《電機(jī)技術(shù)》4.1.5 同步發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)方程式及相量圖任務(wù)手冊(cè)

同步發(fā)電機(jī)的電樞反應(yīng)【任務(wù)要求】知識(shí)點(diǎn)技能點(diǎn)1、掌握同步電抗的意義；2、掌握隱級(jí)和凸級(jí)同步發(fā)電機(jī)的電磁關(guān)系、電動(dòng)勢(shì)方程和等效電路；3、掌握同步發(fā)電機(jī)的選擇方法1、會(huì)分析同步電抗的意義；2、隱級(jí)和凸級(jí)同步發(fā)電機(jī)的電磁關(guān)系、電動(dòng)勢(shì)方程和等效電路的分析與應(yīng)用；3、匯根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合選擇同步發(fā)電機(jī)重點(diǎn)難點(diǎn)隱級(jí)和凸級(jí)同步發(fā)電機(jī)的電磁關(guān)系、電動(dòng)勢(shì)方程和等效電路；同步電抗同步發(fā)電機(jī)的相量圖【任務(wù)清單】任務(wù)1：隱極式同步發(fā)電機(jī)的電磁關(guān)系隱極式同步發(fā)電機(jī)氣隙均勻，同一電樞磁動(dòng)勢(shì)作用在圓周氣隙上的任何位置所產(chǎn)生的氣隙磁場(chǎng)和每極磁通量都是相同的，可以整體考慮電樞反應(yīng)的影響。當(dāng)磁路不飽和時(shí)，同步發(fā)電機(jī)內(nèi)的電磁關(guān)系如下：轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流定子三相電流轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流定子三相電流任務(wù)2：隱極式同步發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)方程采用發(fā)電機(jī)慣例，以輸出電流作為電樞電流的正方向時(shí)，定子任一相的電動(dòng)勢(shì)方程為：其中電動(dòng)勢(shì)的負(fù)電抗壓降形式為：得到隱極同步發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)平衡方程式：Xa：電樞反應(yīng)電抗。電樞磁動(dòng)勢(shì)在定子繞組中所感應(yīng)的電樞電動(dòng)勢(shì)可以看作是相電流所產(chǎn)生的一個(gè)電抗壓降，即電樞反應(yīng)電抗。Xσ：定子繞組漏電抗。Xs=Xa+Xσ：隱極同步發(fā)電機(jī)的同步電抗，也就是定子方面的總電抗。只有當(dāng)電樞繞組流過(guò)對(duì)稱(chēng)三相電流，即氣隙磁場(chǎng)為圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)時(shí)，同步電抗才有意義，而當(dāng)電樞繞組中流過(guò)不對(duì)稱(chēng)三相電流時(shí)，便不能無(wú)條件地用同步電抗。因電樞繞組電阻Ra很小，則電動(dòng)勢(shì)平衡方程式可寫(xiě)成：任務(wù)3：隱極式同步發(fā)電機(jī)的相量圖反映了勵(lì)磁磁場(chǎng)的作用，代表電樞電阻，反映了漏磁場(chǎng)和電樞反應(yīng)磁場(chǎng)的共同作用。任務(wù)4：隱極式電機(jī)和凸極式電機(jī)的區(qū)別隱極：氣隙均勻，電樞磁動(dòng)勢(shì)和主極磁動(dòng)勢(shì)相對(duì)位置不同時(shí)，電樞主磁場(chǎng)磁路基本不變，反映主磁路性質(zhì)的電抗值Xs不變。凸極：氣隙不均勻，直軸氣隙小，交軸氣隙大。相同大小的電樞磁動(dòng)勢(shì)作用于不同的氣隙位置時(shí)，產(chǎn)生不同的磁密，反應(yīng)主磁路性質(zhì)的電抗值Xs也不同。隱極同步電機(jī)的磁路凸極同步電機(jī)的磁路(a)直軸；(b)交軸考慮到凸極電機(jī)氣隙的不均勻性，當(dāng)電樞磁動(dòng)勢(shì)作用于交、直軸間的任意位置時(shí)，可將之分解成直軸分量和交軸分量，先分別求出直、交軸電樞反應(yīng)，最后再把它們的效果疊加起來(lái)——雙反應(yīng)理論。任務(wù)5：凸極式發(fā)電機(jī)的電磁關(guān)系E0：勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)；Eσ：漏抗電動(dòng)勢(shì)；Ead：直軸電樞反應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；Eaq：交軸電樞反應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；E：合成電動(dòng)勢(shì)；Ea：電樞反應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。不計(jì)磁路飽和時(shí)有下列關(guān)系由于，且令則電樞回路的電動(dòng)勢(shì)方程式：由于電樞繞組的電阻Ra很小，可以忽略不計(jì)，則凸極同步發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)平衡方程式可寫(xiě)成：任務(wù)6：直軸和交軸同步電抗直軸和交軸同步電抗分別表征在對(duì)稱(chēng)負(fù)載下，單位直軸或交軸三相電流產(chǎn)生的總電樞磁場(chǎng)在電樞每一相繞組中感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)。同步電抗是同步發(fā)電機(jī)最重要的參數(shù)之一，它表征同步發(fā)電機(jī)在對(duì)稱(chēng)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)三相電樞電流合成產(chǎn)生的電樞反應(yīng)磁場(chǎng)和定子漏磁場(chǎng)的一個(gè)綜合參數(shù)。它還綜合反映了電樞反應(yīng)磁場(chǎng)和漏磁場(chǎng)對(duì)定子各相電路的影響，同步電抗的大小直接影響同步發(fā)電機(jī)端電壓隨負(fù)載變化的程度以及運(yùn)行的穩(wěn)定性等。任務(wù)7：凸極式發(fā)電機(jī)的相量圖【任務(wù)拓展】請(qǐng)認(rèn)真思考并回答下列問(wèn)題1、試述直軸和交軸同步電抗的意義？2、凸極同步電機(jī)中，為什么直軸電樞反應(yīng)電抗Xad大于交軸電樞反應(yīng)電抗Xaq？3、有一臺(tái)PN=25000kW，UN=10.5kV，Y接法，cosφN=0.8（滯后）的汽論發(fā)電機(jī)，其同步電抗標(biāo)么值為Xs*=2.13，Ra*=0。試求額定負(fù)載下發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電勢(shì)相量E0，以及相量E0與相量U的夾角以及相量E0與相量I的夾角。4、有一臺(tái)PN=25000kW，UN=10.