同步電機(jī)復(fù)習(xí)

1、同步電機(jī)復(fù)習(xí)同步電機(jī)復(fù)習(xí)（Ch18-Ch24） sinsin(120 )sin(240 )AmBmCmiItiItiIt同步電機(jī)同步電機(jī) 感應(yīng)電機(jī)感應(yīng)電機(jī) 傳統(tǒng)交流電機(jī)傳統(tǒng)交流電機(jī) 90t322mAmBCIiIiiFF 210t322mBmCAIiIiiFF 330t322mCmABIiIiiFF 450t322mAmBCIiIiiFF 160 fnp產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場產(chǎn)生圓形旋轉(zhuǎn)磁場ABC同步電機(jī)同步電機(jī)定子：鐵心、交流繞組定子：鐵心、交流繞組電樞繞組電樞繞組 轉(zhuǎn)子：磁極轉(zhuǎn)子：磁極鐵心、勵磁繞組鐵心、勵磁繞組 氣隙氣隙 穩(wěn)定轉(zhuǎn)矩：定轉(zhuǎn)子磁場相對靜止穩(wěn)定轉(zhuǎn)矩：定轉(zhuǎn)子磁場相對靜止 通入三相交流電，

2、產(chǎn)生同步旋轉(zhuǎn)通入三相交流電，產(chǎn)生同步旋轉(zhuǎn) 磁場。磁場。 轉(zhuǎn)子繞組切割旋轉(zhuǎn)磁場，產(chǎn)生感應(yīng)電勢。轉(zhuǎn)子繞組切割旋轉(zhuǎn)磁場，產(chǎn)生感應(yīng)電勢。 轉(zhuǎn)子電流與磁場相互作用產(chǎn)生電磁力、轉(zhuǎn)子電流與磁場相互作用產(chǎn)生電磁力、 電磁轉(zhuǎn)矩。電磁轉(zhuǎn)矩。當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩阻轉(zhuǎn)矩時，轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速阻轉(zhuǎn)矩時，轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速 n 旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)。1nn異步電動機(jī)：異步電動機(jī)：感應(yīng)電動機(jī)：感應(yīng)電動機(jī)：轉(zhuǎn)子電流是感應(yīng)產(chǎn)生的。轉(zhuǎn)子電流是感應(yīng)產(chǎn)生的。感應(yīng)電機(jī)感應(yīng)電機(jī)感應(yīng)電機(jī)感應(yīng)電機(jī)電動電動 電磁制動電磁制動 發(fā)電發(fā)電 0s 10s1s 凸極式隱極式爪極式：水輪發(fā)電機(jī)、航空發(fā)電機(jī)：水輪發(fā)電機(jī)、航空發(fā)電機(jī)：汽輪發(fā)電機(jī)：汽輪發(fā)電機(jī)：汽車發(fā)電機(jī)：汽車發(fā)電機(jī)1

3、60 fnp高速電機(jī)？高速電機(jī)？旋轉(zhuǎn)電樞式旋轉(zhuǎn)電樞式旋轉(zhuǎn)磁極式旋轉(zhuǎn)磁極式有刷勵磁系統(tǒng)有刷勵磁系統(tǒng)無刷勵磁系統(tǒng)無刷勵磁系統(tǒng)航空三級式同步電機(jī)航空三級式同步電機(jī)N NS S星型星型切向切向徑向徑向永磁勵磁永磁勵磁 電勵磁電勵磁 1、2、外特性硬、電壓調(diào)整率小、外特性硬、電壓調(diào)整率小3、調(diào)壓困難、調(diào)壓困難4、穩(wěn)態(tài)短路電流大、穩(wěn)態(tài)短路電流大5、功角特性、功角特性aqadxx 釹釹- -鐵鐵- -硼硼鋁鎳鈷鋁鎳鈷釤鈷釤鈷鐵氧體鐵氧體BmHmBrHc熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性機(jī)械強(qiáng)度機(jī)械強(qiáng)度價格價格 單臺同步發(fā)電機(jī)給阻抗性負(fù)載供電時，頻率、感應(yīng)電勢如何變化？單臺同步發(fā)電機(jī)給阻抗性負(fù)載供電時，頻率、感應(yīng)電勢如何變化？

4、 發(fā)電機(jī)的電流和功率因數(shù)由勵磁電流、發(fā)電機(jī)阻抗、負(fù)載阻抗發(fā)電機(jī)的電流和功率因數(shù)由勵磁電流、發(fā)電機(jī)阻抗、負(fù)載阻抗 決定。決定。 同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)組成容量很大的系統(tǒng)，在受到干擾和發(fā)生故障同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)組成容量很大的系統(tǒng)，在受到干擾和發(fā)生故障 時仍能保持同步性。時仍能保持同步性。 單臺發(fā)電機(jī)連接到無窮大電網(wǎng)時，端電壓和頻率將被電網(wǎng)所固定。單臺發(fā)電機(jī)連接到無窮大電網(wǎng)時，端電壓和頻率將被電網(wǎng)所固定。單機(jī)和并聯(lián)運行單機(jī)和并聯(lián)運行 一、同步電機(jī)的電感和等效電路一、同步電機(jī)的電感和等效電路fIIqIdI aqFaq adFad aqEadE1 0E E EarI ffWIfF電磁過程aqadEEE 0addad

5、xI jE xI j aqqaqxI jE )( jxrIUEa )(0 jxrIxI jxI jUEaaqqadd 直軸電樞反應(yīng)電抗交軸電樞反應(yīng)電抗直軸電樞反應(yīng)電勢交軸電樞反應(yīng)電勢漏抗一、同步電機(jī)的電感和等效電路一、同步電機(jī)的電感和等效電路)( jxrIUEa )(0 jxrIxI jxI jUEaaqqadd qaqdadxxxxxx 直軸同步電抗交軸同步電抗 xxxaqad直軸電樞反應(yīng)電抗交軸電樞反應(yīng)電抗漏抗saxx電樞反應(yīng)電抗同步電抗aqqddr IxI jxI jU adWadKpWkklmfx210)(2 aqWaqKpWkklmfx210)(2 Xad、 Xaq 與哪些參量有關(guān)？

6、與哪些參量有關(guān)？ qaqdadxxxxxx 直軸同步電抗交軸同步電抗 xxxaqad直軸電樞反應(yīng)電抗交軸電樞反應(yīng)電抗漏抗saxx電樞反應(yīng)電抗同步電抗qdaqadEEEEEE 0空載電勢（勵磁電勢）氣隙電勢直軸電樞反應(yīng)電勢交軸電樞反應(yīng)電勢直軸電勢(氣隙電勢直軸分量)交軸電勢(氣隙電勢交軸分量)空載試驗穩(wěn)態(tài)短路試驗取出轉(zhuǎn)子法KodIEx/ 一、同步電機(jī)的電感和等效電路一、同步電機(jī)的電感和等效電路)(0 jxrIxI jxI jUEaaqqadd aqqddr IxI jxI jU 內(nèi)功率因數(shù)角：內(nèi)功率因數(shù)角： 如如何何求求？ sincoscos0daIxIrUE qqqIxxIDCDB cosco

7、s cossinUIrUIxOGBGtgaq 勵磁電勢：勵磁電勢：E0如如何何求求？Xd、 Xq 、X大小關(guān)系？大小關(guān)系？Xd Xq X一、同步電機(jī)的電感和等效電路一、同步電機(jī)的電感和等效電路在等值電路中標(biāo)出氣隙電勢的位置？在等值電路中標(biāo)出氣隙電勢的位置？E E U 0、 、用電壓平衡式表示用電壓平衡式表示之間的關(guān)系？之間的關(guān)系？忽略電阻忽略電阻負(fù)載性質(zhì)？負(fù)載性質(zhì)？ cosmUIP1 發(fā)電慣例發(fā)電慣例電動慣例電動慣例 cosmUIP2 0 0 asr IxI jUE 0asr IxI jEU 0輸入容性電流輸出感性電流 sin1mUIQ sin2mUIQ )90( , 0 )0( ,0 正序分

8、量正序分量負(fù)序分量負(fù)序分量零序分量零序分量1AI1BI1CI2AI2CI2BI3CI3AI3BI合成合成分解分解不對稱系統(tǒng)！不對稱系統(tǒng)！AIBICI對稱分量法對稱分量法（思路）思路）1、正序（又稱順序）分量：、正序（又稱順序）分量：CBAIII、幅值相等、相位上順相序相差幅值相等、相位上順相序相差120120CBAIaIaI2矢量算子：矢量算子：AICIBI1ea23j21240sinj240cosea23j21120sinj120cosea000360j300240j200120j 三相正序電流建立正向旋轉(zhuǎn)磁場！三相正序電流建立正向旋轉(zhuǎn)磁場！2、負(fù)序（又稱逆序）分量、負(fù)序（又稱逆序）分量幅值

9、相等、相位上逆相序相差幅值相等、相位上逆相序相差120120 CB2AIaIaI:IIICBA 、AICIBI三相負(fù)序電流建立反向旋轉(zhuǎn)磁場！三相負(fù)序電流建立反向旋轉(zhuǎn)磁場！3、零序分量、零序分量幅值相等、相位相同幅值相等、相位相同000CBAIII000CBAIII000CBAIII三相零序電流合成磁勢為零！三相零序電流合成磁勢為零！1、正序阻抗、正序阻抗：（：（對應(yīng)正轉(zhuǎn)磁場對應(yīng)正轉(zhuǎn)磁場）jxrZr+：電樞相繞組電阻：電樞相繞組電阻 rax+：電樞相繞組的同步電抗：電樞相繞組的同步電抗 xd xq2、負(fù)序阻抗、負(fù)序阻抗Z （對應(yīng)反轉(zhuǎn)磁場）（對應(yīng)反轉(zhuǎn)磁場）負(fù)序磁場，相對于轉(zhuǎn)子以二倍同負(fù)序磁場，相對

10、于轉(zhuǎn)子以二倍同步速旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)子的步速旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)子的阻尼繞組阻尼繞組和和勵磁繞組勵磁繞組中感應(yīng)二倍頻率的電勢中感應(yīng)二倍頻率的電勢和電流和電流。jxrZWf1naF1nWD負(fù)序電抗：負(fù)序電抗：2qdxxx負(fù)序電阻：負(fù)序電阻：arr負(fù)序磁場在轉(zhuǎn)子的鐵耗負(fù)序磁場在轉(zhuǎn)子的鐵耗3、零序阻抗、零序阻抗零序電抗零序電抗短距繞組短距繞組xx 0零序電阻零序電阻arr 0零序電流只產(chǎn)生漏磁場，不產(chǎn)生氣隙基波磁場零序電流只產(chǎn)生漏磁場，不產(chǎn)生氣隙基波磁場 0Fxx 0整距繞組整距繞組000 xrZ相序阻抗比較相序阻抗比較x ar dx qx r x 0r 0 x aarrr ;rr 01sxxxx 02ar r r

11、r 01、 ？sx x x x 02、 、 、？同步發(fā)電機(jī)的突然短路同步發(fā)電機(jī)的突然短路忽略線圈電阻 r，超導(dǎo)體：閉合超導(dǎo)線圈的磁鏈?zhǔn)睾阍恚洪]合超導(dǎo)線圈的磁鏈不變0 LMLiL M e i L Li電樞繞組的磁鏈 )120cos()120cos()cos(000 tttmCmBmA短路前: )120cos()120cos(cos000000 mCmBmA短路后: CCCBBBAAAiiiiiiiii電樞繞組的電流三相電流交流分量：（周期分量） )120cos(2)120cos(2)cos(2000 tIitIitIiCBA三相電流直流分量(非周期分量) ： )120cos(2)120cos(

12、2cos2000 IiIiIiCBA00cos2)cos(2 ItI 一、超瞬變電流Dfadxxxaddxxxx 1111 0dxEI 二、瞬變電流fadxxaddxxxx 111 0dxEI 三、穩(wěn)態(tài)短路電流addxxx dKxEI0 dddxxxx adadadxxx 幾個電流和電抗的區(qū)別Xd、 Xd 、 Xd、 X大小關(guān)系？大小關(guān)系？Xad、 Xad 、 Xad大小關(guān)系？大小關(guān)系？電流衰減規(guī)律: Di: i: fiaaaarxrLrLT ffdrLT DDdrLT msTa44.1 msTd38.8 msTd32. 1 例：二、同步電機(jī)的開路特性和短路特性二、同步電機(jī)的開路特性和短路特性

13、 ffIIk0 損耗分析損耗分析互感互感二、同步電機(jī)的開路特性和短路特性二、同步電機(jī)的開路特性和短路特性原因：近似純直軸去磁近似純直軸去磁方法：輸出短接，nn1，通入勵磁電流，求取I= f(If )aqqddr IxI jxI jUE 0dII 0 ardxI jE 0特性：IKIfqqaaIxU sinxtg=IrU cosr 二、同步電機(jī)的開路特性和短路特性二、同步電機(jī)的開路特性和短路特性dKxI jE 0聯(lián)合試驗測求聯(lián)合試驗測求損耗分析損耗分析繞組等效電阻繞組等效電阻功率角三、功角特性三、功角特性 sinxUmEPs0em二、凸極電機(jī)功角特性二、凸極電機(jī)功角特性一、隱極電機(jī)功角特性一、隱

14、極電機(jī)功角特性不加勵磁也能輸出功率！不加勵磁也能輸出功率！ 2sin)x1x1(2mUsinxUmEPdq2d0em基本分量附加分量基本分量附加分量三、功角特性三、功角特性不加勵磁也能輸出功率！不加勵磁也能輸出功率！ 2sin)x1x1(2mUsinxUmEPdq2d0em基本分量附加分量永磁？永磁？電勵磁？電勵磁？四、穩(wěn)態(tài)運行特性四、穩(wěn)態(tài)運行特性端電壓、勵磁電流、電樞電流、功率因數(shù)、效率之間的關(guān)系 四、穩(wěn)態(tài)運行特性四、穩(wěn)態(tài)運行特性端電壓、勵磁電流、電樞電流、功率因數(shù)、效率之間的關(guān)系 四、穩(wěn)態(tài)運行特性四、穩(wěn)態(tài)運行特性功率因數(shù)：1、功率因數(shù)從1向額定值(如0.75)變化時，電樞繞組的發(fā)熱 是限制

15、因素。2、負(fù)載有功功率一定時，功率因數(shù)減小，無功功率增大， 電流電流增大，產(chǎn)生的熱量超出冷卻范圍，溫升破壞絕 緣。3、功率因數(shù)更低時，勵磁電流升高，保持輸出電壓為恒定 值，勵磁繞組發(fā)熱是主要限制因數(shù)。四、穩(wěn)態(tài)運行特性四、穩(wěn)態(tài)運行特性正常正常勵磁勵磁過過勵勵欠欠勵勵cos=1不穩(wěn)不穩(wěn)定區(qū)定區(qū)Pem=0Pem1Pem2IfIa0過勵正常勵磁欠勵1、功率因數(shù)從、功率因數(shù)從1向額定值向額定值(如如0.75)變化時，變化時， 電樞繞組的發(fā)熱是限制因素。電樞繞組的發(fā)熱是限制因素。 2、負(fù)載有功功率一定時，功率因數(shù)減小，、負(fù)載有功功率一定時，功率因數(shù)減小， 無功功率增大，電流電流增大，無功功率增大，電流電流

16、增大， 產(chǎn)生的熱量超出冷卻范圍，溫升產(chǎn)生的熱量超出冷卻范圍，溫升 破壞絕緣。破壞絕緣。 3、功率因數(shù)更低時，勵磁電流升高，、功率因數(shù)更低時，勵磁電流升高， 保持輸出電壓為恒定值，勵磁繞組保持輸出電壓為恒定值，勵磁繞組 發(fā)熱是主要限制因數(shù)。發(fā)熱是主要限制因數(shù)。 無功功率調(diào)節(jié)無功功率調(diào)節(jié)五、同步電動機(jī)五、同步電動機(jī)1、自起動方法：、自起動方法：異步起動法異步起動法（阻尼繞組作鼠籠繞組阻尼繞組作鼠籠繞組）電磁轉(zhuǎn)矩是交變的，電磁轉(zhuǎn)矩是交變的，平均值為零！平均值為零！2、自整步同步電動機(jī)、自整步同步電動機(jī)無刷直流電動機(jī)無刷直流電動機(jī)(BLDCM)1、速度、速度-轉(zhuǎn)矩特性轉(zhuǎn)矩特性2、類似、類似DC電機(jī)，電

17、子換相電機(jī)，電子換相某瞬間，某瞬間，A相電勢最大，相電勢最大，A相電流也最大相電流也最大電流電流 與勵磁電勢與勵磁電勢 同相同相 I1.六、同步電機(jī)電樞反應(yīng)六、同步電機(jī)電樞反應(yīng)0E.磁極軸線稱為直軸或磁極軸線稱為直軸或 d 軸軸與磁極軸線正交的方位稱為與磁極軸線正交的方位稱為交軸或交軸或 q 軸軸90t322mAmBCIiIiiFF 某瞬間，某瞬間，A相電勢最大，相電勢最大，A相電流也最大相電流也最大電流電流 與勵磁電勢與勵磁電勢 同相同相 I1.交軸電樞反應(yīng)交軸電樞反應(yīng)六、同步電機(jī)電樞反應(yīng)六、同步電機(jī)電樞反應(yīng)0E原因：.磁極軸線稱為直軸或磁極軸線稱為直軸或 d 軸軸與磁極軸線正交的方位稱為與磁極軸線正交的方位稱為交軸或交軸或 q