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1、第章 同步电机及同步电动机的电力拖动.3 同步电机的电枢反应引言：引言：1.1.问题问题的提出的提出 RLC RLC负载试验负载试验，看，看发电发电机机电压变电压变更。更。2.2.负载时电负载时电机内的机内的电电磁物理状况磁物理状况 负载负载Ff1励磁励磁绕组绕组通直流通直流电电流流产产生，生，转转速速为为n1，由原，由原动动机机带动带动，位置取决于，位置取决于转转子的位置，磁子的位置，磁场场的大小恒的大小恒定不定不变变。Fa 由定子三相由定子三相电电流流产产生，基波生，基波电电枢磁枢磁动势转动势转速速为为n1，转转向与向与转转子子转转向一向一样样，极数与，极数与转转子极数相同，幅子极数相同，
2、幅值值大小不大小不变变，位置：哪相位置：哪相电电流达最大流达最大值值，电电枢磁枢磁动势动势就恰好就恰好转转到哪相到哪相绕组绕组轴线轴线上。上。F Fa a与与F Ff1f1两磁两磁动势动势在空在空间间均以均以n n1 1速度同向旋速度同向旋转转，故相，故相对对静止。静止。第章 同步电机及同步电动机的电力拖动 3.3.什么叫什么叫电电枢反枢反应应 电电机机带带上上负载负载后，后，电电枢磁枢磁动势动势的基波在气隙中使气隙的基波在气隙中使气隙磁通的大小及位置均磁通的大小及位置均发发生生变变更更,这这种影响称种影响称为电为电枢反枢反应应.电电枢反枢反应应的性的性质质，取决于，取决于电电枢磁枢磁动势动势
3、基波基波 和励磁磁和励磁磁动势动势基波基波 之之间间的相的相对对位置，即与空位置，即与空载电动势载电动势 和和电电枢枢电电流流 之之间间的的夹夹角角 有关有关.第章 同步电机及同步电动机的电力拖动 4.4.几个基本名几个基本名词词概念概念 （1 1）内功率因数角；内功率因数角；（外）功率因数角；（外）功率因数角；（2 2）d d轴轴（纵轴纵轴、直、直轴轴）转转子磁极中心子磁极中心线线；q q轴轴（横（横轴轴、交、交轴轴）转转子磁极极子磁极极间间中心中心线线。励磁磁励磁磁动势动势和和电电枢磁枢磁动势动势的区分的区分基波基波波形波形大小大小位置位置转速转速转向转向励磁磁动励磁磁动势势正弦正弦波波恒
4、定，由励恒定，由励磁电流决定磁电流决定由转子位置由转子位置决定决定由原动机的转速由原动机的转速决定决定由原动机由原动机决定决定电枢反应电枢反应磁动势磁动势正弦正弦波波恒定，由电恒定，由电枢电流决定枢电流决定由电流瞬时由电流瞬时值决定值决定由磁极对数和电由磁极对数和电流频率决定流频率决定由电流相由电流相序决定序决定第章 同步电机及同步电动机的电力拖动.3.1 时的电枢反应正方向正方向规规定（定（发电发电机机惯惯例）例）（1）电动势电动势、电电流，末流，末进进首出；首出；（2）磁）磁动势动势：正向：正向电电流建立正向磁流建立正向磁动势动势。空空载电动势载电动势 和和电电枢枢电电流流 同相位同相位.
5、选取U相电动势达最大值瞬时分析：第章 同步电机及同步电动机的电力拖动第章 同步电机及同步电动机的电力拖动d轴轴q轴轴 U轴轴U1U1U2U2 W2W2V1V1W1V2NSW轴轴V轴电电枢反枢反应应性性质质：电枢磁动势位于交轴，故称交轴电枢反应。特点：特点：1 1）交磁作用，）交磁作用，使磁使磁场轴线场轴线改改变变位置；位置；2 2）电电磁磁转转矩矩为为制制动转动转矩；矩；3 3）相量）相量 同相，表明同相，表明发电发电机向机向电电网网输输送送红红有功，同步有功，同步发电发电机机处处于于发电发电运行运行状状态态。第章 同步电机及同步电动机的电力拖动d轴轴q轴轴 U轴轴U1U1U2U2 W2W2V
6、1V1W1V2NSW轴轴V轴.3.2 时的电枢反应空空载电动势载电动势 超超前前电电枢枢电电流流 第章 同步电机及同步电动机的电力拖动第章 同步电机及同步电动机的电力拖动电电枢反枢反应应性性质质：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：特点：1 1）对转对转子磁子磁场场起去磁作用，使起去磁作用，使发电发电机端机端电压电压降低。若保降低。若保持端持端电压电压不不变变，气隙合成磁，气隙合成磁场场近似保持不近似保持不变变，应应相相应应增大励增大励磁磁电电流，此流，此时电时电机机为过为过励磁运行状励磁运行状态态。2 2）电电枢反枢反应结应结果，不会使气隙磁果，不会使气隙磁场场
7、畸畸变变。3 3）发电发电机机发发出有功功率出有功功率为为零，零，仅发仅发出感性无功功率。出感性无功功率。第章 同步电机及同步电动机的电力拖动d轴轴q轴轴 U轴轴U1U1U2U2 W2W2V1V1W1V2NSW轴轴V轴6.3.36.3.3 时的电枢反应时的电枢反应空空载电动势载电动势 滞后滞后电电枢枢电电流流 第章 同步电机及同步电动机的电力拖动第章 同步电机及同步电动机的电力拖动电电枢反枢反应应性性质质：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：特点：1）对转对转子磁子磁场场起增磁作用，使起增磁作用，使发电发电机端机端电压电压上升。若保持端上升。若保持端电压电
8、压不不变变，气隙合成磁，气隙合成磁场场近似保持不近似保持不变变，应应相相应应削减励磁削减励磁电电流，流，此此时电时电机机为为欠励磁运行状欠励磁运行状态态。2 2）电电枢反枢反应结应结果，不会使气隙磁果，不会使气隙磁场场畸畸变变。3 3）发电发电机机发发出有功功率出有功功率为为零，零，向向电电网网输输出容性无功功率。出容性无功功率。第章 同步电机及同步电动机的电力拖动d轴轴q轴轴 U轴轴U1U1U2U2 W2W2V1V1W1V2NSW轴轴V轴6.3.4 一般状况下的电枢反应一、一、空空载电动势载电动势 超前超前电电枢枢电电流流 角角,电电枢反枢反应应性性质质：既有交轴,还有直轴去磁电枢反应第章
9、同步电机及同步电动机的电力拖动第章 同步电机及同步电动机的电力拖动此种状况下此种状况下-直直轴轴分量分量-交交轴轴分量分量-直直轴轴分量分量电电流流产产生的合成磁生的合成磁动势动势-交交轴轴分量分量电电流流产产生的合成磁生的合成磁动势动势第章 同步电机及同步电动机的电力拖动电电枢反枢反应应性性质质：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。特点：既交磁，又去磁。1）使气隙磁）使气隙磁场轴线场轴线位置位置发发生生变变更；更；2 2）使气隙磁）使气隙磁场场受到减弱，直受到减弱，直轴轴去磁作用，去磁作用，导导致端致端电压电压
10、降降低。低。二、二、空空载电动势载电动势 超前超前电电枢枢电电流流 角角,特点：既交磁又增磁，特点：既交磁又增磁，1）使气隙磁）使气隙磁场轴线场轴线位置位置发发生生变变更；更；2）导导致端致端电压电压上升。上升。第章 同步电机及同步电动机的电力拖动6.3.4 一般状况下的电枢反应（总结）上升上升下降下降 上升上升下降下降下降下降下降下降不不变变不不变变下降下降R、C增增强强交交轴轴直直轴轴助磁助磁d、q轴R、L削弱削弱交交轴轴直直轴轴去磁去磁d、q轴C增增强强直直轴轴助磁助磁d轴L削弱削弱直直轴轴去磁去磁d轴R波形波形畸畸变变交交轴轴q轴 负载负载性性质质对电机的影响电枢反应性质记记作作夹夹角
11、角 位置位置第章 同步电机及同步电动机的电力拖动 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更的主要缘由，而且也是电机实现机-电能量转换的枢纽。输输出的有功功率越大，有功分量出的有功功率越大，有功分量电电流就越流就越大，交大，交轴电轴电枢反枢反应应越越强强，越大，越大，这这就就要求原要求原动动机机输输入更大的入更大的驱动转驱动转矩，矩，维维持持电电机的机的转转速不速不变变。第章 同步电机及同步电动机的电力拖动 说明发电机带感性(或容性)无功负载时,不须要原动机增加能量.但是直轴去磁（或助磁）电枢反应对气隙磁场有去磁（或助磁）作用，致使电压下降（
12、或上升）。为维持电压恒定所需的励磁电流也须要相应增加（或减小）。直直轴电轴电枢反枢反应应磁磁场场与励磁与励磁电电流共同作用流共同作用,在励磁在励磁绕组绕组上上产产生生电电磁力磁力,但不能形成但不能形成电电磁磁转转矩矩.第章 同步电机及同步电动机的电力拖动 一般状况下，发电机既带有功负载，又带感性无功负载，有功电流的变更影响发电机的转速及频率，无功电流的变更影响发电机的电压。综综上所述，交上所述，交轴电轴电枢反枢反应应的存在是的存在是实现实现机机电电能量能量转转换换的关的关键键。为为了保持了保持发电发电机的机的频频率和率和电压电压的的稳稳定，必需随定，必需随负载变负载变更更刚刚好好调调整整发电发电机的机的输输入功率和励磁入功率和励磁电电流。流。