《电机学》第十讲 空载运行及电枢反应

15-1同步发电机的空载运行 ·空载运行——同步发电机被原动机拖动 到同步转速转子统组通入直流励磁电 →励磁磁动势(或主极磁动势)Fr →主磁通Φ 电动势 B E/气隙线 ↑ Eo=4.44N,kNID 磁路的饱和系数1,1-1.25 E 同步发电机的空载特性

15-1 同步发电机的空载运行 • 空载运行——同步发电机被原动机拖动 到同步转速，转子绕组通入直流励磁电 流，定子绕组开路（定子电流为零） A X Z B Y C f I 励磁磁动势（或主极磁动势） Ff 主磁通Φ0 I f 0 电动势 E f N k 0 = 4.44 1 N1 0 同步发电机的空载特性 E0 UN E0  气隙线 f 0 I 磁路的饱和系数 U E k N 0   = 1.1~1.25

15-2对称负载时的电枢反应 定、转子磁场转向相同、转速相等在空间保持相对静止 电枢反应——对称负载时,电枢磁动势的基波Fa对主极磁 动势基波Fr的影响 ·电枢反应的性质与负载的性质和大小及电机的参数有关,主 要决定于Fa与F1的空间相对位置 1→Fn同相同相→E滞后90度 对称三相负载→F 相绕组中E与的相位差角称一一内功率因数角v

定、转子磁场转向相同、转速相等在空间保持相对静止 15-2 对称负载时的电枢反应 • 电枢反应——对称负载时，电枢磁动势的基波Fa对主极磁 动势基波Ff 1的影响 • 电枢反应的性质与负载的性质和大小及电机的参数有关，主 要决定于Fa与Ff 1的空间相对位置。 f Ff 1 I 同相 0 同相 E0  滞后90度 Fa      C B A I I I    对称三相负载 相绕组中E  0 与I 的相位差角称— —内功率因数角

V=0°时的电枢反应性质:纯交轴电枢反应 E0与l同相 0 分析A相电流达到正的最 大值时刻 A相电动势达到正的最大值 F q d S○ N S 作用:交轴电枢反应实现机电 能量转换

N S 一、ψ=0°时的电枢反应 Ff 1 A X Z B Y C E  0 与I 同相 i 0 e 分析A相电流达到正的最 大值时刻 Fa F N S d q 性质：纯交轴电枢反应 A相电动势达到正的最大值 作用：交轴电枢反应实现机电 能量转换

v=90°时的电枢反应性质:纯直轴去磁 E超前190° 分析A相电流达到正的最 大值时刻 A相电动势为0 q F 作用:单机运行时影响机端电压 并网运行时影响发电机无功输出 的性质和大小

N S 二、ψ=90°时的电枢反应 A X Z B Y C 0 E0 I 90  超前 i 0 e 分析A相电流达到正的最 大值时刻 Fa F N S d q 性质：纯直轴去磁 A相电动势为0 Ff 1 作用：单机运行时影响机端电压 并网运行时影响发电机无功输出 的性质和大小

V=-90°时的电枢反应性质:纯直轴助磁 E滞后/90° 分析A相电流达到正的最 大值时刻 A相电动势为0 q d N S

N S 二、ψ= - 90°时的电枢反应 A X Z B Y C 0 E0 I 90  滞后 i 0 e 分析A相电流达到正的最 大值时刻 Fa F N S d q 性质：纯直轴助磁 A相电动势为0 Ff 1

v=0°~90°时的电枢反应性质:既有交轴电枢反应 E超前Ⅰv角 又有直轴去磁电枢反应 分析A相电流达到正的最 大值时刻 A相电动势正 F q d 既有有功输出,又有感性无功输出

N S 一、ψ=0°~90°时的电枢反应 Ff 1 A X Z B Y C i 0 分析A相电流达到正的最 e 大值时刻 Fa F N S d q 性质：既有交轴电枢反应 又有直轴去磁电枢反应 A相电动势正 既有有功输出，又有感性无功输出 E  0 超前I   角

15-3同步电抗的概念 隐极同步电机 电枢反应磁通ψ→电枢反应电抗xa ia}→F 漏磁通 漏电抗 同步电抗x1=xa+x

15-3 同步电抗的概念 一、隐极同步电机 Fa      C B A I I I    a  电枢反应磁通 漏磁通 a 电枢反应电抗 x  漏电抗 x 同步电抗  x x x t = a + A X Z B Y C

二、凸极同步电机 直轴a→电枢反应电抗xa 电枢反应磁通 交轴→电枢反应电抗xa 漏磁通φ。→漏电抗 直轴同步电抗x4=xa+x 同步电抗 交轴同步电抗xq=xaq+xa X<x

二、凸极同步电机 Fa      C B A I I I    ad  电枢反应磁通 漏磁通 ad 电枢反应电抗 x  漏电抗 x 同步电抗  x x x d = ad + 直轴 aq aq 交轴 电枢反应电抗 x 直轴同步电抗  x x x 交轴同步电抗 q = aq + q d x  x