电机学 第13章 同步电机的基本电磁关系课件.ppt

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1、13-1同步发电机的空载运行13-2对称负载时的电枢反应13-3隐极同步发电机的电动势相量图13-4凸极同步发电机的双反应理论及电动势相量图小结第十三章同步发电机的基本电磁关系第十三章同步发电机的基本电磁关系基本要求：1.了解同步发电机空载运行时的电磁关系，掌握空载运行时的时空相矢量图2.掌握同步发电机对称负载时的电枢反应3.了解同步发电机各种电抗的物理意义3.掌握隐极同步发电机的电动势方程式和电动势相量图4.掌握凸极同步发电机的电动势方程式和电动势相量图13-1同步发电机的空载运行同步发电机的空载运行：

2、同步发电机被原动机拖动至同步转速，励磁绕组中通入直流励磁电流，定子绕组开路的运行状态。同步发电机的空载磁场主磁通0：既与转子绕组交链，又通过气隙与定子绕组交链的基波磁通称为主磁通。其每极磁通量用0表示，主磁通参与电机的机电能量转换。主极漏磁通fs：气隙中的谐波磁通和励磁磁场中只与励磁绕组交链的磁通统称为主极漏磁通，它不参与电机的机电能量转换。空载运行时的电磁关系：空载相电动势的有效值：空载相电动势的频率：三相对称空载电动势1.基波励磁磁动势励磁绕组中通入直流电流if后，产生励磁磁动势。该励磁磁动势随

3、转子一起旋转，从定子上看，是一个旋转磁动势。正方向的规定：电枢电流的正方向：从绕组末端流进、首端流出为正。电枢感应电动势的正方向：与电枢电流的正方向相同。磁动势的正方向：磁力线出定子、进转子为正，对应的磁通密度也为正。CAXBYZNSCAXBYZNS1.基波励磁磁动势在定子内圆表面建立直角坐标系：坐标原点：线圈AX的轴线+A与定子内圆表面的交点；横坐标：沿圆周方向距坐标原点的空间电角度，逆时针方向为正；纵坐标f：气隙磁动势的大小和方向。1）凸极同步发电机的励磁磁动势励磁磁动势的空间分布表达式为转子定子1）凸

4、极同步发电机的励磁磁动势励磁磁动势沿气隙圆周方向的空间分布为一矩形波。每极励磁磁动势的幅值每极基波励磁磁动势的幅值为CAXBYZNS式中，为励磁磁动势的波形因数。CAXBYZ2）隐极同步发电机的励磁磁动势NS励磁磁动势沿气隙圆周方向的空间分布为一阶梯波。每极励磁磁动势的最大值为每极基波励磁磁动势的幅值为通过实际总槽数Q2与沿转子表面开的等距槽的总槽数Q2的比值查表可得。转子定子34432112=0.75时，kf=1。一般取=0.67~0.8。2.基波励磁磁动势

5、空间矢量空间参考轴选在定子A相绕组轴线+A处，即=0处。基波励磁磁动势是随转子一起以同步速n旋转的圆形旋转磁动势，可用空间矢量表示。矢量长度等于基波励磁磁动势的幅值Ff1，矢量位置在基波励磁磁动势正幅值所在处(转子S极中心对应的气隙处)。0—S极中心线在坐标轴上的位置。AXNS+A3.基波气隙磁通密度空间矢量基波励磁磁动势在气隙中产生磁通密度波。1）隐极同步电机气隙均匀，当不考虑铁心的饱和及铁磁材料的磁滞、涡流效应时，基波励磁磁动势将产生相位与之相同的基波气隙磁通密度波。基波气隙磁通密度波可用空间矢量表

6、示。3.基波气隙磁通密度空间矢量2）凸极同步电机气隙不均匀，即使铁心不饱和，基波励磁磁动势产生的气隙磁通密度波也是非正弦分布的。当不考虑铁磁材料的磁滞、涡流效应时，基波气隙磁通密度和基波磁动势仍然同相位。d轴4.定子绕组一相基波感应电动势时间相量在定子该相绕组中感应出的电动势随时间作正弦变化，可用时间相量表示。基波气隙磁通密度随转子一起旋转，与定子任意一相绕组相交链的磁通量随时间作正弦变化，可用时间相量表示。AXNS+A0—的相角时间相量：绕组的基波感应电动势、电压和电流，交链的基波磁通量空间矢量：基波磁动

7、势和基波磁通密度及在空间参考轴＋A上的相角0与在时间参考轴+j上的相角0之间存在一定的关系：AX+A5.时空相-矢量图*注意：在时空相-矢量图中，空载电动势相量始终滞后于产生它的基波励磁磁动势矢量90电角度。为方便分析，把时间相量图和空间矢量图画在一起，即将空间矢量参考轴+A与时间相量参考轴+j重合在一起，成为时空相-矢量图。5.时空相-矢量图将空间矢量参考轴+A与时间相量参考轴+j重合在一起，把时间相量图和空间矢量图画在一起，成为时空相-矢量图。AX+A注意：在时空相-矢量图中，空载电动势相量始终滞

8、后于产生它的基波励磁磁动势矢量90电角度。5.时空相-矢量图注意：用A相绕组轴线+A作空间矢量参考轴时，各时间相量均是A相的。时空相-矢量图只是为了方便寻找相、矢量而画的，由于时间相量与空间矢量的物理意义不同，时间相量与空间矢量之间的相位关系并无实际的物理意义。在时空相-矢量图中，时间相量滞后空间矢量90电角度，是由于+A与+j轴重合造成的，这一关系也没有实际的物理意义。6.空载特性空载特性