福州大学电机学同步电机的基本理论和运行特性.pptx
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1、第一节 同步发电机的空载运行v空载的定义空载的定义励磁绕组加直流:励磁绕组加直流:If=IfN,n=n1电枢绕组开路:电枢绕组开路:Ia=0 Fa=0 E00空载电动势空载电动势E E0 0 随随时间变化时间变化规律与规律与转子磁场转子磁场沿空间沿空间分布分布规律相同。规律相同。第1页/共68页一、隐极式同步电机的空载磁动势v定义:定义:励磁磁动势波形系数励磁磁动势波形系数实际波形基波分量k kf f取决于取决于r r(小齿齿距之和(小齿齿距之和/极距)极距)NS第2页/共68页二、凸极式同步电机的空载磁动势实际波形基波分量v定义:定义:励磁磁动势波形系数励磁磁动势波形系数第3页/共68页三、
2、同步电机空载电动势相量气隙磁场由转子磁极建立气隙磁场由转子磁极建立磁通:主磁通和漏磁通磁通:主磁通和漏磁通主磁路:气隙、电枢齿、电枢轭、磁极极身、转子轭主磁路:气隙、电枢齿、电枢轭、磁极极身、转子轭第4页/共68页四、电压波形的正弦畸变率v定义:定义:额定容量为额定容量为10VA10VA到到1MVA1MVA的交流发电机,其线电压波形允许的的交流发电机,其线电压波形允许的正弦畸变率不超过正弦畸变率不超过10%10%额定容量为额定容量为1MVA1MVA以上的交流发电机,其线电压波形允许的正以上的交流发电机,其线电压波形允许的正弦畸变率不超过弦畸变率不超过5%5%考虑:如何改善同步发电机的电压波形?
3、考虑:如何改善同步发电机的电压波形?第5页/共68页五、时间相量和空间矢量v空间矢量:空间矢量:在在空间空间按正弦规律分布的量按正弦规律分布的量气隙气隙磁动势基波分量磁动势基波分量气隙气隙磁密基波分量磁密基波分量v时间相量:时间相量:随随时间时间按正弦规律变化的量按正弦规律变化的量定子定子绕组绕组所匝链的磁通所匝链的磁通定子定子绕组绕组感应电动势感应电动势v时空矢量图的定义:时空矢量图的定义:将具有将具有相同角速度相同角速度的空间矢量和的空间矢量和 时间相量画在同一坐标即为时空矢量图。时间相量画在同一坐标即为时空矢量图。思考:相量图和矢量图的区别?第6页/共68页Ff10ABf1E0A 直轴
4、A相轴/时轴SNAXBZCY1=2fv同步电机空载时的时空矢量图同步电机空载时的时空矢量图时间相量和空间矢量都以相绕组轴线作为参考轴。时间相量和空间矢量都以相绕组轴线作为参考轴。同步电机空载时的时空矢量图交轴交轴第7页/共68页v说明说明1 1 时间相角有明确的物理意义,空间相角也有明确的时间相角有明确的物理意义,空间相角也有明确的物理意义,但是物理意义,但是时、空之间的时、空之间的“相角相角”无物理意义无物理意义。2 2 参考轴参考轴可以任意选择,但一般选择在相绕组轴线可以任意选择,但一般选择在相绕组轴线3 3 空间矢量是由三相电枢或主极的共同作用产生的,空间矢量是由三相电枢或主极的共同作用
5、产生的,如磁动势和磁通密度。而时间相量仅指一相的量,如磁动势和磁通密度。而时间相量仅指一相的量,表示其电动势、电压、电流及绕组匝链的磁通。表示其电动势、电压、电流及绕组匝链的磁通。4 4 空间矢量相对于转子而言是静止的,由于转子以同空间矢量相对于转子而言是静止的,由于转子以同步速旋转,所以空间矢量相对于气隙而言就是以同步速旋转,所以空间矢量相对于气隙而言就是以同步速旋转的。步速旋转的。第8页/共68页第二节 对称负载时同步电机的电枢反应v电枢反应的概念电枢反应的概念电机带负载后,电枢电流产生的磁场将使空载气隙磁电机带负载后,电枢电流产生的磁场将使空载气隙磁场的分布发生变化,从而使绕组中的感应电
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