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1、第六章同步电机的稳态分析前言：①同步电机是一种交流电机，主要作发电机使用；也可作电动机和调相机（专门用于电网的无功补偿）使用；②同步电机定义：同步电机转速n与定了电流频率f和极对数p保持严格不变的关系，即n=^；③主要内容：电枢反应;"有功和无功调节；并联运行；不对称和突然短路6.1同步发电机的基本结构和运行状态1•旋转磁极式r定子-放置三相交流绕组［转子-放置励磁绕组（主磁极）［凸极式L隐极式2旋转电枢式J定子-放置励磁绕组（主磁极）Y转子-放置三相交流绕组（需三个滑环引出或引入三相电流）一、同步电机基本结构（一）
2、隐极同步电机（以汽论发电机为例）特点:转速高「为保证频率f二50Hz,则发电机的极对数P少彳（一般为二极,2P二2）I离心力大，需细长转子（隐极式）厂r0.5mm硅钢片叠压而成定子铁心J大型电机由扇型片拼成圆形1.定子§I护•形开口槽，径向，轴向通风道定子绕组-三相双层绕组，扁铜线绕制而成,采用成型线圈J外壳-用钢板焊接而成2.转子（1）由合金钢锻成，与转轴制成一个整体，外园开槽，大齿和小齿（2）励磁绕组为同心式绕组（3）采用高强度铝合金槽楔,端部采用保护环固定3.滑环（集电环）与电刷装置（二）凸极同步电机（以水轮发
3、电机为例）特点:转速低J为保证f二50Hz,则需发电机的极对数P增大L为保证放置P对磁极，则需转子的直径大.1.定子：定子铁心-硅钢片叠成，直径可达20多米,矩形开口槽.定子绕组-双层绕组2.转子：凸极式铁心由厚钢板叠成励磁绕组由扁铜线绕制而成阻尼绕组（起动绕组）-由铜条和端环构成，用于同步屯动机异步起动.二、同步电机的运行状态1.稳态运行情况下,定转子磁场相对静止2.功率角§-定子合成磁场轴线与主极磁场（转子磁场）轴线之间夹角.（用电角度表示）3.三种运行状态（1）发电机运行①物理过程:直流电流一电刷一滑环一励磁绕
4、组一磁场原动机拖动转子绕组感应三相交流电动势（频率为/二鴛），接入负载后,三相对称电流，定子旋转磁场以nl旋转.②特点：〈1>功率角5>0（g
5、J主极磁场超前定子合成磁场）<2>转子受到制动性质的电磁转短Te<3>f-ni,为保证f=50Hz恒定，需保证耳恒定，应输入转矩T1与Te平衡.（2）补偿机运行状态（或空载运行状态）当5二0时->Te二0①物理过程:转子同发电机运行状态，-主极磁场以®旋转定子接入三和对称电源-定子合成磁场以厲旋转②特点:<1>8=0.（主磁场与定子合成磁场重合）〈2>电机内没有有功功率转换（
6、3）电动机运行当5<0时-Te-（即主机磁场滞后定子合成磁场①物理过程:定子接三相电源-定子合成磁场以厲旋转转了接直流电源-恒定磁场，去掉原动机.②特点:<1>8<0〈2>外施T2t->St-TetT2+T0平衡）保证n=/i,二常数〈3>转子转速n二也二60f/p,即当f一定,p一定时,n恒定.三.同步电机的励磁方式励磁系统-共给励磁电流的整个系统-直流励磁机励磁系统，整流器励磁系统励磁系统应满足的条件：（1）能稳眾的提供发电机从空载到满载（及过载）所需的If（2）当电网电压u减小时，能快速强行励磁,提高系统的稳定
7、性.（3）当电机内部发生短路故障时，能快速灭磁.（4）运行可靠，维护方便，简单，经济.1.直流励磁机励磁副励磁机（并励直流发电机）〜主励磁机（他励直流发电机）一同步发电机*一•般励磁机与同步发电机同轴特点:采用独立电源（直流发电机）与交流电网没关系，运行可靠.2.静止整流器励磁（1）他励式静止流器励磁系统副励磁机（中频三相同步发电机）（电磁式或永磁式）f主励磁机（三相同步发电机）一同步发电机1特点:①副励磁机先他励待建立电压后改为他励①自动电压调整器可根据主发电机端电压的偏差自动调整励磁屯流②整流器均在电机外（静止）
8、.（2）自励式静止整流器励磁系统特点：（1）取消励磁机（3）励磁电流由电网或主发电机提供3.旋转整流器励磁（无触点式或无刷励磁）副励磁机（永磁式三相同步发电机）一主励磁机（旋转电枢式）一主发电机特点：（1）主励磁为旋转电枢式（2）采用旋转整流器4.三次谐波励磁特点：（1）发电机定子嵌入三次谐波绕组（2）将三次谐波电压整流后一主发电机励磁（3）白励恒压（负载电流t-电枢反应f-波形畸变t-<1>3t->E3t->I31-Iff-稳压;负载电流f-端电压I->稳压）三.额定值1•额定容量S、（或额定功率P、）-指输出功率
9、（发电机用视在功率（KVA）或有功功率I电动机用有功功率（KW）表示<补偿机用无功功率（Kvar）表示2•额定电压山一定子线电压（V）1.额定电流定子线电流（A）2.其他：COS（pN,nN,fwHn,9N,UfN,IfN等三和同步发电机PN=cos（pN三相同步电动机弘二®/加nCOSQv6.2空载和负载时同步发电机的磁场一、空载运行1・定义
