电机学课堂进义第三部分同步电机16h 上海交通大学电气工程系EE SJTU 稳态分析过程中，一个重要的方法是将主磁场与漏磁场分开，因为主磁场是机电能量转换的主体， 而漏磁场没有这个作用，而且漏磁场主要经过相对磁导率为1的空间，认为漏磁路是线性的。 另一个分析同步电机的重要方法是同步电机气隙磁场是同步旋转的，所有时空矢量（电枢电流、磁 势、电压、各种电势、磁场、磁通或磁链)也是同步旋转的，因此在同步坐标系中，这些时空矢量 就成为静态的矢量或复数量，本来时域内复杂的电势或电压平衡关系就可化为简单的复数运算，即 用复数形式的电压、电流和复阻抗关系描述电势及其平衡关系。 4.独立空载运行 同步转速与频率的关系 f=pn/60 (1)同步发电机 A、电磁过程： 励磁系统：励磁电压→电流→磁势→主磁场（磁密）→基波磁密： 电枢系统：旋转主磁场→基波气隙磁密→磁通（磁链）→电枢绕组感应电势→端电压： 由于电枢绕组开路，电枢电流为零，因此电枢绕组端电压等于励磁线电势。对于星形接法线电压等 于相电压（相电势）之差：对于三角形接法线电压等于相电压（相电势），假设不考虑三次谐波电 势及其三角形内部产生的环流。 B、空载特性 同步发电机空载特性是指发电机空载电压/励磁电势与励磁电流的关系。 空载特性存在如下特点： ·饱和现象：磁路随励磁电流增大而饱和，使得主磁通随励磁电流增加而变得缓慢： ·剩磁电势：即使没有励磁电流，转子旋转时电枢绕组也存在一定大小的电势： ·励磁电势与转速呈正比：感应电势与频率呈正比，而频率与转速呈正比： ·转速恒定时，电势通过励磁电流调节：感应电势与主磁通呈正比，调节励磁电流可改变主磁通： ·原动机提供空载损耗：电枢铁心损耗、机械损耗和附加损耗： ·同步电机采用永磁体励磁，励磁不能调节，只能通过改变转速调节励磁电势： C、空载特性的测量方法 电枢绕组开路，原动机拖动同步电机转子到同步速恒速运行，调节转子励磁电压或励磁回路中的串 联电阻，逐渐增大励磁电流，用电流表测励磁电流、伏特表测电枢端电压：到电枢电压达到额定值 后，逐渐减小励磁电流，记录励磁电流和相应的空载电枢电压，直至励磁电流等于零位置。 (2)同步电动机人 起动完毕后，转子转速额定，转子轴输出负载转矩为零，调节励磁电流使得电枢电流最小。 转子同步旋转、输出转矩为零、电枢电压和频率额定且电枢电流最小的状态为同步电动机空载运行 状态。同步电动机空载运行时，输入电枢绕组的电功率提供同步电动机空载损耗：电枢绕组铜耗、 铁心损耗、空载机械损耗和附加损耗。因电枢电流很小，电枢铜耗很小，电枢电流产生的铁心损耗 也很小，因此，同步电机作为电动机和发电机运行时的空载损耗基本一致。 同步电动机空载运行在励磁电流一定的条件下，励磁电势可能与额定电枢电压不同，需要通过调节 电枢电压使得电枢电流达到最小。否则，不是空载运行，而是调相机运行，因为同步电动机可能从 电网吸收滞后无功功率（欠励）或输出滞后无功功率（过励）。 理论上，没有空载损耗时，同步电动机的空载电枢电流也等于零，也就是说，同步电动机既不消耗 有功功率，也不交换无功功率。 同步电动机只能通过改变电枢电压的频率来调节转速。同步电动机同时改变定转子极对数的调速方 法极其罕见。 3电机学课堂讲义 第三部分 同步电机 16h 上海交通大学电气工程系 EE SJTU 3 稳态分析过程中，一个重要的方法是将主磁场与漏磁场分开，因为主磁场是机电能量转换的主体， 而漏磁场没有这个作用，而且漏磁场主要经过相对磁导率为1的空间，认为漏磁路是线性的。 另一个分析同步电机的重要方法是同步电机气隙磁场是同步旋转的，所有时空矢量（电枢电流、磁 势、电压、各种电势、磁场、磁通或磁链）也是同步旋转的，因此在同步坐标系中，这些时空矢量 就成为静态的矢量或复数量，本来时域内复杂的电势或电压平衡关系就可化为简单的复数运算，即 用复数形式的电压、电流和复阻抗关系描述电势及其平衡关系。 4.独立空载运行 同步转速与频率的关系 ! f = pn /60 （1）同步发电机 A、电磁过程： 励磁系统：励磁电压→电流→磁势→主磁场（磁密）→基波磁密； 电枢系统：旋转主磁场→基波气隙磁密→磁通（磁链）→电枢绕组感应电势→端电压； 由于电枢绕组开路，电枢电流为零，因此电枢绕组端电压等于励磁线电势。对于星形接法线电压等 于相电压（相电势）之差；对于三角形接法线电压等于相电压（相电势），假设不考虑三次谐波电 势及其三角形内部产生的环流。 B、空载特性 同步发电机空载特性是指发电机空载电压／励磁电势与励磁电流的关系。 空载特性存在如下特点： • 饱和现象：磁路随励磁电流增大而饱和，使得主磁通随励磁电流增加而变得缓慢； • 剩磁电势：即使没有励磁电流，转子旋转时电枢绕组也存在一定大小的电势； • 励磁电势与转速呈正比：感应电势与频率呈正比，而频率与转速呈正比； • 转速恒定时，电势通过励磁电流调节：感应电势与主磁通呈正比，调节励磁电流可改变主磁通； • 原动机提供空载损耗：电枢铁心损耗、机械损耗和附加损耗； • 同步电机采用永磁体励磁，励磁不能调节，只能通过改变转速调节励磁电势； C、空载特性的测量方法 电枢绕组开路，原动机拖动同步电机转子到同步速恒速运行，调节转子励磁电压或励磁回路中的串 联电阻，逐渐增大励磁电流，用电流表测励磁电流、伏特表测电枢端电压；到电枢电压达到额定值 后，逐渐减小励磁电流，记录励磁电流和相应的空载电枢电压，直至励磁电流等于零位置。 （2）同步电动机 起动完毕后，转子转速额定， 转子轴输出负载转矩为零，调节励磁电流使得电枢电流最小。 转子同步旋转、输出转矩为零、电枢电压和频率额定且电枢电流最小的状态为同步电动机空载运行 状态。同步电动机空载运行时，输入电枢绕组的电功率提供同步电动机空载损耗：电枢绕组铜耗、 铁心损耗、空载机械损耗和附加损耗。因电枢电流很小，电枢铜耗很小，电枢电流产生的铁心损耗 也很小，因此，同步电机作为电动机和发电机运行时的空载损耗基本一致。 同步电动机空载运行在励磁电流一定的条件下，励磁电势可能与额定电枢电压不同，需要通过调节 电枢电压使得电枢电流达到最小。否则，不是空载运行，而是调相机运行，因为同步电动机可能从 电网吸收滞后无功功率（欠励）或输出滞后无功功率（过励）。 理论上，没有空载损耗时，同步电动机的空载电枢电流也等于零，也就是说，同步电动机既不消耗 有功功率，也不交换无功功率。 同步电动机只能通过改变电枢电压的频率来调节转速。同步电动机同时改变定转子极对数的调速方 法极其罕见