同步电机的基本电磁关系

1、10/2006 C.B.Zeng1SNnIf10/2006 C.B.Zeng210/2006 C.B.Zeng3300MW300MW水氢冷发电机结构水氢冷发电机结构10/2006 C.B.Zeng410/2006 C.B.Zeng5 10/2006 C.B.Zeng610/2006 C.B.Zeng710/2006 C.B.Zeng810/2006 C.B.Zeng910/2006 C.B.Zeng1010/2006 C.B.Zeng11汽轮发电机组10/2006 C.B.Zeng1210/2006 C.B.Zeng1310/2006 C.B.Zeng1410/2006 C.B.Zeng151

2、0/2006 C.B.Zeng1610/2006 C.B.Zeng1710/2006 C.B.Zeng1810/2006 C.B.Zeng1910/2006 C.B.Zeng2010/2006 C.B.Zeng21 10/2006 C.B.Zeng2210/2006 C.B.Zeng23n一一 额定容量额定容量SN或或功率功率PN：长期安全运行的最大允：长期安全运行的最大允许输出功率。许输出功率。n二二 额定电压额定电压UN：额定工况时，线电压额定工况时，线电压n三三 额定电流额定电流IN：额定工况时，线电流额定工况时，线电流n四四 fn fn=50Hzn五五 nN 额定运行时电机转速额定运行

3、时电机转速n六六 额定功率因数（额定功率因数（cos N）额定有功功率和视在额定有功功率和视在功率的比值功率的比值n七七 额定效率额定效率 N 电机额定运行的效率电机额定运行的效率10/2006 C.B.Zeng2410/2006 C.B.Zeng2510/2006 C.B.Zeng2610/2006 C.B.Zeng27A AX XB BCYz0+Af+A012fffFNi1fffFk F10/2006 C.B.Zeng2810/2006 C.B.Zeng29n fabcnfffffeIWFFI定定子子绕绕组组产产生生感感应应电电势势速速旋旋转转01基波电动势：E0=4.44fWkW1010

4、/2006 C.B.Zeng30)(0fIfE 00E)()(00ffIfFfE)(0fFf0E( )0c1d0If(Ff)10/2006 C.B.Zeng31)25. 11 . 1(0sfsKdcdnabacFFK0E( )0abc12ngd0Ff0FFefFFbcabacF010/2006 C.B.Zeng320E( )0abc12ngd0Ff0Fab=F ：不计饱和时产生：不计饱和时产生oa电压所需磁势，称为电压所需磁势，称为气隙磁势气隙磁势。FefFFbcabacF0c当当E0=UN 时时：)25. 11 . 1(0sfsKdcdnabacFFK10/2006 C.B.Zeng330E

5、0abc1ngd0If(Ff)Ff0F10/2006 C.B.Zeng3410/2006 C.B.Zeng3510/2006 C.B.Zeng36Armature reaction of synchronous generator10/2006 C.B.Zeng37 60)(1011)1PnfEnFFIfnff 基基波波随随转转子子旋旋转转（ aFfi电枢磁势电枢磁势三相对称，三相对称，或加三相对称电源或加三相对称电源接三相对称负载接三相对称负载1 转向与转子同向转向与转子同向转速转速大小大小116035. 1nPfnPIWKFWaafFFF 电枢反应电枢反应：电枢电流产生的磁动势对励磁磁场的

6、影响10/2006 C.B.Zeng38aF1 111 35dpaN I kF.p1160 fnp1y1fF1f12fffFk N iPIWKFWa135. 1 Pfn601 10/2006 C.B.Zeng3910/2006 C.B.Zeng4010/2006 C.B.Zeng41?:)(;,:;,:00的的时时间间相相位位角角与与是是功功角角功功率率角角与与负负载载有有关关的的时时间间相相位位角角与与是是外外功功率率因因数数角角与与电电机机参参数数及及负负载载有有关关的的时时间间相相位位角角与与是是内内功功率率因因数数角角 UEIUIE 直轴（纵轴、d 轴） ：主磁极轴线位置。 交轴（横轴

7、、q 轴） ：与直轴成 900电角度的位置。 相轴： 每相绕组的轴线位置。 时轴: 时间相量在其上投影可得瞬时值 10/2006 C.B.Zeng4210/2006 C.B.Zeng43一、一、 和和 同相（同相（ =0）时的电枢反应（）时的电枢反应（ ：内功率因数角）内功率因数角） I0 Eq轴轴 A轴轴A AX X Z ZB BCYFfNSd轴轴BI.AI.CI.AE0.时轴CE0.B0.E+90+900 0FFa10/2006 C.B.Zeng44 1. 在轴在轴d上上。如图瞬间，。如图瞬间，A相励磁电势达到最大相励磁电势达到最大值，由于值，由于 和和 同相，故而同相，故而 亦如图示方向

8、。此时亦如图示方向。此时A相相电流最大。三相合成电枢磁势电流最大。三相合成电枢磁势 出现在出现在A相轴线上。相轴线上。fFaFAXZCBYfFaFq轴轴A轴C轴B轴SNd轴轴n11FAIBICI1oAEoBEoCE时轴 I0 E I10/2006 C.B.Zeng45AXZCBYAIBICIfFaFq轴轴A轴C轴B轴SNd轴轴n111FoAEoBEoCE时轴1q轴轴时轴相轴d轴轴fFFaFIaEE0E)(0 )( )( a 10/2006 C.B.Zeng46aFqaF1q轴轴时轴相轴d轴轴fFFaFIaEE0E)(0 )( )( a 10/2006 C.B.Zeng47aE aaFfF1q轴

9、轴时轴相轴d轴轴fFFaFIaEE0E)(0)()(a10/2006 C.B.Zeng48 I1q轴轴时轴相轴d轴轴fFFaFI0E)(0 )( )( a 10/2006 C.B.Zeng49n二、二、 滞后滞后 （ =900 ）时电枢反应）时电枢反应 I0 E时轴AE0.CE0.BE0.AI.CI.BI.d轴q轴 A轴A AX XZ ZB BCYFfNS直轴去磁电枢反应直轴去磁电枢反应Fa10/2006 C.B.Zeng50AXZCBYfFaFq轴轴A轴SNd轴轴n11AIBICI1oAEoBEoCE时轴1q轴轴时轴相轴d轴轴fFFaF IaEE0E)(0)()(a1、各相电流如图、各相电流

10、如图10/2006 C.B.Zeng511q轴轴时轴相轴d轴轴fFFaFIaEE0E)(0)()(aaFfFadF10/2006 C.B.Zeng52三、三、 超前超前 900 的电枢反应（的电枢反应（ =-900 ） I0 E时轴AE0.CE0.BE0.CI.BI.AI.d轴q轴 A轴A AX XZ ZB BCYFfNS直轴助磁电枢反应直轴助磁电枢反应Fa10/2006 C.B.Zeng53AXZCBYfFaFq轴轴A轴SNd轴轴n11AIBICI1oAEoBEoCE时轴1q轴轴时轴相轴d轴轴fFFaF IaEE0E)(0)()(a10/2006 C.B.Zeng541q轴轴时轴相轴d轴轴f

11、FFaF IaEE0E)(0)()(aaFfFaFFadF I0 E10/2006 C.B.Zeng55四、四、 情况下的电枢反情况下的电枢反:( :( 滞后励磁电滞后励磁电势势 锐角锐角 ）。）。00900 I0 E时轴AE0.CE0.BE0.AI.CI.BI.d轴q轴 A轴A AX XZ ZB BCYFfNS既有交轴又有直轴去磁电枢反应+90+900 0Fa10/2006 C.B.Zeng56aFfFq轴轴d轴轴fFadFIqI0E)(0时轴相轴aqFaFdIaqadaFFF qdIII sinaadFF sinIId cosaaqFF I I cosIIq 10/2006 C.B.Zeng57 电枢磁势和电枢电流分量 coscossinsinIIFFIIFFIIIFFFqaaqdaadqdaqada交轴分量直轴分量10/2006 C.B.Zeng58当角为不同值的电枢反应 位置位置夹角夹角记作记作电枢反电枢反应性质应性质对电机的影响对电机的影响 负载性质负载性质n(f)n(f)U U=0=00 0q q轴轴+90+900 0交轴交轴波形波形畸变畸变下降下降不变不变R R=90=900 0d d轴轴+90+900 0直、去直、去削弱削弱不变不变下降下降L L=-90