三相同步发电机的运行原理解析ppt课件.ppt

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1、1,第三节 隐极同步发电机的负载运行,隐极同步发电机特点： 气隙均匀， 处于任意位置上，磁阻为常数，产生的气隙磁场Ba大小相同。,当不考虑磁路饱和时，可以应用叠加原理。,2,1.磁路不饱和时隐极同步发电机的电磁过程,3,写出一相回路电压方程式：,图15-13 同步发电机各物理量正方向的规定,1.磁路不饱和时隐极同步发电机的电磁过程,4,1）电枢反应电抗,设定子电流有效值为I，则产生的三相合成电枢反应磁势的幅值为：,2.电枢反应电抗与同步电抗,5,电枢反应磁通：,：电枢反应磁通回路上的磁导,电枢反应电势：,隐极机不计饱和，不计齿槽轮影响，气隙均匀，故m 为常数。（a 在定子上感应电势）,故有：,

2、1）电枢反应电抗,6,引入比例系数：,比例系数xa称电枢反应电抗。考虑到相位关系后，每相电枢反应电势为：,1）电枢反应电抗,即：,7,2） 漏电抗,同理,x 称电枢漏电抗,隐极发电机电枢漏磁场,8,3）同步电抗,xs 称为隐极同步电机的同步电抗，不计饱和时，xs是一个常值。,同步电抗的物理意义： 表征地对称负载下单位电枢电流三相联合产生的电枢总磁场在电枢每相绕组中感应电势。,9,3.隐极同步发电机的回路电压方程式、等效电路和相量图,1）方程式,10,2）等效电路,11,1）等效电路和相量图,12,第四节 凸极同步电机的的负载运行,隐极机: 气隙均匀，m 为常数,一.不考虑饱和,1.电磁过程和双

3、反应理论,凸极同步机：气隙不均匀在极面下的磁导大，两极之间的磁导小。,13,凸极同步机的气隙不均匀在极面下的磁导大，两极之间的磁导小。同一电枢磁势波作用在气隙不同处，会遇到不同的磁阻，产生不同的磁密。=F，=BS,1.电磁过程和双反应理论,14,1.电磁过程和双反应理论,凸极电机气隙不均匀， 处于不同位置，产生的气隙磁场Ba不同，处于d，q轴上时，分别产生出如图所示的磁势：,15,凸极同步电机电枢反磁通及所经磁路及磁导,直轴电枢磁导,交轴电枢磁导,1.电磁过程和双反应理论,16,双反应理论电枢基波磁势Fa分解为直轴上的直轴电枢反应磁势Fad和交轴上的交轴电枢反应磁势Faq。根据直轴和交轴的磁导

4、，分别求出直轴和交轴的磁通密度波及磁通。求出在每相定子绕组中直轴电枢反应电势Ead和交轴电枢反应电势Eaq。双反应理论的基础是，当不计饱和时，适用叠加原理，用双反应法来分析凸极同步电机。,1.电磁过程和双反应理论,17,双反应理论展开图,1.电磁过程和双反应理论,18,1.电磁过程和双反应理论,双反应理论相矢图表示,19,根据双反应理论，不考虑饱和凸极同步电机的电磁过程如下:,1.电磁过程和双反应理论,20,在电枢绕组任一相都存在,o,O,2.方程式,一相回路方程式为,21,根据电磁关系，直轴电流分量Id产生直轴电枢反应磁势分量Fad基波幅值为,3.直轴同步电抗与交轴同步电抗,22,3.直轴同

5、步电抗与交轴同步电抗,引入比例系数、计入相位关系：,所以,23,同理,所以,引入比例系数、计入相位关系,3.直轴同步电抗与交轴同步电抗,24,xad 、xaq分别称为直轴电枢反应电抗和交轴电枢反应电抗，它们分别反映出上述直轴和交轴电枢反应磁通的强弱。由于直轴磁路的磁导比交轴磁路的磁导要大得多，同样大小的电流产生的磁通和相应的电动势也都大得多，所以电抗 xad xaq 。,3.直轴同步电抗与交轴同步电抗,25,直轴同步电抗为 xd =xad+x 交轴同步电抗为 xq =xaq+x xd和xq表征了当对称三相直轴或交轴电流每相为1A时，三相总磁场在电枢绕组中每相感应的电势。隐极机同步电机xs*在0

6、.93.5； 凸极同步机xd*在0.61.6（交轴xq*在0.41.0）。隐极机同步电机可看成凸极同步电机xd = xq =xs的一种特例。,3.直轴同步电抗与交轴同步电抗,26,一相回路电压方程式为：,3.凸极同步发电机的回路电压方程式和相量图,27,3.凸极同步发电机的回路电压方程式和相量图,28,d轴,R,Q,q轴,思路：由R点做 垂线，交于Q，则RQ与水平线间锐角为。,S,3.凸极同步发电机的相量图,29,3.凸极同步发电机的相量图,方法：假设已知U，I及 角、xd，xq求,（1）作 ，,q轴,所在的方向q轴，确定,30,q轴,3)计算：,功角 ： 与 的夹角,3.凸极同步发电机的相量

7、图,31,已知发电机的端电压、负载电流和功率因数及参数ra 、xd、xq 。,1)已知内功率因数角,按照电势方程式的关系作出相量图,2)未知内功率因数角,1）利用方程式求出：,2）利用公式求出：,3.凸极同步发电机的相量图,32,二.考虑饱和,对于实际同步电机，由于交轴方面气隙较大，交轴磁路可以认为不饱和，直轴磁路则要受饱和的影响。如果近似认为直轴和交轴方面的磁场相互没有影响，则可利用双反应理论，即交、直轴各自的合成磁动势及感应电动势可分别根据实际饱和情况由空载特性求取，求取的电磁关系如下,33,其中Fd、Fad、Faq均为折算到励磁绕组的等效励磁磁动势。用Fd和Faq查图15-20b所示空载特性得Ed和Eaq，则电枢任一相的电动势平衡方程式为,34,若算得或或均为脉振。而或圆形旋转磁势。,判断磁势的性质：,幅值不等、转向不同椭圆形旋转磁势,35,判断磁势的性质：A、（电源三相对称），绕组故障,A,B,C,断线,脉振,36,A,B,C,断线,正相旋转,反相旋转,椭圆形旋转磁场，正向旋转，超前电流相转向滞后电流相,