端電壓的大?。?并說明為保持端電壓為并說明為保持端電壓為額定值，應如何調節(jié)？額定值，應如何調節(jié)？ （1）空載；）空載；（2）帶電阻負載；）帶電阻負載；（3）帶電感負載；）帶電感負載；（4）帶電容負載（大于同步電抗）。）帶電容負載（大于同步電抗）。解答（1）空載時，即）空載時，即UN=E0；（2）和（）和（3）情況下，有直軸去磁作用，端電壓將）情況下，有直軸去

2、磁作用，端電壓將下降，即下降，即UN 阻阻，故純感性負載時的直軸去磁，故純感性負載時的直軸去磁作用更強，端電壓下降得更多；作用更強，端電壓下降得更多；解答（4）種情況由于負載的容抗大于發(fā)電機的同步電抗，）種情況由于負載的容抗大于發(fā)電機的同步電抗，=-90，電樞反應為直軸助磁，使端電壓上升，電樞反應為直軸助磁，使端電壓上升，即即UE0； 綜上所述，綜上所述，U4U1U2U3。 欲保持端電壓為額定值，當欲保持端電壓為額定值，當U UN時，應減小勵時，應減小勵磁電流；當磁電流；當UUU升升 。見外特性曲線，。見外特性曲線，情形一，在額定狀態(tài)下甩負荷，情形一，在額定狀態(tài)下甩負荷，電樞電樞反應的去磁作用

3、消失反應的去磁作用消失，工作點由，工作點由a a（U=UU=UN N）變?yōu)椋┳優(yōu)閎 b點（點（U=EU=E0 0），），UU升升= E= E0 0- U- UN N ；情形二，電機是由空載狀態(tài)（情形二，電機是由空載狀態(tài)（U=UU=UN N）帶上額定電流負載，帶上額定電流負載，電樞反應去磁電樞反應去磁作用出現(xiàn)作用出現(xiàn)， 電機工作點由電機工作點由c c（U=UU=UN N）變?yōu)樽優(yōu)閐 d 點（點（U U），）， U U降降= U= UN N -U -U解答 兩種情況都是額定負載（兩種情況都是額定負載（IN），）， 電樞反應磁動電樞反應磁動勢是相等的，用來與之相平衡的勵磁磁動勢是相等勢是相等的，用來

4、與之相平衡的勵磁磁動勢是相等的的，即折算到轉子繞組后用來平衡，即折算到轉子繞組后用來平衡 的勵磁電流的勵磁電流If是是相等的再看空載特性曲線圖（相等的再看空載特性曲線圖（b）:解答 情形一，額定負載時情形一，額定負載時U=UN N，平衡去磁作用，勵，平衡去磁作用，勵磁電流磁電流If0f0， 甩負載去磁作用消失，對應的空載電動甩負載去磁作用消失，對應的空載電動勢就是勢就是E0 0，折算到轉子繞組，勵磁電流增加的部分，折算到轉子繞組，勵磁電流增加的部分If1f1-If0f0； 情形二，初始情形二，初始U= UN N , 勵磁電流為勵磁電流為If0f0，負載時去，負載時去磁作用出現(xiàn)，電壓降為磁作用出

5、現(xiàn)，電壓降為U，U降降= UN N -U；折算到轉子；折算到轉子繞組勵磁電流減少繞組勵磁電流減少If0f0- If2f2.解答 根據上述，根據上述，If1f1-If0f0= If0f0- If2f2， 由于第一種情況對由于第一種情況對應的磁路飽和程度更大應的磁路飽和程度更大; 由圖可見，在同樣大的勵磁由圖可見，在同樣大的勵磁電流差電流差If1f1-If0f0下，對應的電壓下，對應的電壓差差U升升= E0 0- UN N就比第二種就比第二種情況情況U降降= UN N -U小，小， 即即U升升 （=E0 0-UN N ）ffc c或或g g c c，圖（，圖（a a）在電壓差的作用下產生沖擊電流）

6、在電壓差的作用下產生沖擊電流，其有功分量，其有功分量 與與發(fā)電機的電壓發(fā)電機的電壓 同相位同相位，此時，此時 , ,發(fā)發(fā)電機向電網發(fā)出有功功率，并且有功電流分量對轉電機向電網發(fā)出有功功率，并且有功電流分量對轉軸軸產生制動性質的轉矩，使轉子減速產生制動性質的轉矩，使轉子減速，發(fā)電機電壓，發(fā)電機電壓 與電網電壓與電網電壓 之間的夾角減小，直至為零，電壓差為之間的夾角減小，直至為零，電壓差為最終為零。最終為零。 因此，使因此，使發(fā)電機的頻率略高于電網發(fā)電機的頻率略高于電網的頻率是為了的頻率是為了并網瞬間即能向電網送出功并網瞬間即能向電網送出功率，而不是向電網吸引有功率，而不是向電網吸引有功 。 (注

7、：頻率差不超過額定的注：頻率差不超過額定的0.2%-0.5%)5.從磁路和電路兩個方面來分析同步發(fā)電機從磁路和電路兩個方面來分析同步發(fā)電機三相突然短路電流大的原因？三相突然短路電流大的原因？ 磁路磁路（1）突然短路時）突然短路時電樞反應磁通電樞反應磁通 （ 或或 ）的路徑為漏磁路徑，磁阻增大，為建立此磁通）的路徑為漏磁路徑，磁阻增大，為建立此磁通所需的定子電流就很大。所需的定子電流就很大。 （2）交流分量的電樞反應磁通發(fā)生了突變，）交流分量的電樞反應磁通發(fā)生了突變，為保證磁鏈守恒，出現(xiàn)直流分量磁通，對應定子為保證磁鏈守恒，出現(xiàn)直流分量磁通，對應定子繞組中必須有直流分量電流，疊加在交流分量電繞組

8、中必須有直流分量電流，疊加在交流分量電流上，也使得短路電流迅速增大。流上，也使得短路電流迅速增大。adad電路電路：通過上述對磁阻的分析，得到突然短路時：通過上述對磁阻的分析，得到突然短路時對應的直軸次暫態(tài)電抗表達式為：對應的直軸次暫態(tài)電抗表達式為：根據等效電路，其值比直軸同步電抗小得多，因根據等效電路，其值比直軸同步電抗小得多，因此此時的短路電流很大。此此時的短路電流很大。6.對兩臺電機，定子的材料、尺寸和零件完對兩臺電機，定子的材料、尺寸和零件完全一樣，一個轉子的磁極用鋼片迭成，另一全一樣，一個轉子的磁極用鋼片迭成，另一個為實心磁極，問哪臺電機的負序電抗要小個為實心磁極，問哪臺電機的負序電

9、抗要?。繛槭裁?？為什么？ 先導知識先導知識：由于同步發(fā)電機的：由于同步發(fā)電機的負序旋轉磁場負序旋轉磁場以以2n1的速度切割轉子，能在轉子的鐵心中感應出電動的速度切割轉子，能在轉子的鐵心中感應出電動勢和渦流，勢和渦流，渦流建立的磁動勢對負序磁場起削弱渦流建立的磁動勢對負序磁場起削弱作用。作用。 鋼片疊成鋼片疊成：發(fā)電機轉子感應的渦流小，渦流產生的磁動勢：發(fā)電機轉子感應的渦流小，渦流產生的磁動勢對負序磁場削弱作用弱。對負序磁場削弱作用弱。負序磁場大，負序電抗大。負序磁場大，負序電抗大。 整塊鋼片整塊鋼片：發(fā)電機轉子感應的渦流大，渦流產生的磁動勢：發(fā)電機轉子感應的渦流大，渦流產生的磁動勢對負序磁場削

10、弱作用強。對負序磁場削弱作用強。負序磁場小，負序電抗小。負序磁場小，負序電抗小。7 7、試按數(shù)值大小排列同步電機的各種電抗：、試按數(shù)值大小排列同步電機的各種電抗： ,dqddqqxxxxxxx.fDaddxxxxx1111 faddxxxx111111qaqDxxxx qaqqxxxx xxxaddqaqxxxxd d=xq q=xq q xd d xq q” xd d” x8 8、一臺與無窮大電網并聯(lián)運行的隱極同步發(fā)、一臺與無窮大電網并聯(lián)運行的隱極同步發(fā)電機，穩(wěn)定運行在電機，穩(wěn)定運行在=30=30o o，若因故勵磁電流變，若因故勵磁電流變?yōu)榱?，這臺發(fā)電機是否還能穩(wěn)定運行？為零，這臺發(fā)電機是否

11、還能穩(wěn)定運行？ 答：答：不能穩(wěn)定運行不能穩(wěn)定運行 因為隱極機的電磁轉矩因為隱極機的電磁轉矩 在穩(wěn)定運行時電磁轉矩在穩(wěn)定運行時電磁轉矩T T與原動機的拖動轉矩與原動機的拖動轉矩T T1 1是是相互平衡的。若因故勵磁電流變?yōu)榱?，則相互平衡的。若因故勵磁電流變?yōu)榱?，則無載電勢無載電勢E E0 0為零為零，制動性的電磁轉矩，制動性的電磁轉矩T=0T=0。這時與。這時與T T1 1不再平衡不再平衡，發(fā)電機轉子將加速，進而失去同步。，發(fā)電機轉子將加速，進而失去同步。0sinE UmTx9 9、測定同步發(fā)電機短路特性時，如果把電機、測定同步發(fā)電機短路特性時，如果把電機的轉速由額定轉速的轉速由額定轉速 降低到

12、降低到 ，對測量結，對測量結果有無影響？果有無影響？12NnNn答：沒有影響。答：沒有影響。 因為短路電流等于因為短路電流等于E E0 0與與x xd d之比，而之比，而E E0 0與與x xd d分分別于電機的轉速成正比，所以轉速變化對所測別于電機的轉速成正比，所以轉速變化對所測的短路電流值沒有影響。的短路電流值沒有影響。10.10.一臺并網運行的三相隱極同步發(fā)電機，忽略定子一臺并網運行的三相隱極同步發(fā)電機，忽略定子電阻。試做出下列兩種情況的向量圖，畫出電阻。試做出下列兩種情況的向量圖，畫出 的的軌跡：軌跡： 1 1）保持勵磁不變，增加有功的情況下）保持勵磁不變，增加有功的情況下 2 2）保

13、持有功不變，增加勵磁的情況下）保持有功不變，增加勵磁的情況下 并說明這兩種情況下：功角及無功有無變化？若并說明這兩種情況下：功角及無功有無變化？若有，是怎么變化的？有，是怎么變化的？0E0s ine msm EUPxQ1B1 IsxIj1 CAD01EUA2sjI x2(1)勵磁(E0)不變，增加有功QPem1P1emP1Qaa01EU2emP有功不變，增加勵磁1 IsxIj1 sxIj2 2 I02EsxIj3 QPem1P1emP1Q2QaabbQ11.有一臺同步電機，電動勢，電流的正方向如圖所示。當轉子轉到圖示的這一瞬間。 1）畫出勵磁磁勢在電樞三相繞組中感應電勢 ， ， 的相量； 2)

14、已知電樞電流 ， ， 分別滯后電動勢 ， ， 電角度。畫出電樞反應基波磁勢 ； 3） 相對轉子的速度是多少？0AE0BE0CEAIBICI0AE0BE0CE060aFaF0 AE0600CE0 BEA相相軸時間軸d軸q軸AIBICIaF 相對速度為012. 設有一隱極電機轉子磁勢的振幅與定子磁勢的振幅相等。發(fā)電機端的相電壓為3000伏。略去定子電阻及漏抗，內功率因數(shù)角分別等于 和 時的空載電勢為多少？03006000aafaaEUj I xUEFFEExaUI 0E0EUaEI03003000EU0EaEUI0600300600U1E5795.552 sin15。13.已知一臺同步電機的電壓電流向量圖見下圖。 1）若此向量圖是按發(fā)電機慣例畫出，判斷該電機是運行在發(fā)電機狀態(tài)還是電動機狀態(tài)，是過勵還是欠勵？ 2）若此向量圖是按電動機慣例畫出，判斷該電機是運行在發(fā)電機狀態(tài)還是電動機狀態(tài)，是過勵還是欠勵？0sEUj I x0sUEj I x 發(fā)電機慣例 電動機慣例0EUIsj I xIU0Esj I x0Ecos0sin0PmUIQmUIcos0sin0PmUIQmUI發(fā)出負的有功，為電動機發(fā)出正的無功（滯后），過勵吸收負的有功，為發(fā)電機吸收正的無功（滯后），欠勵14.已知一臺隱極同步發(fā)電機的端