同步發(fā)電機(jī)的磁場

電機(jī)學(xué)

ElectricalMachinery自動(dòng)化系溫志明20121本節(jié)內(nèi)容要點(diǎn)：1、時(shí)空相-矢量圖2、負(fù)載運(yùn)行時(shí)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢

a.由直流電流產(chǎn)生的勵(lì)磁磁動(dòng)勢

b.三相對稱交流電流產(chǎn)生的電樞磁動(dòng)勢3、隱極式同步發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢相量圖，方程式，等值電路4、凸極式同步發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢相量圖，方程式，等值電路2電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com空載運(yùn)行空載磁場對稱負(fù)載運(yùn)行電樞反應(yīng)（重點(diǎn)）本節(jié)內(nèi)容3電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com同步發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行空載運(yùn)行：定子繞組開路，定子電流為零，轉(zhuǎn)子繞組通入直流勵(lì)磁電流，發(fā)電機(jī)被拖動(dòng)以同步速度旋轉(zhuǎn)的情況。4電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com基波勵(lì)磁磁動(dòng)勢

當(dāng)勵(lì)磁繞組中通入直流電流后，產(chǎn)生隨轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)的磁動(dòng)勢，稱為勵(lì)磁磁動(dòng)勢。因?yàn)樗S轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動(dòng)，從定子上看，它也是一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢，所以同電樞繞組磁動(dòng)勢的分析方法一樣。1、凸極電機(jī)的勵(lì)磁磁動(dòng)勢5電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com基波勵(lì)磁磁動(dòng)勢6電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com勵(lì)磁繞組放置在磁極兩邊槽里，磁極中間不放繞組以使磁極磁動(dòng)動(dòng)勢波形接近正弦，每極磁勢最大幅值為

，通過實(shí)際總槽數(shù)Z2與沿轉(zhuǎn)子表面開的等距槽的總槽數(shù)Z2的比值查表得。2、隱極電機(jī)的勵(lì)磁磁動(dòng)勢基波勵(lì)磁磁動(dòng)勢7電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com基波勵(lì)磁磁動(dòng)勢8電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com同步發(fā)電機(jī)空載電動(dòng)勢切割電樞繞組9電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com同步發(fā)電機(jī)空載電動(dòng)勢漏磁通10電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com同步發(fā)電機(jī)空載電動(dòng)勢感應(yīng)電勢的波形和大小與氣隙磁密的分布形狀及幅值大小緊密相關(guān)。在設(shè)計(jì)和制造電機(jī)時(shí)，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拇胧?，以獲得盡可能接近正弦分布的氣隙磁密，從而得到較高品質(zhì)的感應(yīng)電勢。11電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com同步發(fā)電機(jī)空載電動(dòng)勢電壓波形畸變定義：實(shí)際空載線電壓波形與正弦波形的偏差程度。措施：使氣隙磁密波形接近正弦波，定子采用分布和短距繞組，三相Y形接法消除三次及其倍數(shù)次諧波。

12電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com對稱負(fù)載運(yùn)行定子繞組接三相對稱負(fù)載，定子電流不為零，有電樞磁動(dòng)勢產(chǎn)生；轉(zhuǎn)子繞組通入直流勵(lì)磁電流，有勵(lì)磁磁動(dòng)勢產(chǎn)生；發(fā)電機(jī)被拖動(dòng)以同步速度旋轉(zhuǎn)。13電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com空載與對稱負(fù)載運(yùn)行時(shí)

物理情況對比運(yùn)行狀態(tài)電流磁動(dòng)勢磁通電動(dòng)勢合成電動(dòng)勢空載運(yùn)行IfFfΦ0E0E0對稱負(fù)載運(yùn)行IfFfΦ0E0EIaFaΦaEa14電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com定義：電樞磁動(dòng)勢對勵(lì)磁磁動(dòng)勢的影響叫電樞反應(yīng)。

一、磁動(dòng)勢分析1、定子三相對稱繞組中對稱三相電流產(chǎn)生基波電樞磁動(dòng)勢（1）大?。?A)（2）轉(zhuǎn)速：(r/min)（3）轉(zhuǎn)向：沿通電相序A、B、C的方向，它與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相同（4）極對數(shù)：和轉(zhuǎn)子極對數(shù)Ｐ相同，決定于繞組的節(jié)距空載與對稱負(fù)載運(yùn)行時(shí)

物理情況對比15電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com2、轉(zhuǎn)子繞組通入直流產(chǎn)生每極基波勵(lì)磁磁動(dòng)勢（1）大?。?/p>

(A)（2）轉(zhuǎn)速：和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速一樣為同步速（3）轉(zhuǎn)向：和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向一致（4）極對數(shù)：和轉(zhuǎn)子磁極的極對數(shù)相同空載與對稱負(fù)載運(yùn)行時(shí)

物理情況對比16電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com勵(lì)磁磁動(dòng)勢Ff與

電樞磁動(dòng)勢Fa的特點(diǎn)磁動(dòng)勢基波波形大小位置轉(zhuǎn)速共同點(diǎn)Ff正弦波恒定，由勵(lì)磁電流決定由轉(zhuǎn)子位置決定由原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定轉(zhuǎn)速相等，轉(zhuǎn)向相同，在空間相對靜止。Fa正弦波恒定，由電樞電流決定由電流瞬時(shí)值決定由頻率f和極對數(shù)p共同決定17電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com電樞反應(yīng)定義：電樞基波磁動(dòng)勢對主極基波磁場的影響。性質(zhì)：取決于電樞基波磁動(dòng)勢與勵(lì)磁磁動(dòng)勢在空間的相對位置，有交磁、助磁、去磁之分。分析：取決于同步發(fā)電機(jī)的內(nèi)功率因數(shù)角ψ0。18電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.comψ0＝0時(shí)的電樞反應(yīng)BaB結(jié)論：電樞磁動(dòng)勢只有交軸分量，電樞反應(yīng)對主極磁場的影響為交磁作用；交軸電樞反應(yīng)使氣隙合成磁場軸線位置從空載時(shí)的直軸處逆轉(zhuǎn)后移一個(gè)角度，而幅值增加；轉(zhuǎn)子主磁場B0超前氣隙合成磁場B，電磁轉(zhuǎn)矩對主磁極起制動(dòng)作用。19電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com0°<ψ0<90°時(shí)的電樞反應(yīng)結(jié)論：電樞磁動(dòng)勢包括交軸分量和直軸分量。交軸電樞反應(yīng)對主極磁場的影響為交磁作用；直軸電樞反應(yīng)對主極磁場的影響為去磁作用。20電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com-90°<ψ0<0°時(shí)的電樞反應(yīng)結(jié)論：電樞磁動(dòng)勢包括交軸分量和直軸分量。交軸電樞反應(yīng)對主極磁場的影響為交磁作用；直軸電樞反應(yīng)對主極磁場的影響為助磁作用。21電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com當(dāng)ψ0角為不同值的電樞反應(yīng)

位置電樞反應(yīng)性質(zhì)對電機(jī)的影響負(fù)載性質(zhì)n(f)UΨ=00q軸交軸波形畸變下降不變RΨ=900d軸直、去削弱不變下降LΨ=-900d軸直、助增強(qiáng)不變上升C00<Ψ<900d、q軸交、直去削弱下降下降R、L-900<Ψ<00d、q軸交、直助增強(qiáng)下降上升R、C22電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com同步電機(jī)的時(shí)空矢量圖交磁去磁助磁23電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com隱極同步發(fā)電機(jī)情況凸極同步發(fā)電機(jī)情況本節(jié)內(nèi)容24電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com電樞反應(yīng)電抗的物理意義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，先對同步電抗的概念作一介紹。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。下面我們就來分析他的電抗。25電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com電樞反應(yīng)電抗的物理意義已知：其中的稱為電樞反應(yīng)電抗。在同樣大小電流情況下,如果越大，電樞反應(yīng)電勢也越大，表示著電樞磁勢所產(chǎn)生的電樞磁通很強(qiáng)。因此的大小可以說明電樞反應(yīng)的強(qiáng)弱。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，所以對應(yīng)產(chǎn)生電動(dòng)勢26電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com電樞反應(yīng)電抗的物理意義所以在三相對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)生的全部電勢為式中稱為隱極同步電機(jī)的同步電抗。27電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com電樞反應(yīng)電抗的物理意義這樣同步發(fā)電機(jī)在負(fù)載下，電樞反應(yīng)磁通及漏磁通所產(chǎn)生的作用，可以通過同步電抗壓降的形式來表示了。同步電機(jī)在正常狀態(tài)下工作，磁路略呈飽和。磁路的飽和程度越高，它的磁阻便越大，所對應(yīng)的電抗便會(huì)越小。所以磁阻或電抗的大小是隨著磁路飽和程度的改變而改變的。28電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com電樞反應(yīng)電抗的物理意義二、凸極同步電機(jī)：凸極同步電機(jī)的特點(diǎn)就是氣隙分布不均勻。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。在凸極電機(jī)中，極面下氣隙較小，兩極之間氣隙較大。

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，同樣大小的電樞磁動(dòng)勢作用在直軸和交軸上時(shí)，所產(chǎn)生的電樞磁場將有明顯的差別。而不同的磁阻將對應(yīng)著不同的電抗。

29電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com電樞反應(yīng)電抗的物理意義所以，在這里，我們將磁動(dòng)勢分解成沿直軸和交軸方向的兩個(gè)分量。直軸電樞磁勢固定地作用在直軸磁路上，對應(yīng)于一個(gè)恒定不變的磁阻，產(chǎn)生磁通。30電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com電樞反應(yīng)電抗的物理意義交軸電樞磁勢固定地作用在交軸磁路，也對應(yīng)于一個(gè)恒定不變的磁阻，產(chǎn)生磁通。磁通與分別切割定子繞組而在其中感應(yīng)出電勢及。由于交軸及直軸的磁阻都恒定不變，所以正比于，正比于，因此，31電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com電樞反應(yīng)電抗的物理意義和隱極電機(jī)一樣，直軸和交軸電樞反應(yīng)電抗各和定子漏抗相加，便可以得到直軸同步電抗和交軸同步電抗，即32電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com電樞反應(yīng)電抗的物理意義注意：在直軸磁路上，由于氣隙小，磁阻小，所以較大。在交軸磁路上，由于氣隙很大，磁阻大，所以較小。當(dāng)直軸及交軸的同步電抗相等時(shí)，就是隱極電機(jī)。33電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com電樞反應(yīng)電抗的物理意義以上物理量都是一相的值；Xa：對稱負(fù)載下單位電流感應(yīng)的電樞反應(yīng)電動(dòng)勢；Xa：綜合反映了三相對稱電流所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢對一相的影響；Xa：相當(dāng)于感應(yīng)電機(jī)中的激磁電抗Xm。電樞反應(yīng)電抗34電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com氣隙對磁導(dǎo)的影響隱極極凸35電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com凸極同步發(fā)電機(jī)的電樞磁場d軸q軸FadBadFaqBaqBad1Baq1ψ0=90°ψ0=0°36電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com隱極同步發(fā)電機(jī)情況前提：不考慮飽和基本電磁關(guān)系電壓方程式相量圖等效電路同步電抗的物理意義37電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com隱極同步發(fā)電機(jī)

的基本電磁關(guān)系轉(zhuǎn)子主極：定子電樞：38電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com隱極同步發(fā)電機(jī)

的電壓方程式同步電抗電樞反應(yīng)電抗不計(jì)飽和電壓方程39電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com隱極同步發(fā)電機(jī)的相量圖40電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com隱極同步發(fā)電機(jī)的等效電路～41電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com隱極同步發(fā)電機(jī)

相量圖的求解方法方法一：利用電壓方程式；方法二：利用幾何關(guān)系。caobd已知：U,I,φ,Ra,Xs求：E0,δ42電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com凸極同步發(fā)電機(jī)情況前提：不考慮飽和雙反應(yīng)理論基本電磁關(guān)系電壓方程式相量圖等效電路直軸與交軸同步電抗的意義43電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com雙反應(yīng)理論電樞磁動(dòng)勢Fa的位置取決于ψ0。當(dāng)Fa既不在直軸、也不在交軸，而位于任意位置時(shí)，可把Fa分解為直軸分量Fad和交軸分量Faq，分別求解直軸電樞反應(yīng)和交軸電樞反應(yīng)，兩者疊加，在不計(jì)飽和時(shí)就可得到一般情況下凸極同步電機(jī)的電樞反應(yīng)。44電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com凸極同步發(fā)電機(jī)

的基本電磁關(guān)系轉(zhuǎn)子主極：定子電樞：45電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com凸極同步發(fā)電機(jī)

的電壓方程式直軸電樞反應(yīng)電抗交軸電樞反應(yīng)電抗46電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com凸極同步發(fā)電機(jī)

的電壓方程式47電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com凸極同步發(fā)電機(jī)的相量圖現(xiàn)在的問題：如何確定ψ0？48電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com凸極同步發(fā)電機(jī)的相量圖為了確定ψ0，畫出相量圖，定義一個(gè)虛擬電動(dòng)勢：與E0同相49電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com凸極同步發(fā)電機(jī)

相量圖的標(biāo)量求解方法50電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com凸極同步發(fā)電機(jī)的等效電路～51電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com直軸與交軸同步電抗的意義Φad(Λad)Φaq

(Λaq)Φσ(Λσ)Φσ(Λσ)52電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com同步電機(jī)參數(shù)的比較電機(jī)漏抗電樞反應(yīng)電抗直軸同步電抗交軸同步電抗基本關(guān)系大小關(guān)系隱極機(jī)XσXaXsXsXs=Xd=Xq

=Xσ+XaXs>>Xσ>Ra凸極機(jī)XσXadXaqXdXqXd=Xσ+XadXq=Xσ+XaqXd>Xq>Xσ>Ra53電機(jī)學(xué)教案，

太原工業(yè)學(xué)院自動(dòng)化系溫志明，wasxty_99@163.com例題有一臺的汽輪發(fā)電機(jī)，，電樞電阻略去不計(jì)。試求額定負(fù)載下勵(lì)磁電動(dòng)勢及內(nèi)功率因數(shù)角。有一臺的汽輪發(fā)電機(jī)，，電樞電阻略去不計(jì)。每相勵(lì)磁電動(dòng)勢為7520V，試求分下列幾種情況接上三相對稱負(fù)載時(shí)的電樞電流值，并說明其電樞反應(yīng)的性質(zhì)：

(1)每相是7.52純電阻

(2)每相是7.52Ω純電感；