航空电机第十九章(4～8) 同步电机的对称运行原理wxl.ppt

1、电抗的基本概念一、电枢反应电抗（不饱和值）二、电枢反应电抗（饱和值）三、电枢绕组漏抗,19-4 电枢反应电抗和漏抗,即励磁绕组基波磁场所产生的空载感应电势。,气隙 电势E,励磁电势E0,直轴电枢 反应电势Ead,直轴电枢 电流Iad,交轴电枢 反应电势Eaq,交轴电枢 电流Iaq,电枢 电流I,二、不饱和凸极同步发电机,电抗xad,磁路不饱和,(在W2中),电抗的基本概念,19-4 电枢反应电抗和漏抗,电抗xad,一、电枢反应电抗（不饱和值） 1. 直轴电枢反应电抗xad （不饱和值） Id 建立直轴电枢磁场：,Fad 建立的气隙磁感应强度：,每极基波磁通：,每相感应电势：,令：,则：,直轴电

2、枢反应电抗（不饱和值）xad,（1）不饱和时，为常数；计及铁心磁压降，其值更小。 （2）由结构参数决定，正比于W2/。 （3）电枢反应磁场，是m相的合成旋转磁场，其值既包括自感电抗，又包括互感电抗。 （4） 当某相电流为最大时，旋转磁场轴线与该相绕组的轴线重合，即每相绕组的磁通与电流同相位。所以，感应电势滞后磁通也即滞后电流90。 （5）xad的物理意义：三相单位直轴电流产生的直轴电枢反应磁场在每相电枢绕组中所感应的电势,2. 交轴电枢反应电抗xaq（不饱和值）,Iq 建立交轴电枢磁场在电枢绕组中相应的感应电势：,同理：交轴电枢反应电抗（不饱和值）,3. 隐极同步电机的电枢反应电抗xa（不饱和

3、值）,励磁磁势正弦分布，所以,电枢反应电抗（不饱和值）,电势：,二、电枢反应电抗（饱和值）,饱和电枢反应电抗也可用来表示电压平衡关系，但饱和后同步电机一般采用空载特性和磁势电势矢量图来分析 电枢反应电抗、同步电抗随饱和程度的变化而变化： 对同一电机，饱和程度越高，电枢反应电抗和同步电抗越小 分析计算方法：空载特性+向量图,槽部：槽漏磁 齿顶漏磁 端接部分：,基本漏抗：,谐波磁场：,谐波漏抗：,总漏抗：,三、电枢绕组漏抗,19-7 同步电机电抗的测试,一、直轴同步电抗 （不饱和值）xd的测试 空载特性试验（空载气隙线）和三相稳态短路特性试验,二、交轴同步电抗（不饱和值）xq的测试,小转差法： 1

4、、将转子由原动机拖动至接近同步速 2、励磁绕组开路 3、定子电枢绕组加三相交流电,三、漏抗x的测试,取出转子法：电枢绕组加低压三相交流电,xb通过加测试线圈测定。测量线圈的端电压Uc 。,或者xb通过直接计算得到：,19-5 外特性和调节特性,一、外特性： 在一定的转速和励磁电流时，端电压随负载电流变化的规律。,变化的原因： 1、电枢反应 2、电阻和漏抗的压降,?,电压调整率： 在额定电压下和额定负载工况下，切除负载而不改变励磁电流时，端电压变化相对额定电压的百分比。,二、调节特性：,转速不变，维持电压不变时，励磁电流随负载电流变化的规律。,19-6 短路特性和短路比,同步发电机的短路特性是将

5、同步电机定子绕组出线端短路后，定子电流随励磁电流变化的特性。短路试验也是同步电机的基本试验之一 实验方法：输出短接，拖到同步速，通入励磁电流，改变励磁电流，记录短路电流。,三相稳定短路时，短路电流与励磁电流之间的关系。,一、短路特性,短路特性是一条直线！,？,短路时端电压U=0,稳态短路的运行特点：,短路时端电压U=0,二、稳态短路的运行特点,短路电流近似为纯感性电流,磁路不饱和（去磁作用） 气隙线：If 与E0 成线性关系,If E0 Ik,稳态短路时磁势,If 与Ik 近似成正比,短路电流去磁作用使气隙磁场很弱，磁路不饱和！,If Ff Fa Ik,三、短路比,额定转速条件下空载电压为UN

6、 时的励磁电流为If0 短路比定义一：指励磁电流为If0 时的三相稳定短路电流IK0 与额定电流IN之比,短路比定义二：空载额定电压时的励磁电流If0与三相短路电流等于额定电流时的励磁电流IfK之比,0,If,If0,IfK,IN,UN,空载特性,IK0,短路特性,0,If,If0,IfK,IN,UN,空载特性,IK0,短路特性,气隙线,If,E0,在短路实验时：,代入短路比公式,非饱和气隙线,磁饱和系数,短路比的几个结论,短路比随电机的饱和程度而增加，同时又随电抗xd 的增大而减小。 由于xd 越小（短路比大），电压变化就小（为什么？），并联运行时稳定性就好，因此希望短路比大一些（何种措施？）。 短路比的选择要兼顾运行性能和电机造价两个方面。,四、同步发电机的零功率因素负载特性和波梯电抗,1、同步发电机的零功率因素负载特性： 纯电感负载，保持负载电流为常数，发电机端电压随励磁电流变化的特性曲线。,短路三角形或特性三角形,2、波梯电抗,同步发电机的零功率因素负载特性实际曲线与理论曲线不一致。 原因：磁极漏磁随励磁电流的增大而增大，提高了磁极和磁轭的饱和程度，因此获得同样的气隙磁通所需的励磁电流比理论值要大。,波梯电抗（不同于漏抗）,五、电枢反应电抗,19-8 同步电机的励磁及