第六章____同步电.ppt

1、1,第六章 同步电机,2,本章重点,同步电机的结构和运行原理 同步发电机的运行特性 同步发电机的并联运行 同步发电机的功角特性及功率调节 同步电动机和调相机,3,同步电机与异步电机的区别,4,5,6.1 概述,6.1.1 同步电机的结构,6,7,8,9,10,11,定子机座,定子绕组,12,13,转子铁心,励磁绕组,14,护环,中心环,滑环,15,16,17,18,19,6.1.2 同步发电机的励磁方式,20,6.1.3 同步发电机的冷却方式,21,22,6.1.4 同步发电机的额定值,23,24,6.2 同步电机的运行原理,6.2.1 同步发电机的空载运行,25,主磁通与漏磁通,26,27,

2、28,29,30,31,32,33,34,6.2.2 同步电机的电枢反应,35,36,37,38,39,40,41,结论,42,43,44,45,46,6.2.3 隐极同步发电机的负载运行,负载运行分析的目的,47,48,49,50,51,52,53,不考虑饱和时应注意以下问题,54,55,56,57,58,59,介绍考虑饱和时隐极机磁势、电势图作法,60,61,62,63,6.2.4 凸极同步发电机的负载运行,64,65,66,67,68,69,70,71,72,73,74,75,76,77,78,79,80,81,6.3 同步发电机的运行特性,82,由实验方法测定同步发电机的运行特性,83

3、,6.3 .1 同步发电机的运行特性,84,85,86,87,88,89,90,91,92,93,94,95,96,97,98,99,100,101,102,103,104,105,106,107,108,109,110,111,112,113,114,115,116,117,118,119,120,121,6.3 .3 同步发电机稳态参数测定,122,6.4 同步发电机的并联运行,123,124,6.4 .1 并联运行的条件和方法,125,126,127,128,129,130,131,132,133,134,135,136,137,6.4 .2 功率和转矩平衡方程式,138,139,140

4、,141,142,6.4 .3 功角特性,143,144,145,146,147,148,149,150,151,152,6.4 .4 有功功率的调节与静态稳定,153,154,155,156,157,158,159,160,161,162,163,164,165,166,167,6.4 .5 无功功率调节和V形曲线,168,169,170,171,172,173,6.5 同步电动机和调相机,6.5.1 基本电磁关系,174,175,176,177,178,179,180,181,182,183,184,185,186,6.5.2 无功功率调节,187,188,189,190,191,6.5.

5、3 起动方法,192,193,194,6.5.4 同步调相机,195,196,197,198,6.6 同步发电机的不对称运行,通常的三相电力负载都是对称负载，即使有少量的不对称，一般仍可按照对称运行来分析。随着工业的发展，出现了大容量的单相负载，如冶金用的单相电炉，单相电气化铁道干线，它们作为三相电网的负载就会使同步发电机处于不对称运行状态，此外输电线中出现一相断线等不对称故障时，也会使同步电机处于不对称运行状态。,199,同步发电机在不对称负载下运行时，电枢电流和端电压都将出现不对称现象，对电网和电机本身均带来一些不良后果，所以国家标准对同步发电机允许不对称负载的程度有一定限制。 分析不对称

6、运行的方法仍采用对称分量法。,200,6.6.1 不对称运行时同步发电机的各相序阻抗和等效电路,201,以A相为例，各相序等效电路如图示,（6.93）,202,（6.93）,203,204,二、负序阻抗,205,206,忽略全部电阻，可得直轴负序电抗为：,如果直轴上没有阻尼绕组，则,207,208,忽略全部电阻，有交轴负序电抗,若无阻尼绕组，有交轴负序电抗,等效负序电抗,209,由于直轴和交轴的负序电抗都是定子漏抗加上一个小于电枢反应电抗的等效电抗，所以数值上总是小于同步电抗。表明单位负序电流所产生的气隙磁场较正序弱，在电枢绕组中感应的电动势较正序小，之所以如此，是由于负序磁场在励磁绕组和阻尼

7、绕组中感应的电流起去磁作用,由于电枢正、负序电流产生漏磁通的情况基本类似，在不饱和情况下几乎无区别，因此，以上计算正、负序电抗时的定子漏电抗值都是相同的。,210,三、零序阻抗,211,分析表明，零序电抗的大小与绕组节矩有关，对整矩绕组,零序电阻近似等于电枢电阻,212,6.6 .2 不对称稳态短路,213,一、单相对中点短路,214,对A相应用对称分量法得,215,216,由于A相对中点短路，故有,217,二、两相短路,218,根据各相序等效电路可得,219,(6.117),220,三、不同稳定短路情况短路电流的比较,221,222,6.6.4 不对称运行的影响,223,二、附加转矩和振动,

8、224,225,6.7同步电机的突然短路,突然短路是研究从发生短路瞬间至达到稳定短路时的电磁过渡过程，此过程时间可能很短暂，但短路电流的峰值却可达到额定电流的20倍左右，所产生的巨大电磁力和电磁转矩有可能损坏定子绕组的端部绝缘，并使转轴和机座发生变形；损坏与发电机相连接的其他电器装置，并破坏电网的稳定和正常运行，因此，电机设计和制造时必须加以考虑。,226,同步电机在对称运行时，电枢磁场是一个恒幅，恒速的旋转磁场（与转子同步旋转），不会在转子绕组中感应电动势和电流。而在突然短路的过程中，电枢电流和相应的电枢磁场幅值是变化的，因此使定、转子绕组之间出现变压器作用，转子绕组中感应出电动势和电流，此

9、电流又会反过来影响定子绕组电流，使得定子方测得的等效电抗变小，定子电流激增。,227,分析突然短路物理过程的方法,分析突然短路的物理过程时，通常应用超导体闭合回路磁链守恒原理，先将各绕组看作超导体闭合回路，导出各绕组突然短路电流的最大值，再计入绕组电阻，考虑瞬态分量的衰减，从而得出实际电流的变化规律。,228,6.7.1 超导体磁链守恒原理,229,230,6.7.2 三相突然短路过程中的基本电磁关系,231,一、短路瞬间定、转子绕组的磁链及电流,232,233,234,二、短路后定、转子绕组的磁链和电流, 对定子绕组来说,235,236,237,不计饱和时，磁动势与磁通成正比，而电流正比于磁动势，磁通正比于磁链，所以定子电流和它产生的磁场与定子绕组交链的磁链成正比，因此可写出短路后定子绕组电流的表达式为：,238,对转子绕组来说,239,240,6.7.3 超瞬变电抗和瞬变电抗,241,一、三相稳态短路时的电抗,242,二、三相突然短路时的电抗,243,244,相应的等效电路为,245,246,247,248,相应等效电路如图所示,249,6.7.4 突然短路电流及其衰减时间常数,突然短路的最初瞬间，由于各绕组要维持磁链不变，因而定、转子中均出现有周期性电流和非周期性电流。由于各绕组都有电阻，因而绕组中无能源供应的电流都要逐渐衰减，最后各绕组电流达到各自的