同步发电机的电枢反应

同步发电机的电枢反应第1页/共21页６.3同步电机的电枢反应引言：1.问题的提出

RLC负载实验，看发电机电压变化。

2.负载时电机内的电磁物理情况

负载Ff1—励磁绕组通直流电流产生，转速为n1，由原动机带动，位置取决于转子的位置，磁场的大小恒定不变。Fa—由定子三相电流产生，基波电枢磁动势转速为n1，转向与转子转向一致，极数与转子极数相同，幅值大小不变，位置：哪相电流达最大值，电枢磁动势就恰好转到哪相绕组轴线上。Fa与Ff1两磁动势在空间均以n1速度同向旋转，故相对静止。第2页/共21页

3.什么叫电枢反应

电机带上负载后，电枢磁动势的基波在气隙中使气隙磁通的大小及位置均发生变化,这种影响称为电枢反应.电枢反应的性质，取决于电枢磁动势基波和励磁磁动势基波之间的相对位置，即与空载电动势和电枢电流之间的夹角有关.第3页/共21页

4.几个基本名词概念

（1）内功率因数角；（外）功率因数角；

（2）d轴（纵轴、直轴）——转子磁极中心线；

q轴（横轴、交轴）——转子磁极极间中心线。励磁磁动势和电枢磁动势的区别基波波形大小位置转速转向励磁磁动势正弦波恒定，由励磁电流决定由转子位置决定由原动机的转速决定由原动机决定电枢反应磁动势正弦波恒定，由电枢电流决定由电流瞬时值决定由磁极对数和电流频率决定由电流相序决定第4页/共21页６.3.1

时的电枢反应正方向规定（发电机惯例）

（1）电动势、电流，末进首出；（2）磁动势：正向电流建立正向磁动势。空载电动势和电枢电流同相位.选取U相电动势达最大值瞬时分析：第5页/共21页第6页/共21页d轴q轴U轴U1U2

W2V1W1V2NSW轴V轴电枢反应性质：电枢磁动势位于交轴，故称交轴电枢反应。特点：1）交磁作用，使磁场轴线改变位置；2）电磁转矩为制动转矩；3）相量同相，表明发电机向电网输送红有功，同步发电机处于发电运行状态。第7页/共21页d轴q轴U轴U1U2

W2V1W1V2NSW轴V轴６.3.2

时的电枢反应空载电动势超前电枢电流第8页/共21页第9页/共21页电枢反应性质：电枢磁动势位于直轴上，且与Ff1反向，故称直轴去磁电枢反应。特点：

1）对转子磁场起去磁作用，使发电机端电压降低。若保持端电压不变，气隙合成磁场近似保持不变，应相应增大励磁电流，此时电机为过励磁运行状态。2）电枢反应结果，不会使气隙磁场畸变。

3）发电机发出有功功率为零，仅发出感性无功功率。第10页/共21页d轴q轴U轴U1U2

W2V1W1V2NSW轴V轴6.3.3

时的电枢反应空载电动势滞后电枢电流

第11页/共21页第12页/共21页电枢反应性质：电枢磁动势位于直轴上，且与Ff1同向，故称直轴助磁（增磁）电枢反应。特点：

1）对转子磁场起增磁作用，使发电机端电压上升。若保持端电压不变，气隙合成磁场近似保持不变，应相应减少励磁电流，此时电机为欠励磁运行状态。2）电枢反应结果，不会使气隙磁场畸变。

3）发电机发出有功功率为零，向电网输出容性无功功率。第13页/共21页d轴q轴U轴U1U2

W2V1W1V2NSW轴V轴6.3.4

一般情况下的电枢反应一、空载电动势超前电枢电流角,电枢反应性质：既有交轴,还有直轴去磁电枢反应第14页/共21页第15页/共21页此种情况下---直轴分量---交轴分量---直轴分量电流产生的合成磁动势---交轴分量电流产生的合成磁动势第16页/共21页电枢反应性质：

Fad作用于交轴，称为交轴电枢反应，起交磁作用；

Faq作用于直轴，称为直轴电枢反应，起去磁作用。特点：既交磁，又去磁。

1）使气隙磁场轴线位置发生改变；2）使气隙磁场受到削弱，直轴去磁作用，导致端电压降低。二、空载电动势超前电枢电流角,特点：既交磁又增磁，

1）使气隙磁场轴线位置发生改变；2）导致端电压上升。第17页/共21页6.3.4

一般情况下的电枢反应（总结）上升下降

上升下降下降下降不变不变下降R、C增强交轴直轴助磁d、q轴R、L削弱交轴直轴去磁d、q轴C增强直轴助磁d轴L削弱直轴去磁d轴R波形畸变交轴q轴

负载性质对电机的影响电枢反应性质记作夹角

位置第18页/共21页6.3.5

电枢反应与机--电能量转换

电枢反应是同步电机在负载运行时的重要物理现象，它不仅是引起端电压变化的主要原因，而且也是电机实现机---电能量转换的枢纽。输出的有功功率越大，有功分量电流就越大，交轴电枢反应越强，越大，这就要求原动机输入更大的驱动转矩，维持电机的转速不变。第19页/共21页

说明发电机带感性(或容性)无功负载时,不需要原动机增加能量.

但是直轴去磁（或助磁）电枢反应对气隙磁场有去磁（或