第6章同步電機(jī).ppt

1、第6章 同步電機(jī),河北科技大學(xué) 石家莊鐵道大學(xué),電機(jī)學(xué),6.1 同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài),6.1.1概述 同步電機(jī)與異步電機(jī)的根本區(qū)別是轉(zhuǎn)子裝有 磁極，并通入直流電勵(lì)磁，因而具有確定的 極性。 同步電機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速必須與 定子三相旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速（又稱同步轉(zhuǎn)速） 嚴(yán)格同步，故同步電機(jī)由此而得名。,同步發(fā)電機(jī)，其發(fā)出的電動(dòng)勢(shì)頻率滿足,同步電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速滿足,我國(guó)規(guī)定交流電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)工作頻率為50Hz ，當(dāng)p=1時(shí)，n=3000轉(zhuǎn)/分，為同步發(fā)電機(jī)最高轉(zhuǎn)速。,6.1.2 同步電機(jī)的分類,（1）按運(yùn)行方式和功率轉(zhuǎn)換方向，同步電機(jī)可分為以下幾種： 發(fā)電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能； 電動(dòng)機(jī)把電能

2、轉(zhuǎn)換為機(jī)械能 補(bǔ)償機(jī)基本上不轉(zhuǎn)換有功功率，而專門用來(lái)調(diào)節(jié)電網(wǎng)的無(wú)功功率，改善電網(wǎng)的功率因數(shù)。補(bǔ)償機(jī)又稱調(diào)相機(jī)。,6.1.2 同步電機(jī)的分類,（2）按原動(dòng)機(jī)的類別，同步電機(jī)可分為以下幾種： 汽輪發(fā)電機(jī)； 水輪發(fā)電機(jī)； 柴油（或汽油）發(fā)電機(jī)； 風(fēng)力發(fā)電機(jī),火力發(fā)電（電能的產(chǎn)生）,熱電廠 1 煤傳送帶 2 加煤機(jī) 3 粉碎機(jī) 4 鍋爐 5 煤渣 6 空氣預(yù)熱器 7 靜電除塵 8 煙囪 9 汽輪機(jī) 10 冷凝器 11變壓器 12 冷卻塔 13 發(fā)電機(jī) 14 輸電線,燃燒室,燃料,鍋爐的爐膛,循環(huán)水,汽輪機(jī),發(fā)電機(jī),升壓變壓器,超熱高壓蒸汽,電能輸出,火力發(fā)電（電能的產(chǎn)生）,火力發(fā)電,勵(lì)磁機(jī),汽輪機(jī),發(fā)

3、電機(jī),水利發(fā)電站的示意圖,水力發(fā)電站,小浪底電站水輪機(jī)組安裝,三峽電站首臺(tái)水輪機(jī)組安裝,GF1 系列單相柴油發(fā)電機(jī)組,GF2 系列三相柴油發(fā)電機(jī)組,一般采用旋轉(zhuǎn)磁極式結(jié)構(gòu)，根據(jù)磁極形狀可分為隱極和凸極兩種型式。,同步電機(jī)按結(jié)構(gòu)型式 ： 旋轉(zhuǎn)磁極式和旋轉(zhuǎn)電樞式。,凸極同步電機(jī)氣隙不均勻，適合于中速或低速旋轉(zhuǎn)場(chǎng)合 隱極同步電機(jī)在不考慮齒槽效應(yīng)時(shí)，氣隙均勻，適合于 高速旋轉(zhuǎn),隱極轉(zhuǎn)子,凸極轉(zhuǎn)子,6.1.3 同步電機(jī)的工作原理,原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子以恒定速度旋轉(zhuǎn)，勵(lì)磁磁場(chǎng)隨軸一起旋轉(zhuǎn)并順次切割定子各相繞組。定子繞組中將會(huì)感應(yīng)出三相對(duì)稱的正弦感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。各相距120，從而三相電動(dòng)勢(shì)時(shí)間相位差120，實(shí)現(xiàn)機(jī)械能

4、轉(zhuǎn)換為電能。,勵(lì)磁繞組通以直流電流時(shí)，在電機(jī)的氣隙中形成極性相間的分布磁場(chǎng)，稱為勵(lì)磁磁場(chǎng)(主磁場(chǎng))。,6.1.4 隱極同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu),隱極式汽輪發(fā)電機(jī)大多作成兩極的，同步轉(zhuǎn)速為3000r/min（50Hz）,由于轉(zhuǎn)速高，所以汽輪發(fā)電機(jī)的直徑較小，長(zhǎng)度則較長(zhǎng),汽輪發(fā)電機(jī)由定子、轉(zhuǎn)子、端蓋及軸承等部件構(gòu)成,1. 定子,定子是由鐵心、繞組、機(jī)座以及固定這些部件的其它結(jié)構(gòu)件組成 定子鐵心一般采用厚度為0.35mm或0.5mm含硅量較高的無(wú)取向冷軋硅鋼片分組疊壓而成。,大型汽輪發(fā)電機(jī)定子鐵心槽,2. 轉(zhuǎn)子,轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、勵(lì)磁繞組、護(hù)環(huán)、中心環(huán)、滑環(huán)及風(fēng)扇等部件組成,沿轉(zhuǎn)子鐵心表面，有一部分開的槽較

5、多，那里的齒較窄，稱為小齒；在另一部分沒有開槽，形成了大齒。大齒的中心線就是主磁極的中心。,汽輪機(jī)的勵(lì)磁繞組示意圖,6.1.5 凸極同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu),凸極同步電機(jī)通常分為臥式和立式兩種結(jié)構(gòu)。絕大多數(shù)同步電動(dòng)機(jī)、調(diào)相機(jī)和用內(nèi)燃機(jī)或沖擊式水輪機(jī)拖動(dòng)的發(fā)電機(jī)都采用臥式結(jié)構(gòu)；低速、大容量的水輪發(fā)電機(jī)和拖動(dòng)大型水泵的同步電動(dòng)機(jī)則采用立式結(jié)構(gòu)。,1. 臥式凸極同步電機(jī)的特點(diǎn),臥式凸極同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子由主磁極、磁軛、勵(lì)磁繞組、阻尼繞組、集電環(huán)和轉(zhuǎn)軸等部件組成。,注意： 書P228圖6-6有錯(cuò),阻尼繞組,阻尼繞組和異步電機(jī)的籠型結(jié)構(gòu)相似，是用裸銅條插入極靴的槽中，然后在兩端用銅環(huán)（稱為端環(huán)）焊接在一起。在同步

6、發(fā)電機(jī)中，阻尼繞組起抑制轉(zhuǎn)子機(jī)械振蕩的作用；在同步電動(dòng)機(jī)和同步補(bǔ)償機(jī)中，阻尼繞組在電機(jī)起動(dòng)時(shí)可產(chǎn)生異步起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，主要作為起動(dòng)繞組用。,2. 立式凸極同步電機(jī)的特點(diǎn),大型水輪發(fā)電機(jī)通常都是立式結(jié)構(gòu)，水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速低，極對(duì)數(shù)就很多、電機(jī)直徑大、軸向長(zhǎng)度短，外形短粗，呈扁盤形。 立式水輪發(fā)電機(jī)分為懸式和傘式兩種形式： 1)懸式水輪發(fā)電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，適用于轉(zhuǎn)速高的水輪發(fā)電機(jī)組。 2)傘式水輪發(fā)電機(jī)軸向長(zhǎng)度小，可以降低廠房高度，用于低速水輪發(fā)電機(jī)組。,6.1.6 同步電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài),在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子也是同步轉(zhuǎn)速，所以定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)也是同步轉(zhuǎn)速，兩者保持相對(duì)靜止。 同步電機(jī)有三種運(yùn)行狀態(tài)：發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)和

7、補(bǔ)償機(jī)（又稱調(diào)相機(jī)）。同步電機(jī)運(yùn)行于哪一種狀態(tài)，主要取決于氣隙合成磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子主極磁場(chǎng)之間的夾角，此角稱為功率角。,同步電機(jī)的三種狀態(tài),轉(zhuǎn)子主極磁場(chǎng)超前于 合成氣隙磁場(chǎng),轉(zhuǎn)子主極磁場(chǎng)與 合成氣隙磁場(chǎng)軸線重合,轉(zhuǎn)子主極磁場(chǎng)滯后于 合成氣隙磁場(chǎng),0,=0,0,1.直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁,這種勵(lì)磁方式以直流發(fā)電機(jī)作為勵(lì)磁電源，在同步發(fā)電機(jī)發(fā)展的早期歷史，首先獲得應(yīng)用。目前中、小型發(fā)電機(jī)還有一部分采用這種勵(lì)磁方式。直流勵(lì)磁機(jī)通常與同步發(fā)電機(jī)同軸，采用并勵(lì)或者他勵(lì)接法，或采用負(fù)載電流反饋的復(fù)式勵(lì)磁。采用他勵(lì)接法時(shí)，勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流由另一臺(tái)被稱為副勵(lì)磁機(jī)的同軸的直流發(fā)電機(jī)供給 ，如圖所示。,6.1.7 同步電機(jī)的勵(lì)

8、磁方式,2.靜止整流器勵(lì)磁 副勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流開始時(shí)由外部直流電源提供，待電壓建立起來(lái)后再轉(zhuǎn)為自勵(lì)(或用永磁發(fā)電機(jī))。副勵(lì)磁機(jī)的輸出電流經(jīng)過(guò)靜止晶閘管整流后供給主勵(lì)磁機(jī)，而主勵(lì)磁機(jī)的交流輸出電流經(jīng)過(guò)靜止的三相橋式硅整流器整流后給主發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁。,配置集電環(huán),注意：靜止整流器的直流輸出必須經(jīng)過(guò)電刷和集電環(huán)才能輸送到主發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的勵(lì)磁繞組。,靜,動(dòng),對(duì)于大容量的同步發(fā)電機(jī)，其勵(lì)磁電流達(dá)到數(shù)千安培，使得集電環(huán)嚴(yán)重過(guò)熱。因此，在大容量的同步發(fā)電機(jī)中，將主勵(lì)磁機(jī)作成旋轉(zhuǎn)電樞式（見P225圖6-2電樞交流輸出本身是旋轉(zhuǎn)的），并將整流器也固定在轉(zhuǎn)軸上一起旋轉(zhuǎn)，省去集電環(huán)。,3.旋轉(zhuǎn)整流器勵(lì)磁,省去集電環(huán),動(dòng)

9、,動(dòng),6.1.8 同步電機(jī)的額定值,1. 額定電壓 UN ：線電壓的額定值。 2. 額定電流 IN ：線電流的額定值。 3. 額定功率 PN ：輸出功率的額定值。,5. 額定轉(zhuǎn)速 nN ：額定運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速。 6. 額定功率因數(shù) cos N ：額定運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)。,7. 額定勵(lì)磁電壓 UfN ,額定勵(lì)磁電流 IfN ： 保證輸出額定值時(shí)需要的勵(lì)磁量,4. 額定容量 SN ：額定運(yùn)行時(shí)輸出的容量。,注意關(guān)于額定功率：,同步發(fā)電機(jī)是指額定運(yùn)行時(shí)輸出的電功率；,同步電動(dòng)機(jī)是指額定運(yùn)行時(shí)軸上輸出的機(jī)械功率；,補(bǔ)償機(jī)是指額定運(yùn)行時(shí)輸出的無(wú)功功率以kvar或Mvar表示 。,6.2 空載和負(fù)載時(shí)同步發(fā)電機(jī)

10、的磁場(chǎng),6.2.1 空載時(shí)同步發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng) 用原動(dòng)機(jī)把同步發(fā)電機(jī)拖動(dòng)到同步轉(zhuǎn)速，勵(lì)磁繞組通入直流勵(lì)磁電流，而電樞（定子）繞組開路的運(yùn)行狀態(tài)，稱為同步發(fā)電機(jī)的空載運(yùn)行。 這時(shí)電樞（定子）電流為零，電機(jī)氣隙中僅有由勵(lì)磁（轉(zhuǎn)子）電流所建立的主極磁場(chǎng)。而由勵(lì)磁電流單獨(dú)產(chǎn)生的磁動(dòng)勢(shì)Ff和磁場(chǎng)，稱為勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)和勵(lì)磁磁場(chǎng) （又稱主極磁場(chǎng)）,1. 空載運(yùn)行時(shí)的物理情況,當(dāng)轉(zhuǎn)子以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，定子繞組內(nèi)將感應(yīng)三相對(duì)稱電動(dòng)勢(shì)：,f =,2. 同步電機(jī)的空載特性,E0 = f (I f),因?yàn)镕f If E0 0 所以可反映 0= f (F f),0較小時(shí)，磁路不飽和， 空載曲線是一條直線； 隨 o的增大，鐵心逐

11、漸飽和， 空載曲線彎曲。,氣隙線：不計(jì)鐵心磁阻的空載特性曲線。,6.2.2 同步發(fā)電機(jī)的電樞反應(yīng),當(dāng)同步發(fā)電機(jī)帶上三相對(duì)稱負(fù)載后，電樞產(chǎn)生同步旋轉(zhuǎn)的磁動(dòng)勢(shì)Fa，并與轉(zhuǎn)子保持同步。 氣隙合成磁動(dòng)勢(shì)由電樞磁動(dòng)勢(shì)以及主極磁動(dòng)勢(shì)共同產(chǎn)生：,主磁極基波磁動(dòng)勢(shì),電樞反應(yīng)的性質(zhì)（增磁、去磁和交磁）還取決于Fa和Ff1之間的相對(duì)位置關(guān)系,現(xiàn)定義一個(gè)新變量：內(nèi)功率因數(shù)角,能放映Fa和Ff1之間的關(guān)系,對(duì)應(yīng),下面我們根據(jù)負(fù)載性質(zhì)討論,介紹時(shí)-空矢量圖的繪制方法,同步電機(jī)中需要定義坐標(biāo)軸定義: 直軸（縱軸或d軸）：主磁極軸線位置； 交軸（橫軸或q軸）：與直軸成90度電角度的位置； 相軸：一般取A相繞組的軸線為參考軸

12、； 時(shí)軸：通常令時(shí)間參考軸與空間參考軸重合。,時(shí)軸,介紹時(shí)-空矢量圖的繪制方法,1、根據(jù)負(fù)載性質(zhì)定出,4、畫出與對(duì)應(yīng)的,2、選時(shí)軸、相軸和q、d軸,3、畫Ff1在d軸上， E0在q軸上,5、Fa與I同“相”，,步驟：,逆時(shí)針為正方向,電樞磁動(dòng)勢(shì)Fa恰好在交軸上，此時(shí)稱為交軸電樞反應(yīng)。 交軸電樞磁動(dòng)勢(shì)不僅使氣隙合成磁動(dòng)勢(shì)的幅值有所增大，而且使氣隙合成磁動(dòng)勢(shì)的軸線位置從空載時(shí)直軸處逆轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向后移了一個(gè)銳角，使主極磁動(dòng)勢(shì)超前氣隙合成磁動(dòng)勢(shì)。,逆時(shí)針為正方向,1） =0 時(shí)的電樞反應(yīng),逆時(shí)針為正方向,轉(zhuǎn)子磁勢(shì)和電樞磁勢(shì)一同作用在直軸上，方向相反，電樞反應(yīng)為純?nèi)ゴ抛饔?，合成磁?shì)的幅值減小。這一電樞反應(yīng)稱

13、為直軸去磁電樞反應(yīng)。,2） =90 時(shí)的電樞反應(yīng),3） =-90 時(shí)的電樞反應(yīng),此時(shí)Ff與Fa同相，轉(zhuǎn)子磁勢(shì)和電樞磁勢(shì)一同作用在直軸上，方向相同，電樞反應(yīng)為純?cè)龃抛饔?，合成磁?shì)的幅值加大，這一電樞反應(yīng)稱為直軸增磁電樞反應(yīng),逆時(shí)針為正方向,4）一般情況下時(shí)的電樞反應(yīng) 090,如圖，此時(shí)電樞反應(yīng)的性質(zhì)即有交磁電樞反應(yīng)，又有直軸去磁電樞反應(yīng),起交磁作用。,6.3 隱極同步發(fā)電機(jī)的電壓方程、相量圖和等效電路,6.3.1 不考慮飽和時(shí)的電壓方程、相量圖和等效電路 1）電磁過(guò)程,氣隙電動(dòng)勢(shì),2)不考慮磁飽和時(shí)的電壓方程,Ea滯后I 90度,電樞電抗,電樞漏抗,電壓方程,同步電抗,同步電抗：,Xs稱為隱極同

14、步電機(jī)的同步電抗，它是對(duì)稱穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)表征電樞反應(yīng)和電樞漏磁這兩個(gè)效應(yīng)的一個(gè)綜合參數(shù)。不計(jì)飽和時(shí)，Xs是一個(gè)常值。,同步電抗的物理意義：表征地對(duì)稱負(fù)載下單位電樞電流三相聯(lián)合產(chǎn)生的電樞總磁場(chǎng)在電樞每相繞組中感應(yīng)電勢(shì),s,X,X,X,a,s,+,=,s,X,X,X,a,s,并且有,補(bǔ)充：,等效電路,三相對(duì)稱 取一相分析,向量圖,逆時(shí)針為正方向,區(qū)分學(xué)習(xí)同步電機(jī)三個(gè)重要角度,1.負(fù)載阻抗角 U與I中間的夾角 2.內(nèi)功率因數(shù)角 E0與I之間的夾角 3.功角(功率角) E0與U之間的夾角,.,.,.,.,.,.,6.3.2 考慮飽和時(shí)的電壓方程和相量圖,實(shí)際的同步電機(jī)往往運(yùn)行在接近飽和的區(qū)域?？紤]磁飽和時(shí)

15、，由于磁化曲線的非線性，疊加原理不再適用。 主磁路上的基波合成磁動(dòng)勢(shì)：,此處,不能簡(jiǎn)單等于,該過(guò)程要借助空載特性完成,電壓方程：,或,6.4 凸極同步發(fā)電機(jī)的電壓方程、相量圖和等效電路,6.4.1 雙反應(yīng)理論 凸極同步電機(jī)的氣隙通常是不均勻的，氣隙各處的磁阻不相同。極面下氣隙較小，所以極面下的磁阻較小、直軸磁導(dǎo)較大；兩極之間氣隙較大，所以兩極之間的磁阻較大、交軸磁導(dǎo)較小。,隱極機(jī): 氣隙均勻，m 為常數(shù),I,E,X,E,F,I,a,a,a,a,a,=,F,電樞反應(yīng)可用Xa直接表達(dá)出來(lái),為了便于分析和計(jì)算勃郞德（Blondel）引入雙反應(yīng)理論。雙反應(yīng)理論分析過(guò)程是: 雙反應(yīng)理論電樞基波磁勢(shì)Fa分

16、解為直軸上的直軸電樞反應(yīng)磁勢(shì)分量Fad和交軸上的交軸電樞反應(yīng)磁勢(shì)分量Faq,雙反應(yīng)理論：,把電樞的基波磁動(dòng)勢(shì)Fa分解成直軸磁動(dòng)勢(shì)Fad和交軸磁動(dòng)勢(shì)Faq兩個(gè)分量，再分別求出直軸和交軸電樞反應(yīng)磁通以及它們的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，然后把它們疊加起來(lái)。這種考慮到凸極電機(jī)氣隙的不均勻性，把電樞反應(yīng)分成直軸和交軸電樞反應(yīng)分別來(lái)處理的方法，稱為雙反應(yīng)理論。,電樞磁勢(shì)和電樞電流的分解,電樞磁勢(shì)的分解,電樞電流的分解,6.4.2 不考慮飽和時(shí)的電壓方程、相量圖和等效電路,電樞電壓方程式：,與隱極同步發(fā)電機(jī)類似,直軸反應(yīng)電抗,交軸反應(yīng)電抗,代入,考慮,=,=,直軸同步電抗,交軸同步電抗,不考慮飽和時(shí)的相量圖,=,逆時(shí)針為

17、正方向,可得到該向量圖,內(nèi)功率因數(shù)角： 只是分析中的一個(gè)輔助量，并不能事先給定 ，需根據(jù)其他參數(shù)求出來(lái),為求解內(nèi)功率因數(shù)角引入虛擬電動(dòng)勢(shì) 的概念,注意：本概念和本課程的計(jì)算題相關(guān)！,虛擬電動(dòng)勢(shì)沒有任何物理意義，它只是方便大家計(jì)算內(nèi)功率角的一個(gè)中間變量,定義：,y,等效電路,該等效電路在計(jì)算凸極同步電機(jī)在電網(wǎng)中的運(yùn)行性能和功角時(shí)常常用到。,a,R,相關(guān)計(jì)算實(shí)例見書P244例6-1,6.4.3 考慮飽和時(shí)的電壓方程和相量圖,考慮磁飽和時(shí)，疊加原理不再適用，此時(shí)氣隙合成磁場(chǎng)將取決于主極和電樞兩者的合成磁動(dòng)勢(shì)。,Fad和Faq折算到勵(lì)磁繞組 的等效方波勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì),慮到交軸方面的氣隙較大，交軸磁路基本是

18、線性的，因此與不計(jì)飽和時(shí)相類似,6.5 同步發(fā)電機(jī)的功率方程和轉(zhuǎn)矩方程,I f B0 pFe 鐵心損耗 （轉(zhuǎn)子鐵心中磁場(chǎng)恒定，無(wú)鐵耗）,P1-p-pFe-p = Pe,ns ,勵(lì)磁損耗由另外的直流電源供給,Pe-pcua = P2,同步發(fā)電機(jī)的功率方程：,6.5.1 同步發(fā)電機(jī)的功率方程,6.5.2 同步發(fā)電機(jī)的電磁功率,對(duì)于凸極電機(jī),y,由圖可見,對(duì)于隱極電機(jī),6.5.3 同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩方程,輸入轉(zhuǎn)矩,空載轉(zhuǎn)矩,電磁轉(zhuǎn)矩,6.6 同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性及參數(shù)的測(cè)定,6.6.1 用空載特性、短路特性求取同步電抗的不飽和值和短路比 （1）空載特性 空載特性試驗(yàn)方法：用原動(dòng)機(jī)把被試同步發(fā)電機(jī)拖動(dòng)到

19、同步轉(zhuǎn)速，然后改變勵(lì)磁電流，并記取相應(yīng)的電樞端電壓,直到1.3UN 左右，可得空載特性,（2）短路特性,試驗(yàn)條件,電樞繞組短路 用原動(dòng)機(jī)把被試同步電機(jī)拖動(dòng)到同步轉(zhuǎn)速,試驗(yàn)?zāi)康?測(cè)得短路特性：I=f(If),調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流使電樞電流 I 從零一直增加到1.2IN左右，便可以得到短路特性曲線。,短路試驗(yàn)時(shí)磁路不飽和，空載電動(dòng)勢(shì)應(yīng)在氣隙線上查取。,所計(jì)算的電抗Xd為不飽和電抗,因?yàn)槎搪窌r(shí),（3）利用空載特性和短路特性確定,Xd的飽和值與磁路的飽和情況有關(guān)。,主磁路的飽和程度取決于實(shí)際運(yùn)行時(shí)作用在主磁路上的合成磁動(dòng)勢(shì)，因而取決于相應(yīng)的氣隙電動(dòng)勢(shì)，如果不計(jì)漏阻抗壓降，則可近似地認(rèn)為取決于電樞的端電壓。,正

20、常運(yùn)行時(shí)，同步電機(jī)端電壓變化不大，所以通常用對(duì)應(yīng)于額定電壓時(shí)的Xd值作為其飽和值。,(4)利用空載特性和短路特性求短路比,路比是同步發(fā)電機(jī)的一個(gè)重要數(shù)據(jù),是指同步電機(jī)在相應(yīng)于空載額定電壓的勵(lì)磁電流下，電樞繞組三相穩(wěn)態(tài)短路時(shí)的短路電流與額定電流之比值.,所以,相關(guān)計(jì)算實(shí)例見書 P250例6-2,6.6.2 用轉(zhuǎn)差法測(cè)定同步電抗,試驗(yàn)時(shí)轉(zhuǎn)子（勵(lì)磁）繞組應(yīng)開路，定子（電樞）繞組接三相調(diào)壓器。首先將被試同步電機(jī)用原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)到接近于同步轉(zhuǎn)速，勵(lì)磁繞組開路，再在定子繞組上施加約為（215）的三相對(duì)稱低電壓，外施電壓的相序必須使定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向一致。調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使被試電機(jī)的轉(zhuǎn)差率小于0.0

21、1，但不被牽入同步，這時(shí)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子之間將保持一個(gè)低速的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使電樞旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的軸線不斷交替地與轉(zhuǎn)子的直軸和交軸相重合。待轉(zhuǎn)差穩(wěn)定后，用示波器拍攝電樞電壓、電樞電流的波形。,由于沒有勵(lì)磁電流 E0=0,一般電樞電阻可忽略,0=,當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的軸線與直軸重合時(shí),當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的軸線與交軸重合時(shí),6.6.3 零功率因數(shù)負(fù)載特性及漏電抗的求取,1. 零功率因數(shù)負(fù)載特性（簡(jiǎn)稱零功率因數(shù)特性）,常數(shù)， 時(shí)的,，,表示空載時(shí)產(chǎn)生額定電壓所需的勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)，在零功率因數(shù)負(fù)載時(shí)，為保持端電壓為額定值，所需勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì) 應(yīng)大于 。增加的勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)有兩部分：其中一部分 用以克服電樞漏抗壓降 的作用；另一部分

22、 用以抵消電樞等效磁動(dòng)勢(shì) 的去磁作用。,由于電樞電流的大小和相位不變，三角形AEF也不變，稱為特性三角形。,由空載特性和零功率因數(shù)特性可求得特性三角形，即可 得到電樞樓抗壓降 和電樞反應(yīng)等效磁動(dòng)勢(shì) 。,(2)由空載特性和零功率因數(shù)負(fù)載特性求 和,過(guò) 點(diǎn)作氣隙線的平行線，與空載特性交于E點(diǎn)。從E點(diǎn)作鉛垂線，并交 于A點(diǎn)，得特性三角形 。,在零功率因數(shù)特性上取 F點(diǎn)和K點(diǎn)。通過(guò)F點(diǎn)作平行于橫坐標(biāo)的水平線，并截取線段 。,6.6.4 同步發(fā)電機(jī)的外特性,外特性表示發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速，且勵(lì)磁電流和負(fù)載功率因數(shù)不變時(shí)，發(fā)電機(jī)的端電壓與電樞電流之間的關(guān)系： 即nn1，If=常值，cos=常值時(shí)，U=f

23、(I)。,在感性負(fù)載和純電阻負(fù)載時(shí)，外特性是下降的，這是由于電樞反應(yīng)的去磁作用和漏阻抗壓降所引起。在容性負(fù)載且內(nèi)功率因數(shù)角為超前時(shí)，由于電樞反應(yīng)的增磁作用和容性電流的漏抗電壓上升，外特性亦可能是上升的。,電壓調(diào)整率定義：,6.6.5 同步電機(jī)的調(diào)整特性和效率特性,1. 同步發(fā)電機(jī)的調(diào)整特性 當(dāng)同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載電流變化時(shí)，為了保證發(fā)電機(jī)的端電壓不變，必須調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流。 同步發(fā)電機(jī)的調(diào)整特性是指發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速、端電壓為額定電壓、負(fù)載的功率因數(shù)不變時(shí)，勵(lì)磁電流與電樞電流之間的關(guān)系 。,在感性負(fù)載和純電阻負(fù)載時(shí)，為補(bǔ)償電樞電流所產(chǎn)生的去磁性電樞反應(yīng)和漏阻抗壓降，隨著電樞電流的增加，必須

24、相應(yīng)地增加勵(lì)磁電流，此時(shí)調(diào)整特性是上升的。在容性負(fù)載時(shí)，調(diào)整特性亦可能是下降的。從調(diào)整特性可以確定額定勵(lì)磁電流,2. 同步電機(jī)的效率特性,效率特性是指轉(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； 即nn1，U =UN，cos= cosN時(shí)，=f(P2)。,同步電機(jī)各種損耗：,同步電機(jī)的基本損耗包括電樞的基本鐵耗、電樞基本銅耗、勵(lì)磁損耗和機(jī)械損耗。 電樞基本鐵耗是指主磁通在電樞鐵心齒部和軛部中交變所引起的損耗。 電樞基本銅耗是換算到基準(zhǔn)工作溫度時(shí)，電樞繞組的直流電阻損耗。 勵(lì)磁損耗包括勵(lì)磁繞組的基本銅耗、變阻器內(nèi)的損耗、電刷的電損耗以及勵(lì)磁設(shè)備的全部

25、損耗。 機(jī)械損耗包括軸承、電刷摩擦損耗和通風(fēng)損耗。 雜散損耗包括電樞漏磁通在電樞繞組和其它金屬結(jié)構(gòu)部件中所引起的渦流損耗，高次諧波磁場(chǎng)掠過(guò)主極表面所引起的表面損耗等。,現(xiàn)代空氣冷卻的大型水輪發(fā)電機(jī)，額定效率大致在9698.5這一范圍內(nèi)；,空冷汽輪發(fā)電機(jī)的額定效率大致在9497.8這一范圍內(nèi)；氫冷時(shí)，額定效率約可增高0.8。,6.6.6 用電動(dòng)勢(shì)磁動(dòng)勢(shì)圖求取額定勵(lì)磁電流和電壓調(diào)整率,已知：,發(fā)電機(jī)的空載特性E0=f(If) 電樞電阻Ra 電樞漏抗（波梯電抗）Xp 額定電流時(shí)的電樞等效磁動(dòng)勢(shì)kaFa 電機(jī)的額定數(shù)據(jù)（每相值）,就可畫出電動(dòng)勢(shì)磁動(dòng)勢(shì)矢量圖，從而求出額定勵(lì)磁電流和電壓調(diào)整率。,1）先求

26、出額定情況下發(fā)電機(jī)的氣隙電動(dòng)勢(shì)E；,將電壓U畫在縱軸上,2）在空載曲線上查取產(chǎn)生E所需的合成磁動(dòng)勢(shì)；,E,U,F,E,F,3）求出額定勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì),U,F,E,F,5）求出勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)下的空載電動(dòng)勢(shì)E0,4）求額定勵(lì)磁電流,額定勵(lì)磁電流除以勵(lì)磁繞組匝數(shù)得額定勵(lì)磁電流。,6）計(jì)算u,6.7 同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的并聯(lián)運(yùn)行,同步發(fā)電機(jī)作單機(jī)運(yùn)行時(shí)，隨著負(fù)載的變化，同步發(fā)電機(jī)的頻率和端電壓將發(fā)生相應(yīng)的變化，供電的質(zhì)量和可靠性較差。為了克服這些缺點(diǎn)，現(xiàn)代電力系統(tǒng)（電網(wǎng)）通?？偸怯稍S多發(fā)電廠并聯(lián)組成，每個(gè)電廠內(nèi)又有多臺(tái)發(fā)電機(jī)在一起并聯(lián)運(yùn)行。,同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行有許多優(yōu)點(diǎn)：,（1）提高了供電的可靠性 一臺(tái)發(fā)

27、電機(jī)發(fā)生故障不會(huì)引起停電事故，也便于各發(fā)電機(jī)輪流檢修。 （2）提高了供電的經(jīng)濟(jì)性和靈活性 在用電高峰期和低谷期，可以靈活地決定投入并聯(lián)的發(fā)電機(jī)數(shù)量，提高發(fā)電機(jī)的效率。 （3）提高了供電質(zhì)量 負(fù)載變化對(duì)整個(gè)電網(wǎng)電壓、頻率影響甚微。,6.7.1 并聯(lián)運(yùn)行的條件和方法,投入并聯(lián)的條件 1）發(fā)電機(jī)的頻率f與電網(wǎng)的頻率f相同，即 ff。 2）發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的電壓波形相同。 3）發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)應(yīng)與電網(wǎng)電壓的幅 值大小相等。 4）并聯(lián)合閘瞬間，發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)對(duì)應(yīng)相的電壓 應(yīng)同相位。 5）發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的相序要相同。 第五個(gè)條件必須滿足，其余條件允許稍有出入。,2. 同步發(fā)電機(jī)投入并聯(lián)的方法,為了投入并聯(lián)所進(jìn)行

28、的調(diào)節(jié)和操作過(guò)程，稱為整步過(guò)程。 實(shí)用的整步方法有兩種，一種稱為準(zhǔn)確同步法，另一種稱為自同步法。,1)準(zhǔn)確同步法：直接接法和交叉接法,接線圖,向量圖,直接接法（燈光熄滅法） ：電機(jī)各端與電網(wǎng)同相端對(duì)應(yīng)，三燈泡同時(shí)亮、暗，當(dāng)燈泡亮、暗頻率很低并且燈泡變暗的瞬間為合閘的最佳時(shí)機(jī)。,接線圖,向量圖,交叉接法（燈光旋轉(zhuǎn)法）：一相燈泡同端連接，另外兩組交叉連接，三組燈泡依次亮、暗，當(dāng)三組燈泡亮度旋轉(zhuǎn)速度很慢且第一組燈泡變暗的瞬間為合閘的最佳時(shí)機(jī)。,1)準(zhǔn)確同步法：直接接法和交叉接法,2)自同步法,準(zhǔn)確同步法(直接接法和交叉接法) 缺點(diǎn)：整步手續(xù)較復(fù)雜時(shí)間長(zhǎng)，不能滿足快速并網(wǎng)要求。,校驗(yàn)發(fā)電機(jī)的相序； 勵(lì)

29、磁繞組經(jīng)限流電阻短路； 發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速接近同步速； 并網(wǎng)； 加勵(lì)磁電流。,限流電阻作用： 直接開路，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。,6.7.2 與電網(wǎng)并聯(lián)時(shí)同步發(fā)電機(jī)的功角特性,1. 凸極同步發(fā)電機(jī)的功角特性,且由下圖,功角特性的表達(dá)式,定義,基本電磁功率,附加電磁功率,2. 隱極同步發(fā)電機(jī)的功角特性,對(duì)于隱極同步發(fā)電機(jī),=,3. 功率角的物理意義,功率角有著雙重的物理意義： 一個(gè)意義是時(shí)間相量勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)與電樞端電壓之間的時(shí)間相角； 另一個(gè)意義則表示空間矢量主極磁場(chǎng)和氣隙合成磁場(chǎng)兩者在空間的夾角。,6.7.3 有功功率的調(diào)節(jié)和靜態(tài)穩(wěn)定,1. 有功功率

30、的調(diào)節(jié),準(zhǔn)確整步法并網(wǎng)時(shí)，,，功率角0,電磁轉(zhuǎn)距Te0，發(fā)電機(jī)在電網(wǎng)上處于空載狀態(tài)；原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩僅用于克服發(fā)電機(jī)的空載阻轉(zhuǎn)矩。,欲使發(fā)電機(jī)輸出有功功率，根據(jù)能量守恒原理，應(yīng)當(dāng)增加發(fā)電機(jī)的輸入功率，即調(diào)解原動(dòng)機(jī)，這可以由開大汽輪機(jī)的汽門（或水輪機(jī)的水門）來(lái)實(shí)現(xiàn)。,原動(dòng)機(jī)的功率增加時(shí)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩T1增大，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子加速，于是與轉(zhuǎn)子主磁場(chǎng)相應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E0將超前于電網(wǎng)電壓U以角。,根據(jù)功角特性，此時(shí)發(fā)電機(jī)將向電網(wǎng)輸出一定有功功率P2。,同時(shí)轉(zhuǎn)子上將受到一個(gè)制動(dòng)的電磁轉(zhuǎn)矩Te，使驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和制動(dòng)的電磁轉(zhuǎn)矩重新取得平衡；轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速仍然保持為同步轉(zhuǎn)速。此時(shí)發(fā)電機(jī)已處于負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)，如圖中的A點(diǎn),由此可見，要增

31、加發(fā)電機(jī)的輸出有功功率，必須增加原動(dòng)機(jī)的輸出功率，使功率角 增大，電磁功率和輸出功率便會(huì)相應(yīng)的增加；直到90時(shí)，電磁功率達(dá)到最大值Pe（max）。,在電機(jī)的最大功率增大到Pe（max）時(shí)，不能再增加輸入功率。否則驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩與制動(dòng)轉(zhuǎn)矩不能實(shí)現(xiàn)平衡，發(fā)電機(jī)會(huì)失去同步。,2. 靜態(tài)穩(wěn)定,穩(wěn)態(tài)運(yùn)行于某一工作點(diǎn)的同步發(fā)電機(jī)，當(dāng)外界（電網(wǎng)或原動(dòng)機(jī)）發(fā)生微小的擾動(dòng)時(shí)，工作點(diǎn)發(fā)生偏移，擾動(dòng)消失后，發(fā)電機(jī)能回到原先狀態(tài)穩(wěn)定運(yùn)行，稱為同步發(fā)電機(jī)靜態(tài)是穩(wěn)定的；否則是靜態(tài)不穩(wěn)定的。,正常工作于A點(diǎn)或B點(diǎn)，看發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行情況。,當(dāng)90時(shí)，發(fā)電機(jī)是靜態(tài)穩(wěn)定的。,相關(guān)計(jì)算實(shí)例見 書P264例6-3,6.7.4 無(wú)功功率的

32、調(diào)節(jié)與V形曲線,以隱極電機(jī)為例，說(shuō)明同步發(fā)電機(jī)與無(wú)窮大電網(wǎng)并聯(lián)時(shí)無(wú)功功率的調(diào)節(jié)。,忽略電樞電阻，原動(dòng)機(jī)的輸入功率保持不變。,根據(jù)功率平衡關(guān)系可知，在調(diào)節(jié)勵(lì)磁前后，發(fā)電機(jī)的電磁功率和輸出的有功功率均應(yīng)近似的保持不變。,1. 無(wú)功功率的調(diào)節(jié),同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)并聯(lián)時(shí)無(wú)功功率的調(diào)節(jié),正常勵(lì)磁 cos=1,過(guò)勵(lì) 加大勵(lì)磁電流，電樞電流將滯后于電網(wǎng)電壓。,欠勵(lì) 減小勵(lì)磁電流，電樞電流將超前于電網(wǎng)電壓。,調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流就可以調(diào)節(jié)無(wú)功功率這一現(xiàn)象，還可以用磁動(dòng)勢(shì)平衡關(guān)系來(lái)解釋。,發(fā)電機(jī)與無(wú)窮大電網(wǎng)并聯(lián)時(shí)，其端電壓恒為常值，所以無(wú)論勵(lì)磁如何變化，電樞繞組的合成磁通近似不變。,反之，減小勵(lì)磁電流而變?yōu)椤扒穭?lì)”時(shí)，主

33、磁通減少，為了維持合成磁通不變，發(fā)電機(jī)必須輸出超前電流，以減小去磁性的電樞反應(yīng)，甚至使電樞反應(yīng)變?yōu)樵龃判?，以補(bǔ)償主磁通。,當(dāng)增加勵(lì)磁電流并達(dá)到“過(guò)勵(lì)”時(shí)，主磁通增多，為維持電樞繞組的合成磁通不變，發(fā)電機(jī)應(yīng)輸出滯后電流，使去磁性的電樞反應(yīng)增加，以補(bǔ)償過(guò)多的主磁通。,注意：正常勵(lì)磁、過(guò)勵(lì)、欠勵(lì)是由功率因數(shù)角決定的；而電樞反應(yīng)去磁或助磁是由內(nèi)功率因數(shù)角決定的。,2. V形曲線,6.8 同步電動(dòng)機(jī)與同步補(bǔ)償機(jī),同步電機(jī)的可逆原理,6.8.1 同步電動(dòng)機(jī)的電壓方程和相量圖,改變電樞電流的參考方向，以輸入電流作為電樞電流的正方向，記為IM，此時(shí)輸入電功率為正值，電壓方程式為,隱極同步電動(dòng)機(jī),畫凸極同步電動(dòng)

34、機(jī)向量圖時(shí)，需要先確定0M角。,凸極同步電動(dòng)機(jī),6.8.2 同步電動(dòng)機(jī)的功角特性,在電動(dòng)機(jī)慣例下，把 滯后 的功率角為正，用M表示，則,這時(shí)電磁功率為正，表示從電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。,將上式除以同步角速度s，便得電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩,同步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是驅(qū)動(dòng)性質(zhì)的。,6.8.3 同步電動(dòng)機(jī)的功率方程和轉(zhuǎn)矩方程,功率方程,Pe=pFe+p+P2,Te=T0+T2,Te為電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩,T0為空載轉(zhuǎn)矩,T2為輸出轉(zhuǎn)矩,P1 = pcua+Pe,轉(zhuǎn)矩方程,6.8.4 同步電動(dòng)機(jī)的工作特性,U=UN、If=IfN時(shí)，Te、IM、cosM=f(P2)。,當(dāng)輸出功率P2=0時(shí)，電樞電流為很小的空載電流；隨著輸

35、出功率的增加，電樞電流也隨之增大，電樞電流也隨之增大，IM=f(P2)近似為一直線。,Te=f(P2)是一條直線,同步電動(dòng)機(jī)的效率特性與其他電機(jī)基本相同?？蛰d時(shí)，=0，隨著輸出功率的增加，效率逐步增加，達(dá)到某個(gè)最大之后開始下降。,同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)特性與額定功率因數(shù)有關(guān)。,曲線1對(duì)應(yīng)勵(lì)磁電流較小，空載時(shí)功率因數(shù)等于1。,曲線2對(duì)應(yīng)勵(lì)磁電流稍大，半載時(shí)功率因數(shù)等于1。,曲線3對(duì)應(yīng)勵(lì)磁電流更大，滿載時(shí)功率因數(shù)等于1。,改變勵(lì)磁電流，可使電動(dòng)機(jī)在任意特定負(fù)載下的功率因數(shù)達(dá)到1，甚至變成超前。,6.8.5 同步電動(dòng)機(jī)無(wú)功功率的調(diào)節(jié)和V形曲線,1. 同步電動(dòng)機(jī)無(wú)功功率的調(diào)節(jié),發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電勢(shì)等于端電壓，

36、電樞電流為零，且不存在電樞電勢(shì)，勵(lì)磁繞組的主磁勢(shì)與合成磁勢(shì)相等，此時(shí)稱發(fā)電機(jī)正常勵(lì)磁,若增大勵(lì)磁，電機(jī)便處于“過(guò)勵(lì)”狀態(tài)，此時(shí)電樞電流將超前電樞電壓，電樞電流較正常勵(lì)磁時(shí)大。反之，若減小勵(lì)磁，電機(jī)便處于“欠勵(lì)”狀態(tài)，此時(shí)電樞電流 將滯后電樞電壓，電樞電流值也比正常勵(lì)磁時(shí)大。,2. 同步電動(dòng)機(jī)的V形曲線,U=UN，Pe=C時(shí)，IM=f(If)。,6.8.6 同步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng),同步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是由定子（電樞）電流建立的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子（主極）磁場(chǎng)相互作用而產(chǎn)生的，僅僅在兩者相對(duì)靜止時(shí)，才能得到恒定的電磁轉(zhuǎn)矩。,同步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)的問(wèn)題,起動(dòng)時(shí)，在把定子直接投入電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子加上直流勵(lì)磁的瞬間，定子三相

37、電流所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，而轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)靜止不動(dòng)，這時(shí)定、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)之間具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以不能產(chǎn)生恒定方向的電磁轉(zhuǎn)矩，故同步電動(dòng)機(jī)不能起動(dòng)。,電磁轉(zhuǎn)矩的方向傾向于拖動(dòng)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。但是，由于機(jī)械慣性，轉(zhuǎn)子還未轉(zhuǎn)起來(lái)，定子磁場(chǎng)已轉(zhuǎn)了180，轉(zhuǎn)子有傾向于順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，結(jié)果作用在轉(zhuǎn)子上的電磁轉(zhuǎn)矩快速地正、負(fù)交變，轉(zhuǎn)子承受了一個(gè)交變的脈振轉(zhuǎn)矩，其平均轉(zhuǎn)矩為零，故同步電動(dòng)機(jī)不能自行起動(dòng)。,同步電動(dòng)機(jī)常用的起動(dòng)方法,1. 輔助電動(dòng)機(jī)起動(dòng)法,三相同步電動(dòng)機(jī) 磁極對(duì)數(shù)：p 功率： PN,輔助電動(dòng)機(jī) 磁極對(duì)數(shù)：p 功率：(10% 15%) PN,同步電動(dòng)機(jī)接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)，合主閘， 并立即給同步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁

38、， 同步電動(dòng)機(jī)自己被電網(wǎng)拉入同步。,2.變頻起動(dòng)法,缺點(diǎn)：需要配備和電動(dòng)機(jī)功率所匹配的變頻器,3. 異步起動(dòng)法,起動(dòng)過(guò)程： (1) 異步起動(dòng)： 勵(lì)磁繞組不能開路、短路，需接限流電阻：RS( 8 12 ) Rf (2) 牽入同步,籠型起動(dòng)繞組,Q2,6.8.7 同步補(bǔ)償機(jī),1.同步補(bǔ)償機(jī)的原理,同步補(bǔ)償機(jī)可以看作為空載運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)。在正常勵(lì)磁時(shí)，電樞電流極小，接近于零。過(guò)勵(lì)時(shí)，從電網(wǎng)吸收超前的無(wú)功電流；欠勵(lì)時(shí)，則從電網(wǎng)吸取滯后的無(wú)功電流。,2. 同步補(bǔ)償機(jī)的用途,由于電力系統(tǒng)的大部分負(fù)載為異步電動(dòng)機(jī)，它們要從電網(wǎng)中吸取一定的滯后無(wú)功電流來(lái)建立電機(jī)內(nèi)的磁場(chǎng)，致使整個(gè)電網(wǎng)的功率因數(shù)降低，線路的電

39、壓降和銅耗增大，電站中同步發(fā)電機(jī)的容量不能有效利用。如果能在電網(wǎng)的受電端裝設(shè)一臺(tái)同步補(bǔ)償機(jī)，使其從電網(wǎng)吸收超前的無(wú)功電流，則電網(wǎng)的功率因數(shù)就可以得到改善。,3. 同步補(bǔ)償機(jī)的特點(diǎn),1）同步補(bǔ)償機(jī)的額定容量，是指過(guò)勵(lì)時(shí)同步補(bǔ)償機(jī)所能補(bǔ)償?shù)淖畲鬅o(wú)功功率，它主要受定、轉(zhuǎn)子繞組溫升的限制。 2）由于補(bǔ)償機(jī)不帶任何機(jī)械負(fù)載，故可以沒有軸伸，部件所受的機(jī)械應(yīng)力也較低，轉(zhuǎn)軸可以較細(xì)。 3）由于同步補(bǔ)償機(jī)不拖動(dòng)機(jī)械負(fù)載，因而沒有靜態(tài)過(guò)載能力的要求，因而同步電抗可設(shè)計(jì)得較大，使得氣隙較小，勵(lì)磁也較小，勵(lì)磁繞組的用銅量減少、造價(jià)降低。 4）同步補(bǔ)償機(jī)也存在起動(dòng)問(wèn)題，一般采用異步起動(dòng)，轉(zhuǎn)子上通常裝有起動(dòng)繞組。,6.

40、9 同步發(fā)電機(jī)的不對(duì)稱運(yùn)行,系統(tǒng)內(nèi)部接有較大容量的單相負(fù)載，或由于某處發(fā)生不對(duì)稱短路事故等導(dǎo)致同步發(fā)電機(jī)的不對(duì)稱運(yùn)行。 同步發(fā)電機(jī)不對(duì)稱運(yùn)行屬于異常運(yùn)行狀態(tài)，即介于正常和具有破壞性事故運(yùn)行之間的一種運(yùn)行狀態(tài)。本節(jié)將介紹如何用對(duì)稱分量法來(lái)分析同步發(fā)電機(jī)不對(duì)稱運(yùn)行的電磁關(guān)系和對(duì)發(fā)電機(jī)的影響。,6.9.1 對(duì)稱分量法,若電機(jī)為對(duì)稱、磁路為線性，當(dāng)電機(jī)端點(diǎn)加有三相不對(duì)稱電壓時(shí)，可以把不對(duì)稱電壓分解為正序、負(fù)序和零序三組對(duì)稱電壓，然后應(yīng)用疊加原理，分別求出這三組電壓?jiǎn)为?dú)作用時(shí)電機(jī)內(nèi)的各序電流和電磁轉(zhuǎn)矩，再把它們疊加起來(lái)，得到總的電流和電磁轉(zhuǎn)矩，這就是對(duì)稱分量法。,6.9.2 同步發(fā)電機(jī)的各相序電動(dòng)勢(shì)、相序阻抗和等效電路,1. 各相序電動(dòng)勢(shì) 由于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向是由軸軸軸，所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的相序?yàn)椋礊檎螂妱?dòng)勢(shì)。由于沒有反轉(zhuǎn)的勵(lì)磁磁通，所以不會(huì)有負(fù)序電動(dòng)勢(shì)，更不會(huì)有零序電動(dòng)勢(shì):,2. 正序阻抗,正序阻抗是轉(zhuǎn)子通入勵(lì)磁電流正向同步旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞繞組中所產(chǎn)生的正序三相對(duì)稱電流所遇到的阻抗。即正常穩(wěn)態(tài)對(duì)稱運(yùn)行的同步電抗，對(duì)應(yīng)的就是三相正序阻抗。所以正序阻抗就是同步阻抗的不飽和值。,對(duì)于隱極發(fā)電機(jī),對(duì)于凸極發(fā)電機(jī)，由于氣隙不均勻，仍用雙反應(yīng)理論，具體數(shù)值與正序磁動(dòng)勢(shì)和轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置有關(guān)，當(dāng)發(fā)生三相穩(wěn)態(tài)短路時(shí)，忽略電樞電阻，電樞反應(yīng)磁通在直軸,3. 負(fù)序阻抗,在轉(zhuǎn)子正向同步旋轉(zhuǎn)