第五章同步电机 Synchronous Motor 第5章同步电机 高压线接口
SynchronousMotor 第五章 同步电机 1 第5章 同步电机
第五章同步电机 Synchronous Motor 四、三相同步电机的运行状态 功率角 理想空载 发电机运行 (补偿机运行) 电动机运行 同步电机的运行状态取决于转子主极磁场与气 隙合成磁场的相对位置。 功率角的大小决定了转换功率的大小
SynchronousMotor 第五章 同步电机 2 2 四、三相同步电机的运行状态 N S S N n1 n1 理想空载 （补偿机运行） n1 N S n1 发电机运行 N S n1 n1 θ 电动机运行 θ 功率角 同步电机的运行状态取决于转子主极磁场与气 隙合成磁场的相对位置。 功率角 的大小决定了转换功率的大小
第五章同步电机 备以 Synchronous Motor 5.3三相同步发电机的稳态分析 隐极同步电机气隙基本是均匀的，气隙各处磁阻 相同，而凸极同步电机气隙是不均匀的，气隙各 处磁阻是变化的，使得这两种电机具有不同的分 析方法。 一、隐极同步发电机的稳态分析 。隐极同步发电机的电磁关系（不计磁路饱和）： 负载时，气隙磁场是由励磁磁动势和电枢磁动势共 同建立的。如果不考虑磁路饱和的影响，即认为磁 路是线性的，则可应用叠加原理，分别单独考虑励 磁磁动势和电枢磁动势在磁路和电路中的作用，再 把它们产生的分量叠加起来。 3
SynchronousMotor 第五章 同步电机 3 3 5.3 三相同步发电机的稳态分析 一、隐极同步发电机的稳态分析 隐极同步发电机的电磁关系(不计磁路饱和) ： 隐极同步电机气隙基本是均匀的，气隙各处磁阻 相同，而凸极同步电机气隙是不均匀的，气隙各 处磁阻是变化的，使得这两种电机具有不同的分 析方法。 负载时，气隙磁场是由励磁磁动势和电枢磁动势共 同建立的。如果不考虑磁路饱和的影响，即认为磁 路是线性的，则可应用叠加原理，分别单独考虑励 磁磁动势和电枢磁动势在磁路和电路中的作用，再 把它们产生的分量叠加起来
第五章同步电机 合以 Synchronous Motor 。隐极同步发电机的电磁关系（不计磁路饱和）： U→l→F。→0→E 01-1-F。→i。→e。 ○- i→E。 R1 其中U,和11是相电压和相电流；E是由气隙合成旋转 磁场产生的电枢合成电动势。 1.电枢电路电压方程 它1=E,十Ea 01=E十Ea十E。-Ri
SynchronousMotor 第五章 同步电机 4 4 Uf →If →F0 隐极同步发电机的电磁关系(不计磁路饱和) ： U1 →I1→Fa →Φ0 →Φa →E0 →Ea E1 R1I1 →E E1 = E0＋Ea 1. 电枢电路电压方程 U1 = E0＋Ea＋E－R1I1 其中U1和I1是相电压和相电流；E1是由气隙合成旋转 磁场产生的电枢合成电动势。 E0 Ea E ＋ U － I
第五章同步电机 Synchronous Motor 因为 Eax中a∝Fa∝L1，Ea滞后于中，90°， 不计电枢铁耗，Φ，与同相位。 则 E。=-jXi1 ※X一电枢反应电抗。 电枢反应电抗的物理意义为：电枢反应磁场在定子 每相绕组中所感应的电枢反应电势可把它看作相电 流所产生的一个电抗压降。这个电抗便是电枢反应 电抗
SynchronousMotor 第五章 同步电机 5 5 ※ Xa—— 电枢反应电抗。 Ea =－jXa I1 因为 Ea ∝Φa ∝Fa ∝I1 ，Ea 滞后于Φa 90o ， 不计电枢铁耗，Φa 与 I1 同相位。 则 电枢反应电抗的物理意义为：电枢反应磁场在定子 每相绕组中所感应的电枢反应电势可把它看作相电 流所产生的一个电抗压降。这个电抗便是电枢反应 电抗
第五章同步电机 Synchronous Motor 电枢漏电动势用电枢漏电抗X表示： E。=-j 故有 U1=Eo-(R1+jXg+jXa)I 01=E-(R1+jX)i1 ※X=X十X。一隐极同步电机的同步电抗。 因为电枢反应磁场与转子均以同步转速同方向旋转， 定子磁场并不切割转子绕组，所以同步电抗也就是 定子方面的总电抗，它是表征隐极同步电机对称稳 态运行时，电枢旋转磁场（电枢反应)和电枢漏磁 场的一个综合参数
SynchronousMotor 第五章 同步电机 6 6 U1 = E0－(R1＋jX＋jXa )I1 U1 = E0－(R1＋jXs )I1 ※ Xs = Xa＋X—— 隐极同步电机的同步电抗。 E =－jX I1 电枢漏电动势用电枢漏电抗 X表示： 故有 因为电枢反应磁场与转子均以同步转速同方向旋转， 定子磁场并不切割转子绕组，所以同步电抗也就是 定子方面的总电抗，它是表征隐极同步电机对称稳 态运行时，电枢旋转磁场（电枢反应）和电枢漏磁 场的一个综合参数
第五章同步电机 Synchronous Motor 忽略R1,则 1=E。-jXi1 2.等效电路 根据电枢一相的电压方程式，可得隐极同步电机的 等效电路。 E
SynchronousMotor 第五章 同步电机 7 7 E０ R1 Xs 2. 等效电路 I1 忽略 R1，则 U1 = E0－j XsI1 U1 根据电枢一相的电压方程式，可得隐极同步电机的 等效电路
第五章同步电机 Synchronous Motor 3.相量图 根据负载的功率因数和电路方程作相量图。 并设：U1=U10°，负载为电感性。 E 7i 7i a)根据：U1=E-(R,+jX)i b)根据：d1=E。一jXi1 说明： 因为E超前于E0角，而01=E1-(R1十jX)iE1, 所以E超前于U10角。 8
SynchronousMotor 第五章 同步电机 8 8 U1 I1 R1I1 jXs I1 E0 Ψ θ 3. 相量图 根据负载的功率因数和电路方程作相量图。 并设： U1 = U1 0o ，负载为电感性。 a) 根据： U1 = E0－(R1＋jXs )I1 说明： 因为 E0 超前于 E1θ角， 而 U1 =E1－(R1＋jX )I1≈E1 ， 所以 E0 超前于 U1θ角。 U1 I1 jXs I1 E0 Ψ θ b) 根据： U1 = E0－jXs I1
第五章同步电机 Synchronous Motor 。同步发电机中的感应电动势 电枢三相 绕组中感应 Eo F在空间上 电枢三相 超前于F0角 绕组中感应 E E。在时间上的相位超前于，角 9
SynchronousMotor 第五章 同步电机 9 9 同步发电机中的感应电动势 V1 V2 W2 W1 U1 U2 N S F0 Fa F θ F0 电枢三相 绕组中感应 E0 F 电枢三相 绕组中感应 E1 E0 在时间上的相位超前于 E1θ角 F0 在空间上 超前于Fθ角
第五章同步电机 Synchronous Motor ◆忽略R时： a 电感 (b) Eo Eo 电阻性 ⅸ 01 R U ( I Eo 电容性 0 10 10
SynchronousMotor 第五章 同步电机 10 10 (c) 电 容 性 (a) 电 感 性 (b) 电 阻 性 E0 E0 E0 忽略 R1 时： E0 U1 I1 R1I1 jXs I1 E0 Ψ θ U1 I1 jXs I1 E0 Ψ θ jXs I1 jXs I1 R1I U 1 1 θ I1 U1 I1 θ U1 jXs I1 R1I1 θ I1 U1 jXs I1 I1 θ