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 其中正反转电流相量I44,I肚和IC都是以各自相轴为时轴（复平面实轴）为参考表示的复矢量。 由于电流与磁势成线性关系，于是三相合成磁势基波与三相正反转电流相量合成结果呈正比。 要合成电流相量，首先必须采用统一的复平面，以A相相轴为实轴，于是B相和C相相轴分别逆时针 超前A相相轴120°和240°电角度。因此，三相正反转电流相量合成方式为 Im=1:+Igsen2o+Icze2o=Is+aln:+aIc:=Ime 其中正反转合成电流相量的幅值为Im±，初相位为平4。 气隙空间合成磁势基波可以表示为 f(t,)=krlm+cos(ωt+P:+-)+klm-cos(ωt+p:-+θ) 显然可以得到如下结论： 当反转合成电流相量幅值等于零，而正转合成电流相量幅值不等于零时，合成磁势基波是逆时针旋 转的圆形磁势波： 当正转合成电流相量幅值等于零，而反转合成电流相量幅值不等于零时， 合成磁势基波是顺时针旋 转的圆形磁势波： 当正反转合成电流相量幅值都不等于零时，合成磁势基波是椭圆磁势波，倾角为（④4+φ）/2。转向与 幅值大的合成电流相量相同： 当正反转合成电流相量幅值都等于零时，气隙空间不存在合成磁势基波，比如三相电流同频率且同 相位的情况，也就是说空间对称多相系统中的零序电流不会对气隙合成磁势产生影响。 同步电机总结 同步电机根据能量传输包括同步发电机、同步电动机和同步无功补偿器（也称为调相机），根据励 磁方式分为电励磁、永磁和磁阻同步电机三类，其中电励磁又有有刷和无刷励磁两种。根据转子磁 路特点又分为隐极和凸极同步电机。汽轮发电机是气隙均匀的隐极同步发电机，通常是一对极， 50z电能的转速3000pm,因此转子细长。水轮发电机是气隙不均匀的凸极同步发电机，通常多极低 速运行，因此转子比较短粗。两者功率均可达百万千瓦级。同步电动机主要用于对转速精度要求高 的电力传动，如轧钢，伺服机构。永磁同步电机主要是功率密度高，但转子永磁不能调节励磁。同 步发电机不仅可以提供有功功率，而且可以提供无功功率，因此同步发电机并网运行能改善电网功 率因数，维持电网电压和频率稳定。同步电机作为电动机和发电机取决于电压和励磁电势之间的相 位差或者功率角。 1、同步与同步速 同步电机的定子电枢和转子磁极磁场是独立的，在空间保持同步旋转，转子转速与电枢电流频率和 电机极对数满足恒定关系。对于极对数为p的同步电机，稳定运行时转子转速(pm)与定子电流频率 f(z)关系pn=60f。发电机转子磁场超前定子电枢反应磁场，电动机转子磁场滞后于定子电枢反 应磁场。 电枢反应的性质取决于励磁电势与电枢电流的相位差，及其规定正方向。 2、基本方程 励磁电势、直轴与交轴电枢反应电势、漏电势、电枢绕组电阻压降与端电压满足KVL, Et+Ead Ead Ea Rala +Ua' 4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 4 其中正反转电流相量IA±，IB±和IC±都是以各自相轴为时轴（复平面实轴）为参考表示的复矢量。 由于电流与磁势成线性关系，于是三相合成磁势基波与三相正反转电流相量合成结果呈正比。 要合成电流相量，首先必须采用统一的复平面，以A相相轴为实轴，于是B相和C相相轴分别逆时针 超前A相相轴1200 和2400 电角度。因此，三相正反转电流相量合成方式为 ! Im± = IA ± + IB ±e j1200 + IC ±e j 2400 = IA ± + aIB ± + a 2 IC ± = Im±e j" i± 其中正反转合成电流相量的幅值为Im±，初相位为ϕi±。 气隙空间合成磁势基波可以表示为 ! f1(t,") = k f Im+ cos(#1t + $i+ %") + k f Im% cos(#1t + $i% + ") 显然可以得到如下结论： 当反转合成电流相量幅值等于零，而正转合成电流相量幅值不等于零时，合成磁势基波是逆时针旋 转的圆形磁势波； 当正转合成电流相量幅值等于零，而反转合成电流相量幅值不等于零时，合成磁势基波是顺时针旋 转的圆形磁势波； 当正反转合成电流相量幅值都不等于零时，合成磁势基波是椭圆磁势波，倾角为(ϕi++ϕi-)/2。转向与 幅值大的合成电流相量相同； 当正反转合成电流相量幅值都等于零时，气隙空间不存在合成磁势基波，比如三相电流同频率且同 相位的情况，也就是说空间对称多相系统中的零序电流不会对气隙合成磁势产生影响。 同步电机总结 同步电机根据能量传输包括同步发电机、同步电动机和同步无功补偿器（也称为调相机），根据励 磁方式分为电励磁、永磁和磁阻同步电机三类，其中电励磁又有有刷和无刷励磁两种。根据转子磁 路特点又分为隐极和凸极同步电机。汽轮发电机是气隙均匀的隐极同步发电机，通常是一对极， 50Hz电能的转速3000rpm，因此转子细长。水轮发电机是气隙不均匀的凸极同步发电机，通常多极低 速运行，因此转子比较短粗。两者功率均可达百万千瓦级。同步电动机主要用于对转速精度要求高 的电力传动，如轧钢，伺服机构。永磁同步电机主要是功率密度高，但转子永磁不能调节励磁。同 步发电机不仅可以提供有功功率，而且可以提供无功功率，因此同步发电机并网运行能改善电网功 率因数，维持电网电压和频率稳定。同步电机作为电动机和发电机取决于电压和励磁电势之间的相 位差或者功率角。 1、同步与同步速 同步电机的定子电枢和转子磁极磁场是独立的，在空间保持同步旋转，转子转速与电枢电流频率和 电机极对数满足恒定关系。对于极对数为p的同步电机，稳定运行时转子转速n(rpm)与定子电流频率 f1(Hz)关系 ! pn = 60 f 。发电机转子磁场超前定子电枢反应磁场，电动机转子磁场滞后于定子电枢反 应磁场。 电枢反应的性质取决于励磁电势与电枢电流的相位差，及其规定正方向。 2、基本方程 励磁电势、直轴与交轴电枢反应电势、漏电势、电枢绕组电阻压降与端电压满足KVL， ! E ˙ f + E ˙ ad + E ˙ aq + E ˙ " = Ra ˙ I a + U ˙ a