同步電機復習

（Ch18-Ch24）

第十八章同步電機概述復習交流電機一般問題（交流繞組、感應電勢、磁勢），介紹同步電機原理、結構、勵磁方式、技術指標、航空同步電機特色及發展狀況。*第十九章三相同步發電機對稱運行原理重點介紹了同步電機電樞反應，推導出時空相量圖，本章另一個重點是同步發電機的電勢方程及相量圖，這些是同步電機的基本理論，應當牢固掌握，同時，對同步發電機的負載特性及電抗測定方法應了解。第二十章同步發電機不對稱運行重點是不對稱運行的分析方法，了解相序電抗概念，掌握阻尼繞組的作用第二十一章同步發電機的突然短路重點是三相突然短路物理過程的分析，要求了解瞬態電抗及突然短路電流。第二十二章同步發電機的并聯運行重點是同步發電機并網的條件及方法，另一重點是功角特性及并網后有功功率及無功功率的調節，均要求掌握。第二十三章同步電動機重點是同步電動機的電勢方程式和相量圖，同時要求掌握同步電動機起動方法。掌握無刷直流電機、步進電機的結構、原理及性能特點。第二十四章永磁電機重點是永磁材料及其特性，了解永磁同步、有刷直流、無刷直流電機的特點與應用。同步電機感應電機傳統交流電機

產生圓形旋轉磁場ABC同步電機定子：鐵心、交流繞組——電樞繞組轉子：磁極——鐵心、勵磁繞組氣隙穩定轉矩：定轉子磁場相對靜止①通入三相交流電，產生同步旋轉磁場。②轉子繞組切割旋轉磁場，產生感應電勢。③轉子電流與磁場相互作用產生電磁力、電磁轉矩。當電磁轉矩>阻轉矩時，轉子以轉速n旋轉。異步電動機：感應電動機：轉子電流是感應產生的。感應電機感應電機電動電磁制動發電凸極式隱極式爪極式：水輪發電機、航空發電機：汽輪發電機：汽車發電機高速電機？旋轉電樞式旋轉磁極式有刷勵磁系統無刷勵磁系統航空三級式同步電機NS星型切向徑向永磁勵磁電勵磁1、

2、外特性硬、電壓調整率小

3、調壓困難

4、穩態短路電流大

5、功角特性釹-鐵-硼鋁鎳鈷釤鈷鐵氧體BmHmBrHc熱穩定性機械強度價格單臺同步發電機給阻抗性負載供電時，頻率、感應電勢如何變化？發電機的電流和功率因數由勵磁電流、發電機阻抗、負載阻抗決定。同步發電機并聯組成容量很大的系統，在受到干擾和發生故障時仍能保持同步性。單臺發電機連接到無窮大電網時，端電壓和頻率將被電網所固定。單機和并聯運行一、同步電機的電感和等效電路電磁過程直軸電樞反應電抗交軸電樞反應電抗直軸電樞反應電勢交軸電樞反應電勢漏抗一、同步電機的電感和等效電路－－直軸同步電抗－－交軸同步電抗－－直軸電樞反應電抗－－交軸電樞反應電抗－－漏抗－－電樞反應電抗－－同步電抗Xad、Xaq

與哪些參量有關？－－直軸同步電抗－－交軸同步電抗－－直軸電樞反應電抗－－交軸電樞反應電抗－－漏抗－－電樞反應電抗－－同步電抗－－空載電勢（勵磁電勢）－－氣隙電勢－－直軸電樞反應電勢－－交軸電樞反應電勢－－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

穩態短路試驗取出轉子法

一、同步電機的電感和等效電路內功率因數角：勵磁電勢：Xd、Xq

、Xσ大小關系？Xd>Xq

>Xσ一、同步電機的電感和等效電路在等值電路中標出氣隙電勢的位置？用電壓平衡式表示之間的關系？忽略電阻負載性質？發電慣例電動慣例輸入容性電流輸出感性電流正序分量負序分量零序分量合成分解不對稱系統！對稱分量法（思路）1、正序（又稱順序）分量：幅值相等、相位上順相序相差120o矢量算子：三相正序電流建立正向旋轉磁場！2、負序（又稱逆序）分量幅值相等、相位上逆相序相差120o三相負序電流建立反向旋轉磁場！3、零序分量幅值相等、相位相同三相零序電流合成磁勢為零！1、正序阻抗：（對應正轉磁場）r+：電樞相繞組電阻

rax+：電樞相繞組的同步電抗xd

xq2、負序阻抗Z－（對應反轉磁場）負序磁場，相對于轉子以二倍同步速旋轉，在轉子的阻尼繞組和勵磁繞組中感應二倍頻率的電勢和電流。WfWD負序電抗：負序電阻：負序磁場在轉子的鐵耗3、零序阻抗零序電抗短距繞組零序電阻零序電流只產生漏磁場，不產生氣隙基波磁場整距繞組相序阻抗比較正序負序零序漏抗0.042.030.940.090.130.040.040.08同步發電機的突然短路忽略線圈電阻r，超導體：閉合超導線圈的磁鏈守恒原理：閉合超導線圈的磁鏈不變ΨM↓→e→i→ΨL

＝

Li電樞繞組的磁鏈短路前:短路后:電樞繞組的電流三相電流交流分量：（周期分量）三相電流直流分量(非周期分量)：一、超瞬變電流二、瞬變電流三、穩態短路電流幾個電流和電抗的區別Xd’’、Xd’

、Xd、

Xσ大小關系？Xad’’、Xad’

、Xad大小關系？電流衰減規律例：二、同步電機的開路特性和短路特性損耗分析互感二、同步電機的開路特性和短路特性原因：近似純直軸去磁方法：輸出短接，n≈n1，通入勵磁電流，求取I=f(If

)特性：IK∝If二、同步電機的開路特性和短路特性聯合試驗測求損耗分析繞組等效電阻功率角三、功角特性二、凸極電機功角特性一、隱極電機功角特性不加勵磁也能輸出功率！基本分量附加分量’基本分量附加分量三、功角特性不加勵磁也能輸出功率！基本分量附加分量’永磁？電勵磁？四、穩態運行特性端電壓、勵磁電流、電樞電流、功率因數、效率之間的關系四、穩態運行特性端電壓、勵磁電流、電樞電流、功率因數、效率之間的關系四、穩態運行特性功率因數：

1、功率因數從1向額定值(如0.75)變化時，電樞繞組的發熱

是限制因素。2、負載有功功率一定時，功率因數減小，無功功率增大，電流電流增大，產生的熱量超出冷卻范圍，溫升破壞絕緣。3、功率因數更低時，勵磁電流升高，保持輸出電壓為恒定值，勵磁繞組發熱是主要限制因數。四、穩態運行特性正常勵磁過勵欠勵cosφ=1不穩定區Pem=0Pem1Pem2IfIa0過勵正常勵磁欠勵1、功率因數從1向額定值(如0.75)變化時，

電樞繞組的發熱是限制因素。2、負載有功功率一定時，功率因數減小，無功功率增大，電流電流增大，產生的熱量超出冷卻范圍，溫升破壞絕緣。3、功率因數更低時，勵磁電流升高，保持輸出電壓為恒定值，勵磁繞組發熱是主要限制因數。無功功率調節五、同步電動機1、自起動方法：異步起動法（阻尼繞組作鼠籠繞組）電磁轉矩是交變的，平均值為零！2、自整步同步電動機無刷直流電動機(BLDCM)1、速度-轉矩特性2、類似DC電機，電子換相某瞬間，A相電勢最大，A相電流也最大電流與勵磁電勢

同相1.六、同步電機電樞反應..磁極軸線稱為直軸或d軸與磁極軸線正交的方位稱為交軸或q軸某瞬間，A相電勢最大，A相電流也最大電流與勵磁電勢

同相1.交軸電樞反應六、同步電機電樞反應原因：..磁極軸線稱為直軸或d軸與磁極軸線正交的方位稱為交軸或q軸使主磁場扭歪交軸磁勢和主磁場之間相互作用產生電磁轉矩交軸電樞反應是實現機電能量轉換的必要條件原因：理想純電感負載電流滯后勵磁電勢

2.直軸去磁電樞反應理想純電容負載電流超前勵磁電勢

3.直軸增磁電樞反應..位置夾角電樞反應性質對電機的影響負載性質n(f)UΨ=00q軸Ψ+900交軸波形畸