浙江大學(xué)同步電機(jī)演示文稿

浙江大學(xué)同步電機(jī)演示文稿目前一頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)優(yōu)選浙江大學(xué)同步電機(jī)目前二頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)同步電機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理一、同步電機(jī)結(jié)構(gòu)：同步電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分組成，分轉(zhuǎn)場式和轉(zhuǎn)樞式兩種。定子鐵心內(nèi)圓均勻分布著定子槽，槽內(nèi)嵌放著按一定規(guī)律排列的三相對稱交流繞組。轉(zhuǎn)子鐵心裝有制成一定形狀的成對磁極，磁極上繞有勵(lì)磁繞組，通以直流電流時(shí)，將會在電機(jī)的氣隙中形成極性相間的分布磁場，稱為勵(lì)磁磁場

處于電樞內(nèi)圓和轉(zhuǎn)子磁極之間，氣隙層的厚度和形狀對電機(jī)內(nèi)部磁場的分布和同步電機(jī)的性能有重大影響目前三頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)凸極式同步電機(jī)隱極式同步電機(jī)同步電機(jī)結(jié)構(gòu)目前四頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)同步電機(jī)結(jié)構(gòu)目前五頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)凸極式轉(zhuǎn)子目前六頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)汽輪機(jī)（隱極式轉(zhuǎn)子）目前七頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)目前八頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)目前九頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)目前十頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)目前十一頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)目前十二頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)勵(lì)磁形式直流勵(lì)磁機(jī)靜止整流器旋轉(zhuǎn)整流器目前十三頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)冷卻方式1、空氣冷卻空氣冷卻主要采用內(nèi)扇式軸向和徑向混合通風(fēng)系統(tǒng)，適用與容量為50MW以下的汽輪發(fā)電機(jī)。為確保運(yùn)行安全，要求整個(gè)空氣系統(tǒng)是封閉的。2、氫氣冷卻氫氣冷卻的效果明顯優(yōu)于空氣冷卻，在汽輪發(fā)電機(jī)中被廣泛應(yīng)用，并從外冷式發(fā)展為內(nèi)冷式，即定、轉(zhuǎn)子導(dǎo)線做成空心的，直接將氫氣壓縮進(jìn)導(dǎo)體帶走熱量。應(yīng)用中要注意解決的是防漏和防爆問題。3、水冷卻水的冷卻效果優(yōu)于氫氣。主要方式為內(nèi)冷式。除了有定、轉(zhuǎn)子繞組雙水內(nèi)冷，還有定子繞組用水內(nèi)冷，定、轉(zhuǎn)子鐵心氫外冷、轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組用氫內(nèi)冷的混合冷卻方式。水冷卻方式面臨泄漏和積垢堵塞問題。4、超導(dǎo)發(fā)電機(jī)超導(dǎo)發(fā)電機(jī)是未來巨型汽輪發(fā)電機(jī)的一種很有前途的冷卻方式，在超導(dǎo)狀態(tài)下電機(jī)繞組的電阻損耗完全消失，徹底解決了電機(jī)的發(fā)熱溫升問題并大大提高了電機(jī)的效率。但是其中牽涉到很多關(guān)鍵技術(shù)問題，如強(qiáng)磁場、高電密、高溫交流超導(dǎo)線材的制備等。目前十四頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)目前十五頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)三、額定值

額定容量SN（額定功率PN）：額定運(yùn)行時(shí)電機(jī)輸出的功率；

額定電壓UN：額定運(yùn)行時(shí)定子三相線電壓；

額定電流IN：額定運(yùn)行時(shí)定子三相線電流；

額定功率因數(shù)：額定運(yùn)行時(shí)電機(jī)的額定功率；

額定頻率；額定運(yùn)行時(shí)的頻率；

額定轉(zhuǎn)速：同步電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速；額定值間的相互關(guān)系：目前十六頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)6.2同步電機(jī)的基本工作原理勵(lì)磁繞組建立起主磁場;原動機(jī)拖動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn),勵(lì)磁磁場隨軸一起旋轉(zhuǎn)并順次切割定子各相繞組;電樞繞組三相對稱交變電勢。通過引出線，輸出交流電。感應(yīng)電勢的有效值：感應(yīng)電勢頻率：感應(yīng)電勢的頻率決定于同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速n和極對數(shù)p，即由于旋轉(zhuǎn)磁場極性相間，使得感應(yīng)電勢的極性交變；由于電樞繞組的對稱性，保證了感應(yīng)電勢的三相對稱性。目前十七頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)同步發(fā)電機(jī)的空載運(yùn)行空載運(yùn)行：原動機(jī)帶動發(fā)電機(jī)在同步轉(zhuǎn)速下運(yùn)行,勵(lì)磁繞組通過適當(dāng)?shù)膭?lì)磁電流,電樞繞組不帶任何負(fù)載時(shí)的運(yùn)行情況?？蛰d運(yùn)行是同步發(fā)電機(jī)最簡單的運(yùn)行方式，其氣隙磁場由轉(zhuǎn)子磁勢單獨(dú)建立。磁通分為主磁通和漏磁通。

凸極同步電機(jī)通常選用極弧系數(shù)為0.68~0.72,氣隙比值為1.3~1.8目前十八頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)空載特性曲線當(dāng)空載運(yùn)行時(shí),勵(lì)磁電勢隨勵(lì)磁電流變化的關(guān)系,

稱為同步發(fā)電機(jī)的空載特性。

勵(lì)磁電勢的大小(有效值)與轉(zhuǎn)子每極磁通成正比，而勵(lì)磁電流的大小又和作用于同步電機(jī)磁路上的勵(lì)磁磁勢正比例變化，所以空載特性與電機(jī)磁路的磁化曲線具有類似的變化規(guī)律?？蛰d特性可以通過計(jì)算或試驗(yàn)得到。①說明電機(jī)設(shè)計(jì)合理性；②空載特性結(jié)合短路特性(在后面介紹)可以求取同步電機(jī)的參數(shù)。③發(fā)電廠通過測取空載特性來判斷三相繞組的對稱性以及勵(lì)磁系統(tǒng)的故障。目前十九頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)時(shí)－空矢量磁密波Bf1與定子任一相交鏈的磁通量0是時(shí)間變量，由感應(yīng)產(chǎn)生的該相電勢用表示,當(dāng)定子各相的時(shí)間參考軸都取在各自的相繞組軸線時(shí)，與重合。NS勵(lì)磁磁勢的基波Ff1和由它產(chǎn)生的氣隙磁密波Bf1為空間分布波，兩者同相位，其正波幅處于轉(zhuǎn)子直軸正方向，且與轉(zhuǎn)子一起以同步速旋轉(zhuǎn)；當(dāng)Bf1波的波幅來到某相軸左側(cè)900時(shí)，Bf1波與該相繞組交鏈的磁通量的瞬時(shí)值正好為零，這時(shí)0

在該軸線左側(cè)900。目前二十頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)對稱負(fù)載時(shí)的電樞反應(yīng)空載時(shí)，同步電機(jī)中只有一個(gè)以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的勵(lì)磁磁勢；當(dāng)電樞繞組接上三相對稱負(fù)載后，電樞繞組和負(fù)載一起構(gòu)成閉合通路，通路中流過的是三相對稱的交流電流，當(dāng)三相對稱電流流過三相對稱繞組時(shí)，將會形成一個(gè)以同步速度旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁勢；同步發(fā)電機(jī)接上三相對稱負(fù)載以后，電機(jī)中除了隨軸同轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁勢(稱為機(jī)械旋轉(zhuǎn)磁勢)外，又多了一個(gè)電樞旋轉(zhuǎn)磁勢(稱為電氣旋轉(zhuǎn)磁勢)。這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁勢的轉(zhuǎn)速均為同步速，而且轉(zhuǎn)向一致，二者在空間處于相對靜止?fàn)顟B(tài)，用矢量加法將其合成為一個(gè)合成磁勢。目前二十一頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)同步電機(jī)的電樞反應(yīng)同步電機(jī)的磁場建立：負(fù)載時(shí)，電樞磁動勢的基波對主磁極基波磁場的影響稱為電樞反應(yīng)。目前二十二頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)電樞反應(yīng)性質(zhì)（助磁、去磁、交磁）取決于基波磁勢與勵(lì)磁磁勢在空間的相對位置，即決定于電樞電流和勵(lì)磁電動勢之間的相位角。假定：磁路不飽和，隱極式轉(zhuǎn)子。

電樞磁勢基波與勵(lì)磁磁勢同轉(zhuǎn)速、同轉(zhuǎn)向、彼此保持相對靜止。影響電樞反應(yīng)的有關(guān)量：主磁路的飽和程度；、之間的相位關(guān)系；轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)形式；影響電樞反應(yīng)的量目前二十三頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)一、電樞電流和勵(lì)磁電動勢同相位（1800）時(shí)電樞反應(yīng)

主極軸線與電樞A相繞組的軸線正交；

A相勵(lì)磁電動勢的瞬時(shí)值達(dá)最大值；

電樞電流與勵(lì)磁電動勢同相位，達(dá)最大值。

基波電樞磁勢Fa的軸線與A相繞組軸線重合。

電樞磁勢的軸線與轉(zhuǎn)子的交軸重合；在任意瞬間，電樞磁勢的軸線恒與轉(zhuǎn)子交軸重合。

電樞磁勢是交軸磁勢；d軸q軸d軸SNXAq軸n×目前二十四頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)交軸電樞反應(yīng)：使氣隙合成磁動勢的軸線從主磁極軸線逆轉(zhuǎn)向后移一個(gè)電角度；從而產(chǎn)生一定的電磁轉(zhuǎn)矩；合成磁場的幅值較轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁場有所增加（增磁）。目前二十五頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)二、電樞電流滯后勵(lì)磁電動勢一個(gè)銳角時(shí)的電樞反應(yīng)

主極軸線與電樞A相繞組的軸線正交；

A相勵(lì)磁電勢的瞬時(shí)值達(dá)最大值；

電樞電流落后勵(lì)磁電動勢一個(gè)φ角；

基波電樞磁勢Fa的軸線落后A相繞組軸線

φ角；電樞磁勢的軸線落后轉(zhuǎn)子交軸φ角；在任意瞬間，電樞磁勢的軸線恒與轉(zhuǎn)子交軸相差φ角。

電樞磁勢可分解為交軸磁勢和直軸磁勢；d軸SNXAq軸n×q軸目前二十六頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)Faq：交軸電樞反應(yīng)；Fad：直軸電樞反應(yīng)（去磁）d軸q軸目前二十七頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)電樞反應(yīng)的總結(jié)

交軸的電樞反應(yīng)使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換；直軸電樞反應(yīng)對氣隙磁場起助磁或去磁的作用，不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩；電樞磁動勢和勵(lì)磁磁動勢間的夾角（功率角）會隨著電機(jī)的運(yùn)行情況改變。電樞反應(yīng)的性質(zhì)也隨負(fù)載的變化而變化。目前二十八頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)隱極同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行不計(jì)磁路飽和，磁路線性，把主極磁勢和電樞磁勢的作用分別考慮，再利用疊加原理。轉(zhuǎn)子：定子：（1）隱極電機(jī)目前二十九頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)按照規(guī)定的參考正方向，電樞繞組一相的電動勢平衡方程：ABC漏抗電動勢寫成漏抗壓降形式，電樞反應(yīng)電動勢用電樞反應(yīng)電抗壓降形式表示Xa為電樞反應(yīng)電抗目前三十頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)Xt：為同步電機(jī)的同步電抗，磁路不飽和時(shí)為常數(shù)。

隱極同步電機(jī)的等效電路圖：隱極同步發(fā)電機(jī)等效電路目前三十一頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)隱極同步電機(jī)的相量圖作相量圖時(shí)，我們認(rèn)為發(fā)電機(jī)的端電壓，電樞電流，負(fù)載功率因數(shù)角以及同步電抗為已知量，最終可以根據(jù)方程式求得勵(lì)磁電勢。

隱極電機(jī)相量圖可按以下步驟作出：

①在水平方向作出相量

；

②根據(jù)j角找出的方向并作出相量；

③在

的尾端，加上相量；

④作出由

的首端指向尾端的相量，該相量便是目前三十二頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)計(jì)及磁路飽和，磁路非線性，主極磁勢和電樞磁勢合成為氣隙磁動勢，再由此求出負(fù)載時(shí)的合成電動勢。轉(zhuǎn)子：定子：計(jì)飽和：隱極同步電機(jī)計(jì)及飽和時(shí)目前三十三頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)雙反應(yīng)理論（凸極同步電機(jī)）一般情況：電樞磁動勢在空間的任意位置。分析方法：把電樞磁勢分解成直軸和交軸兩個(gè)分量;用對應(yīng)的直軸磁導(dǎo)和交軸磁導(dǎo)分別算出直軸和交軸電樞反應(yīng);最后把它們的效果疊加起來。凸極同步電機(jī)的氣隙沿圓周不均勻：極面下的氣隙較小，兩極之間氣隙較大。氣隙磁導(dǎo)，直軸磁導(dǎo)比交軸磁導(dǎo)大，以1800電角度為一個(gè)周期。同樣大小的電樞磁動勢作用在直軸和交軸上時(shí)，所產(chǎn)生的電樞磁場有明顯變化；目前三十四頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)雙反應(yīng)理論：對于在空間任意位置的電樞磁動勢Fa，將其分解成直軸和交軸兩個(gè)分量Fad和Faq，用對應(yīng)的直軸磁導(dǎo)和交軸磁導(dǎo)分別算出直軸和交軸電樞反應(yīng);最后把它們的效果疊加起來。目前三十五頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)凸極同步電機(jī)轉(zhuǎn)子：定子：利用雙反應(yīng)理論得到從電流建立磁場到感應(yīng)電動勢的過程：凸極同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行。目前三十六頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)ABC按規(guī)定的參考正方向，電壓方程為：Xd：直軸同步電抗；Xq：交軸同步電抗（Xd>Xq）凸極機(jī)的電壓方程目前三十七頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)二、同步發(fā)電機(jī)的相量圖隱極同步機(jī)：凸極同步機(jī)：目前三十八頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)凸極機(jī)的相量圖如何得到？首先求出EQRQ目前三十九頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)1）容量基值或kVA2）相電壓基值（額定相電壓）V或kV3）相電流基值（額定相電流）A4）阻抗基值

5）轉(zhuǎn)子角速度基值（式中nN的單位為r/min）同步電機(jī)標(biāo)么值基值目前四十頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性空載特性：實(shí)質(zhì)是電機(jī)的磁化曲線短路特性：發(fā)電機(jī)在同步轉(zhuǎn)速下，電樞線端三相穩(wěn)態(tài)短路時(shí)，電樞電流與勵(lì)磁電流的關(guān)系曲線。負(fù)載特性：轉(zhuǎn)速為同步速度，負(fù)載電流和功率因數(shù)為常值時(shí)，發(fā)電機(jī)的端電壓與勵(lì)磁電流之間的關(guān)系曲線。外特性：在n＝nN，If＝常數(shù)和cosφ＝常數(shù)時(shí)，端電壓U和負(fù)載電流I的關(guān)系曲線。調(diào)整特性：在n＝nN，U＝常數(shù)和cosφ＝常數(shù)時(shí)，勵(lì)磁電流If和負(fù)載電流I的關(guān)系。目前四十一頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)空載特性空載特性可用實(shí)驗(yàn)測出，也可用磁路計(jì)算得到。（具有磁滯現(xiàn)象）同步發(fā)電機(jī)的空載損耗包括機(jī)械損耗pmec、定子鐵耗pFe從不同勵(lì)磁時(shí)拖動發(fā)電機(jī)所需的功率中扣除機(jī)械損耗后，得到定子鐵耗。目前四十二頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)短路特性短路運(yùn)行特性：短路運(yùn)行時(shí)，Ik滯后于E0

近似90電角度，交軸分量Iq=0

，其電樞反應(yīng)表現(xiàn)為純?nèi)ゴ抛饔?。去磁作用減少了電機(jī)中的磁通，電機(jī)的磁通和感應(yīng)電勢較小，磁路處于不飽和狀態(tài)，勵(lì)磁電勢和勵(lì)磁電流之間在數(shù)量上呈線性關(guān)系，短路電流和勵(lì)磁電流在數(shù)量也呈線性關(guān)系。短路特性就是一條通過原點(diǎn)的直線。短路特性：n＝nN，端電壓U=0，電樞短路電流Ik＝f（If）Ff(If)U0Ik目前四十三頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)特性三角形目前四十四頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)短路試驗(yàn)短路試驗(yàn)時(shí)，測出的拖動同步發(fā)電機(jī)所需功率為發(fā)電機(jī)的短路損耗，包括：機(jī)械損耗、電樞繞組基本銅耗和短路雜散損耗從空載試驗(yàn)算出機(jī)械損耗和鐵耗，短路試驗(yàn)測出定子銅耗和負(fù)載雜散損耗。從而得到發(fā)電機(jī)的總損耗。同步發(fā)電機(jī)的效率當(dāng)轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速、端電壓為額定電壓、功率因數(shù)為額定功率因數(shù)時(shí)，發(fā)電機(jī)的效率與輸出功率的關(guān)系曲線，稱為電機(jī)的效率特性。

目前四十五頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)零功率因數(shù)負(fù)載特性cosj=0的負(fù)載為純電感負(fù)載，即y=90度。負(fù)載特性：Ia=常數(shù)，功率因數(shù)cosj=常數(shù)時(shí)，端電壓U＝f（If）。其中當(dāng)cosj=0時(shí)一條負(fù)載特性稱為零功率因數(shù)特性。目前四十六頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)具有相同相位。寫出代數(shù)方程：磁動勢間和電動勢間的關(guān)系：目前四十七頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)零功率因數(shù)負(fù)載特性與空載特性之間相差一個(gè)特性三角形。（由電樞電流對應(yīng)的等效勵(lì)磁電流和漏抗壓降IaXσ構(gòu)成其中的兩條邊）測取零功率因數(shù)負(fù)載特性時(shí)電流I為恒值，該特性三角形大小不變。D’E’反之，可以由空載特性和特性三角形求取零功率因數(shù)負(fù)載特性。

保梯（Potier)電抗：考慮轉(zhuǎn)子漏磁影響，空載特性和零功率因數(shù)負(fù)載特性間的特性三角形是逐漸變動的。在U＝UN一點(diǎn)上得到的特性三角形稱為保梯三角形，對應(yīng)的漏抗稱為保梯漏抗。目前四十八頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)同步發(fā)電機(jī)的外特性對于感性負(fù)載(j>0,y>90)，在勵(lì)磁電流不變的情況下，隨著電樞電流的增大，電樞反應(yīng)的去磁作用的增強(qiáng)，漏抗壓降的增大，同步電機(jī)的外特性是下降的曲線。對于j<0,y<90的容性負(fù)載，電樞反應(yīng)表現(xiàn)為增磁作用，隨著電樞電流的增大，端電壓反而增大。外特性：n=n1,If=常數(shù),cosj=常數(shù)的條件下，同步發(fā)電機(jī)作單機(jī)運(yùn)行時(shí),端電壓U隨負(fù)載電流而變化的關(guān)系,即U=f(I)曲線。目前四十九頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)額定勵(lì)磁電流：調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁，使其在額定負(fù)載（I＝IN，cosφ＝cosφN

）時(shí)電機(jī)端電壓為額定電壓時(shí)的勵(lì)磁電流。發(fā)電機(jī)的端電壓隨著負(fù)載電流的改變而變,保持額定運(yùn)行時(shí)的勵(lì)磁電流IfN

和轉(zhuǎn)速nN

不變,將發(fā)電機(jī)的完全卸載,發(fā)電機(jī)的端電壓將由UN變化為勵(lì)磁電勢E0

，電壓變化的幅度可以用電壓調(diào)整率來表示

△U是發(fā)電機(jī)的性能指標(biāo)之一，按國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定應(yīng)不大于40%。電壓調(diào)整率目前五十頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)調(diào)整特性調(diào)整特性：當(dāng)n＝nN，U＝常數(shù)，cosφ＝常數(shù)時(shí)，勵(lì)磁電流If和負(fù)載電流I的關(guān)系曲線If＝f（I）。滯后超前對于感性和純電阻負(fù)載，調(diào)整特性呈上升趨勢；對于容性負(fù)載，調(diào)整特性呈下降趨勢；目前五十一頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)同步發(fā)電機(jī)的直軸同步電抗和短路比由空載和短路特性確定Xd的不飽和值短路時(shí)，合成磁動勢很小，按線性磁路考慮。任取一勵(lì)磁電流Ifk,在氣隙線和短路特性上查出勵(lì)磁電動勢E0’和短路電流Ik由空載和零功率因數(shù)負(fù)載特性確定Xd的飽和值電機(jī)在額定電壓下負(fù)載運(yùn)行時(shí)，磁路處于飽和狀態(tài)。近似地取零功率因數(shù)負(fù)載特性上I＝IN和U＝UN運(yùn)行狀態(tài)下地氣隙磁動勢作為發(fā)電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)飽和程度地依據(jù)。

目前五十二頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)IfUI=0I=INoATKLBCUNB：電機(jī)在輸出UN時(shí)在空載特性上對應(yīng)的Eδ值點(diǎn)；OT:該飽和度下的假想線性化空載特性目前五十三頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)短路比在一個(gè)能產(chǎn)生空載電動勢E0等于額定電壓的勵(lì)磁電流If0下進(jìn)行三相穩(wěn)態(tài)短路試驗(yàn)，得到的穩(wěn)態(tài)短路電流Ik0與發(fā)電機(jī)的額定電流IN的比值。即：產(chǎn)生空載額定電壓和產(chǎn)生額定短路電路所需的勵(lì)磁電流之比。計(jì)及飽和影響的電機(jī)參數(shù)。氣隙線空載特性短路特性IfkIf0I’f0E0’UNINIkN目前五十四頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)穩(wěn)態(tài)參數(shù)的測定轉(zhuǎn)差法測定Xd和Xq：勵(lì)磁繞組開路，被試電機(jī)拖到接近同步速，在電樞繞組上外施三相對稱低電壓（約0.1UN，保證電機(jī)不牽入同步),外施電壓的相序使定子繞組旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相同。電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速略小于同步轉(zhuǎn)速，電樞磁勢以sn1的速度掠過轉(zhuǎn)子表面。記錄電樞電壓、電樞電流以及轉(zhuǎn)子感應(yīng)電壓的波形。目前五十五頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)Fa對準(zhǔn)直軸時(shí)，電樞反應(yīng)電抗大，電流小，電樞端電壓大（由于供電線路的壓降），轉(zhuǎn)子感應(yīng)電壓為零；Fa對準(zhǔn)交軸時(shí)，電樞反應(yīng)電抗小，電流大，電樞端電壓小，轉(zhuǎn)子感應(yīng)電壓最大。目前五十六頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)提高了供電的可靠性；提高了供電的經(jīng)濟(jì)性和靈活性；提高了供電質(zhì)量同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行目前五十七頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)并聯(lián)合閘的條件:發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)連接的相序應(yīng)相同；發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)的頻率應(yīng)相同；發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)的電壓波形應(yīng)相同；發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)電壓的大小和相位相同；目前五十八頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)投入并聯(lián)進(jìn)行的調(diào)節(jié)和操作過程稱為同步過程。同步方法：準(zhǔn)同步法，自同步法投入并聯(lián)的方法準(zhǔn)同步：把發(fā)電機(jī)調(diào)整到完全合乎投入并聯(lián)條件再進(jìn)行并聯(lián)合閘。分交叉接法和直接接法目前五十九頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)頻率不等時(shí),三個(gè)燈同時(shí)呈現(xiàn)時(shí)亮?xí)r暗的現(xiàn)象;調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，直到三個(gè)燈的亮度不再閃爍;調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓的大小和相位(相位可通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的瞬時(shí)速度來調(diào)整)，直到三個(gè)燈同時(shí)熄滅.燈光熄滅法

目前六十頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)交叉接法（旋轉(zhuǎn)燈光法）燈光順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，說明發(fā)電機(jī)的輸出頻率與電網(wǎng)不一致。當(dāng)發(fā)電機(jī)的頻率接近電網(wǎng)頻率時(shí)，可觀察到燈光的旋轉(zhuǎn)越來越慢，在第一對相燈全暗的瞬間合閘，將電機(jī)并入電網(wǎng)。依靠電機(jī)的自整步作用，將電機(jī)牽入同步。調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)頻率；調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)電壓；目前六十一頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)自整步法在相序一致的情況下將勵(lì)磁繞組通過適當(dāng)?shù)碾娮瓒探?；用原動機(jī)把發(fā)電機(jī)拖動到接近同步速(相差2~5％)；在沒有接通勵(lì)磁電流的情況下將發(fā)電機(jī)接入電網(wǎng)；再接通勵(lì)磁并調(diào)節(jié)勵(lì)磁強(qiáng)弱，依靠定子磁場和轉(zhuǎn)子磁場之間的電磁轉(zhuǎn)矩將轉(zhuǎn)子拉入同步轉(zhuǎn)速。注意：勵(lì)磁繞組必須通過一限流電阻短接。因?yàn)橹苯娱_路，將在其中感應(yīng)出危險(xiǎn)的高壓；直接短路，將在定、轉(zhuǎn)子繞組間產(chǎn)生很大的沖擊電流。自同步法的優(yōu)點(diǎn)：操作簡單，方便快捷；缺點(diǎn)：合閘時(shí)有沖擊電流。目前六十二頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)同步發(fā)電機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩方程（1）功率平衡式同步發(fā)電機(jī)由原動機(jī)拖動，從轉(zhuǎn)子軸上輸入機(jī)械功率P1，從定子輸出電功率P2。P1PemP2pmecpFe，padpcu1目前六十三頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)功率平衡式：轉(zhuǎn)矩平衡式：目前六十四頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)當(dāng)忽略電樞繞組損耗時(shí)，功角特性Pem＝f（θ）RQ目前六十五頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)對于隱極機(jī)，Xd＝Xq＝Xt，只有基本電磁功率基本電磁功率附加電磁功率目前六十六頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)同步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩：凸極機(jī)：隱極機(jī)：目前六十七頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)附加轉(zhuǎn)矩的作用當(dāng)轉(zhuǎn)子軸線與旋轉(zhuǎn)磁極的軸線重合，只有徑向磁拉力，無切向磁拉力，轉(zhuǎn)子無電磁轉(zhuǎn)矩；轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一定角度，旋轉(zhuǎn)磁場磁通力圖通過磁阻最小的路徑，氣隙磁場扭曲，旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子間除了徑向力，還有切向力，形成電磁轉(zhuǎn)矩。隱極轉(zhuǎn)子氣隙不會扭歪，所以沒有電磁轉(zhuǎn)矩。磁阻轉(zhuǎn)矩目前六十八頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)功角、矩角特性：凸極機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩包含有基本分量和附加分量；電動機(jī)發(fā)電機(jī)隱極機(jī)電動機(jī)發(fā)電機(jī)凸極機(jī)目前六十九頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)與大電網(wǎng)并聯(lián)時(shí)有功功率

調(diào)節(jié)和靜態(tài)穩(wěn)定同步電機(jī)空載運(yùn)行，不輸出有功功率，增加原動機(jī)輸入功率，轉(zhuǎn)子加速，轉(zhuǎn)子磁勢Ff超前合成磁場，電機(jī)向電網(wǎng)輸出一定的有功功率。要增加發(fā)電機(jī)的輸出有功功率，必須增加原動機(jī)的輸入功率，使功率角增大。

目前七十頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)當(dāng)＝900，電磁功率和電磁轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大值。靜態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行的條件：目前七十一頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)靜態(tài)穩(wěn)定目前七十二頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)比整步轉(zhuǎn)矩（功率）：表示同步電機(jī)抗干擾保持穩(wěn)定運(yùn)行能力的強(qiáng)弱。隱極機(jī)：凸極機(jī)：比整步功率目前七十三頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)過載能力過載能力：最大電磁功率與額定功率的比值。目前七十四頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)1、凸極機(jī)功角特性中，兩個(gè)分量的大小比較；2、不同勵(lì)磁時(shí)功角特性的變化；3、有功功率調(diào)節(jié)時(shí)，無功功率的變化情況；4、同步電機(jī)的圓圖；5、靜態(tài)穩(wěn)定和動態(tài)穩(wěn)定與大電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行補(bǔ)充說明目前七十五頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)無功功率調(diào)節(jié)和V形曲線以忽略電樞電阻和磁飽和影響的隱極機(jī)為例。電網(wǎng)電壓、頻率不變，發(fā)電機(jī)在理想條件下并聯(lián)合閘：合閘后，電樞電流為零，此時(shí)的勵(lì)磁電流稱為正常勵(lì)磁電流。發(fā)電機(jī)沒有有功負(fù)載，也沒有無功負(fù)載。保持原動機(jī)輸出不變，勵(lì)磁電流調(diào)大，稱為過勵(lì)磁。發(fā)電機(jī)送出滯后的無功電流，產(chǎn)生去磁的電樞反應(yīng)．保持原動機(jī)輸出不變，勵(lì)磁電流調(diào)小，稱為欠勵(lì)磁。發(fā)電機(jī)送出超前的無功電流．產(chǎn)生助磁的電樞反應(yīng)．目前七十六頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)

以忽略電樞電阻和磁飽和影響的隱極機(jī)為例。在原動機(jī)輸入有功功率P1，發(fā)電機(jī)輸出有功功率，且保持不變的情況下，忽略電樞繞組損耗，有當(dāng)磁路不飽和，電網(wǎng)電壓U、同步電抗Xt不變

目前七十七頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)目前七十八頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)電流與電壓同相時(shí)，＝0，cos＝1，發(fā)電機(jī)輸出有功，電流最小，“正常勵(lì)磁”。

勵(lì)磁增大，E0增大，I增大，并落后于電壓，發(fā)電機(jī)輸出滯后的無功功率；發(fā)電機(jī)處于“過勵(lì)”狀態(tài)；

勵(lì)磁減小，E0減小，I增大，但超前電壓，發(fā)電機(jī)輸出超前的無功功率；發(fā)電機(jī)處于“欠勵(lì)”狀態(tài)；

當(dāng)勵(lì)磁電流減小，與垂直，＝900，達(dá)到靜態(tài)穩(wěn)定極限。調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的現(xiàn)象目前七十九頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)二、V形曲線發(fā)電機(jī)在原動機(jī)輸入功率恒定、電網(wǎng)電壓恒定時(shí)，電樞電流和勵(lì)磁電流之間的關(guān)系曲線，形狀如“V”，稱V形曲線。每一條V形曲線的最低點(diǎn)，表示，相應(yīng)的勵(lì)磁狀態(tài)為正常勵(lì)磁（右斜？）。正常勵(lì)磁左為欠勵(lì)區(qū)，功率因數(shù)超前；右為過勵(lì)區(qū)，功率因數(shù)滯后；在欠勵(lì)區(qū)，勵(lì)磁電流過小，＝900對應(yīng)靜態(tài)穩(wěn)定極限。輸出功率的增大，曲線往上移。欠勵(lì)過勵(lì)滯后超前正常勵(lì)磁（電網(wǎng)電壓發(fā)生波動時(shí)，V型曲線如何變化？）目前八十頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)

同步發(fā)電機(jī)在原動機(jī)輸入功率不變的情況下，調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流可以改變功率因數(shù)；在勵(lì)磁電流不變的情況下，改變原動機(jī)輸入功率，不僅有功功率發(fā)生變化，無功功率也會發(fā)生變化。結(jié)論目前八十一頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)同步電動機(jī)和同步調(diào)相機(jī)同步電動機(jī)作為一種恒速電動機(jī)廣泛用以拖動大容量恒速機(jī)械。優(yōu)點(diǎn)：功率因數(shù)可以調(diào)節(jié)以改善電網(wǎng)的功率因數(shù)缺點(diǎn)：比異步電動機(jī)結(jié)果復(fù)雜，造價(jià)高同步調(diào)相機(jī)：實(shí)質(zhì)是空載運(yùn)行的同步電動機(jī)，專門用來產(chǎn)生無功功率，改善電網(wǎng)的功率因數(shù)。目前八十二頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妱訖C(jī)的過程N(yùn)0SNS0nT1TemN0SS0NnT1N0SS0NnTemTZ

發(fā)電機(jī)狀態(tài)電動機(jī)狀態(tài)目前八十三頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)當(dāng)同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)橥诫妱訖C(jī)時(shí)功率角、電磁轉(zhuǎn)矩和電磁功率由正值變?yōu)樨?fù)值，機(jī)電能量轉(zhuǎn)換過程發(fā)生逆變。

目前八十四頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)(a)為過勵(lì)磁電流，φ<0,無功功率為負(fù)值，表示同步電動機(jī)可向電網(wǎng)輸出無功功率；(b)為正常勵(lì)磁電流，φ＝0,無功功率為零；(c)為欠勵(lì)磁電流，φ>0,無功功率是正值，表示同步電動機(jī)從電源吸收無功功率；目前八十五頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)同步電機(jī)運(yùn)行方式的判據(jù)無論用發(fā)電機(jī)慣例還是用電動機(jī)慣例，一臺同步電機(jī)究竟是發(fā)電機(jī)還是電動機(jī)運(yùn)行的判斷關(guān)鍵：轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁動勢是超前氣隙磁通密度，還是滯后于它．超前時(shí)，是發(fā)電機(jī)運(yùn)行，滯后時(shí)，是電動機(jī)運(yùn)行。目前八十六頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)同步電動機(jī)的電動勢方程ABC按照規(guī)定的參考正方向，電樞繞組一相的電動勢平衡方程：漏抗電動勢寫成漏抗壓降形式，電樞反應(yīng)電動勢用電樞反應(yīng)電抗壓降形式表示Xa為電樞反應(yīng)電抗目前八十七頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)Xt：為同步電機(jī)的同步電抗，磁路不飽和時(shí)為常數(shù)。

隱極同步電機(jī)的等效電路圖：目前八十八頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)ABC按規(guī)定的參考正方向，電壓方程為：Xd：直軸同步電抗；Xq：交軸同步電抗

凸極機(jī)的電壓方程目前八十九頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)二、同步電動機(jī)的相量圖隱極同步機(jī)：凸極同步機(jī)：目前九十頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)同步電機(jī)的功角特性一、功角特性和矩角特性：（1）功率平衡式同步電動機(jī)正常工作時(shí)，定子從電網(wǎng)吸收電功率，轉(zhuǎn)子軸上輸出機(jī)械功率。P1PemP2pcu1pFeppf目前九十一頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)輸入功率：定子繞組銅耗：電磁功率：

運(yùn)行特性包括：工作特性、起動和調(diào)速。工作特性指U和If為常數(shù)時(shí)，Tem、I、cos、、n等與輸出功率的關(guān)系。目前九十二頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)當(dāng)忽略電樞繞組損耗時(shí)，RQ功角特性目前九十三頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)同步電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩：凸極機(jī)：隱極機(jī)：目前九十四頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)功角、矩角特性：發(fā)電機(jī)狀態(tài)<0；電動機(jī)狀態(tài)>0；凸極機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩包含有基本分量和附加分量；發(fā)電機(jī)電動機(jī)隱極機(jī)發(fā)電機(jī)電動機(jī)凸極機(jī)目前九十五頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)同步電動機(jī)的工作特性不同勵(lì)磁時(shí)的功率因數(shù)特性目前九十六頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)二、有功功率的調(diào)節(jié)和靜態(tài)穩(wěn)定同步電機(jī)空載運(yùn)行，

負(fù)載增加，轉(zhuǎn)子減速，轉(zhuǎn)子磁勢Ff滯后合成磁場，電機(jī)輸出一定的功率和轉(zhuǎn)矩。同步電動機(jī)的有功功率調(diào)節(jié)，取決于總負(fù)載轉(zhuǎn)矩的變化，電動機(jī)自動改變角，調(diào)整從電網(wǎng)吸收的有功功率。

目前九十七頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)同步電機(jī)的無功功率調(diào)節(jié)以隱極機(jī)為例。在恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載運(yùn)行時(shí)，忽略電樞繞組損耗，有當(dāng)磁路不飽和，U、Xt不變

目前九十八頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)目前九十九頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)電流與電壓同相時(shí)，＝0，cos＝1，電動機(jī)吸收有功，電流最小，“正常勵(lì)磁”。

勵(lì)磁增大，E0增大，I增大，并超前電壓，電動機(jī)吸收超前的無功功率，“過勵(lì)”；

勵(lì)磁減小，E0減小，I增大，但落后電壓，電動機(jī)吸收滯后的無功功率，“欠勵(lì)”；

當(dāng)勵(lì)磁電流減小，與垂直，＝900，達(dá)到靜態(tài)穩(wěn)定極限。調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的現(xiàn)象目前一百頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)二、V形曲線電動機(jī)在輸出功率恒定、電網(wǎng)電壓恒定時(shí)，電樞電流和勵(lì)磁電流之間的關(guān)系曲線，形狀如“V”，稱V形曲線。每一條V形曲線的最低點(diǎn)，表示，相應(yīng)的勵(lì)磁狀態(tài)為正常勵(lì)磁。正常勵(lì)磁左為欠勵(lì)區(qū)，功率因數(shù)滯后；右為過勵(lì)區(qū)，功率因數(shù)超前；在欠勵(lì)區(qū)，＝900對應(yīng)靜態(tài)穩(wěn)定極限。輸出功率的增大，曲線往上移。欠勵(lì)過勵(lì)導(dǎo)前滯后正常勵(lì)磁目前一百零一頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)同步電機(jī)的起動同步電動機(jī)在定子旋轉(zhuǎn)磁場和轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁場同步旋轉(zhuǎn)，兩者相對靜止時(shí)，產(chǎn)生平均電磁轉(zhuǎn)矩。如果把同步電動機(jī)直接投入電網(wǎng)并加上勵(lì)磁電流？N0SS0NnTemN0NS0SnTem轉(zhuǎn)子受到的平均轉(zhuǎn)矩為0，同步電動機(jī)不能直接起動。

目前一百零二頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)起動的方法：異步起動、輔助電機(jī)起動和變頻起動。異步起動：利用轉(zhuǎn)子上的阻尼繞組產(chǎn)生異步轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。（注：與異步電機(jī)的區(qū)別）起動過程：勵(lì)磁繞組通過一個(gè)電阻短路限制電流，通過阻尼繞組產(chǎn)生感應(yīng)電勢、電流和電磁轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)旋轉(zhuǎn)；接近同步速時(shí)，接入勵(lì)磁電流，牽入同步。目前一百零三頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)目前一百零四頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)輔助電機(jī)起動：用容量為5％～15％、同步轉(zhuǎn)速和同步電動機(jī)轉(zhuǎn)速相同的異步電動機(jī)拖動同步電動機(jī)到接近同步速后，將同步電動機(jī)投入電網(wǎng)。適用于輕載。變頻起動：逐漸升高電源頻率，使轉(zhuǎn)子在低速起動，轉(zhuǎn)速隨頻率的升高而升高直至達(dá)到同步轉(zhuǎn)速。通過改變旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速產(chǎn)生同步轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。同步機(jī)起動目前一百零五頁\總數(shù)一百一十八頁\編于十點(diǎn)調(diào)相機(jī)（同步補(bǔ)償機(jī)）同步補(bǔ)償機(jī)，就是不帶機(jī)械負(fù)載的同步電動機(jī)。電網(wǎng)擔(dān)負(fù)滯后功率因數(shù)的負(fù)載時(shí)，同步