电机学小结.ppt

主要内容主要内容直流电机直流电机同步电机同步电机异步电机异步电机交流绕组交流绕组变压器变压器2014电机学小结120141203zengchengbi直流电机直流电机直流直流电电机机结结构特点：构特点：通通过过换换向器向器和和电电刷刷将交流将交流变变成成直流；直流；直流直流发电发电机机工作工作原理；原理；直流直流电动电动机工作原理；机工作原理；直流直流电电机感机感应电势应电势特点：特点：电电枢枢线线圈内圈内电势电势、电电流方向是交流流方向是交流电电，电电刷两端刷两端是直流是直流。2同步电机同步电机第十四章第十四章 掌握结构特点与额定值掌握结构特点与额定值第十五第十五至第十七至第十七章都要求掌握章都要求掌握 三相同步发电机的运行原理三相同步发电机的运行原理 同步发电机的稳态运行特性及参数的测定同步发电机的稳态运行特性及参数的测定 同步发电机并联运行同步发电机并联运行第十八章第十八章第十八章第十八章 同步发电机的异常运行分析及处理同步发电机的异常运行分析及处理同步发电机的异常运行分析及处理同步发电机的异常运行分析及处理 要求掌握同步电机的序阻抗和暂态电抗要求掌握同步电机的序阻抗和暂态电抗要求掌握同步电机的序阻抗和暂态电抗要求掌握同步电机的序阻抗和暂态电抗第十九章第十九章 同步电动机同步电动机 熟悉同步电动机的优缺点与调相机的特点熟悉同步电动机的优缺点与调相机的特点3第十五章第十五章 三相同步发电机的运行原理三相同步发电机的运行原理一一.结构特点结构特点:（1 1）与异步电机相比特点：气隙大）与异步电机相比特点：气隙大 因为同步电机双边励磁，气隙大，同步电抗小，电机的因为同步电机双边励磁，气隙大，同步电抗小，电机的稳定运行好；稳定运行好；异步电机单边励磁，转子边感应电势，气隙小，励磁电异步电机单边励磁，转子边感应电势，气隙小，励磁电流小，效率高流小，效率高,功率因数高；功率因数高；（2)2)转子特点：转子特点：隐极发电机，气隙均匀，汽轮发电机一般采用。隐极发电机，气隙均匀，汽轮发电机一般采用。凸极发电机，气隙不均匀凸极发电机，气隙不均匀,适合于中速或低速旋转场合一适合于中速或低速旋转场合一适合于中速或低速旋转场合一适合于中速或低速旋转场合一般水轮发电机采用凸极般水轮发电机采用凸极般水轮发电机采用凸极般水轮发电机采用凸极 。4二.电枢反应1.1.1.1.什么叫电枢反应？电枢反应的性质有哪些？电枢反什么叫电枢反应？电枢反应的性质有哪些？电枢反什么叫电枢反应？电枢反应的性质有哪些？电枢反什么叫电枢反应？电枢反应的性质有哪些？电枢反应的性质由什么决定？应的性质由什么决定？应的性质由什么决定？应的性质由什么决定？电枢磁动势对气隙磁动势的影响；电枢磁动势对气隙磁动势的影响；电枢反应电枢反应电枢反应电枢反应的性质有的性质有的性质有的性质有去磁、助磁和交磁去磁、助磁和交磁去磁、助磁和交磁去磁、助磁和交磁。电枢反应电枢反应电枢反应电枢反应的性质取决于这的性质取决于这的性质取决于这的性质取决于这两个磁势幅值的相对位置两个磁势幅值的相对位置两个磁势幅值的相对位置两个磁势幅值的相对位置，而而而而这一位置与这一位置与这一位置与这一位置与励磁电势和电枢电流之间的相位差励磁电势和电枢电流之间的相位差励磁电势和电枢电流之间的相位差励磁电势和电枢电流之间的相位差，即角度即角度即角度即角度 有关，角有关，角有关，角有关，角 主要主要主要主要由由由由决定于负载的性质。决定于负载的性质。决定于负载的性质。决定于负载的性质。52.2.2.2.根据负载，利用时空相矢图判断电枢反应的性质根据负载，利用时空相矢图判断电枢反应的性质根据负载，利用时空相矢图判断电枢反应的性质根据负载，利用时空相矢图判断电枢反应的性质当当当当 =90=90时时时时，产产产产生去磁生去磁生去磁生去磁电电电电枢反枢反枢反枢反应应应应，发电发电发电发电机端机端机端机端电压电压电压电压将降低；将降低；将降低；将降低；当当当当 =-90=-90时时时时，产产产产生助磁生助磁生助磁生助磁电电电电枢反枢反枢反枢反应应应应，发电发电发电发电机端机端机端机端电压电压电压电压将升高；将升高；将升高；将升高；当当当当 =0=0时时时时，产产产产生交磁生交磁生交磁生交磁电电电电枢反枢反枢反枢反应应应应，发电发电发电发电机机机机频频频频率将降率将降率将降率将降低；若要保持低；若要保持低；若要保持低；若要保持频频频频率不率不率不率不变变变变，应应应应增加原增加原增加原增加原动动动动机机机机输输输输入。入。入。入。6三.隐极同步发电机的负载运行1.电磁电磁过程过程72.2.电枢反应电抗与同步电抗电枢反应电抗与同步电抗定子定子定子定子绕组绕组绕组绕组匝数增加，匝数增加，匝数增加，匝数增加，x xs s ，励磁励磁励磁励磁绕组绕组绕组绕组匝数增加匝数增加匝数增加匝数增加，x xs s=C=C；气隙增大，气隙增大，气隙增大，气隙增大，x xs s ；饱饱饱饱和程度和程度和程度和程度 ，x xs s 。83.3.隐极同步发电机的回路电压方程式、等效电路和相隐极同步发电机的回路电压方程式、等效电路和相量量图图xsraraxsj 带感性负载带感性负载9四四.凸极同步电机的的负载运行凸极同步电机的的负载运行1.1.电磁过程和双反应理论电磁过程和双反应理论双反双反双反双反应应应应理理理理论论论论电电电电枢基波磁枢基波磁枢基波磁枢基波磁势势势势F Fa a分解分解分解分解为为为为直直直直轴轴轴轴上的直上的直上的直上的直轴电轴电轴电轴电枢反枢反枢反枢反应应应应磁磁磁磁势势势势F Fadad和交和交和交和交轴轴轴轴上的交上的交上的交上的交轴电轴电轴电轴电枢反枢反枢反枢反应应应应磁磁磁磁势势势势F Faqaq。102.直轴同步电抗与交轴同步电抗直轴同步电抗与交轴同步电抗直轴同步电抗与交轴同步电抗直轴同步电抗与交轴同步电抗直直直直轴轴轴轴同步同步同步同步电电电电抗抗抗抗为为为为 x xd d=x xadad+x x 交交交交轴轴轴轴同步同步同步同步电电电电抗抗抗抗为为为为 x xq q=x xaqaq+x x x xd d和和和和x xq q表征了当表征了当表征了当表征了当对对对对称三相直称三相直称三相直称三相直轴轴轴轴或交或交或交或交轴电轴电轴电轴电流每相流每相流每相流每相为为为为1 1A A时时时时，三相三相三相三相总总总总磁磁磁磁场场场场在在在在电电电电枢枢枢枢绕组绕组绕组绕组中每相感中每相感中每相感中每相感应应应应的的的的电势电势电势电势。由于直由于直由于直由于直轴轴轴轴磁路的磁磁路的磁磁路的磁磁路的磁导导导导比交比交比交比交轴轴轴轴磁路的磁磁路的磁磁路的磁磁路的磁导导导导要大，所以要大，所以要大，所以要大，所以电电电电抗抗抗抗 x xd d x xq q 。隐隐隐隐极机同步极机同步极机同步极机同步电电电电机机机机x xs*s*在在在在0.93.50.93.5；凸极同步机凸极同步机凸极同步机凸极同步机x xd*d*在在在在0.61.60.61.6（交（交（交（交轴轴轴轴x xq*q*在在在在0.41.00.41.0）。）。）。）。隐隐隐隐极机同步极机同步极机同步极机同步电电电电机可看成凸极同步机可看成凸极同步机可看成凸极同步机可看成凸极同步电电电电机机机机x xd d=x xq q=x xs s的一种特的一种特的一种特的一种特例例例例113.3.凸极同步发电机的回路电压方程式和相量图凸极同步发电机的回路电压方程式和相量图12（1 1）作）作 ，q轴轴 所在的方向所在的方向q轴，轴，确定确定 第十六章第十六章 同步发电机的稳态运行特性及参数的同步发电机的稳态运行特性及参数的测定测定 一一.空载特性与短路特性空载特性与短路特性1.1.空空空空载载载载特性特性特性特性 E E0 0=f f(I If f)或或或或 E E0 0=f f(F Ff f)电电电电机机机机额额额额定运行于曲定运行于曲定运行于曲定运行于曲线刚线刚线刚线刚好弯曲好弯曲好弯曲好弯曲处处处处，电电电电机机机机的的的的磁路磁路磁路磁路不不不不过过过过于于于于饱饱饱饱和和和和并且材料充分并且材料充分并且材料充分并且材料充分利用。利用。利用。利用。如如如如太太太太饱饱饱饱和和和和，将使励磁，将使励磁，将使励磁，将使励磁绕组绕组绕组绕组用用用用铜过铜过铜过铜过多，且多，且多，且多，且电压调节电压调节电压调节电压调节困困困困难难难难；如如如如饱饱饱饱和度太低和度太低和度太低和度太低，则负载变则负载变则负载变则负载变化化化化时电压变时电压变时电压变时电压变化化化化较较较较大，且大，且大，且大，且铁铁铁铁心利心利心利心利用率用率用率用率较较较较低，低，低，低，铁铁铁铁心耗材心耗材心耗材心耗材较较较较多。多。多。多。132.短路特性短路特性曲短路特性曲短路特性曲短路特性曲线线线线I I=f f(I If f)因因因因为为为为短路短路短路短路时时时时，短路，短路，短路，短路电电电电流流流流仅仅仅仅受受受受电电电电机本身阻抗的限制，由机本身阻抗的限制，由机本身阻抗的限制，由机本身阻抗的限制，由于于于于电电电电枢枢枢枢电电电电阻很小可以忽略，阻很小可以忽略，阻很小可以忽略，阻很小可以忽略，即即即即短路短路短路短路电电电电流流流流为纯电为纯电为纯电为纯电感感感感电电电电流，流，流，流，电电电电枢反枢反枢反枢反应为纯应为纯应为纯应为纯去磁作用，此去磁作用，此去磁作用，此去磁作用，此时时时时的气隙合成磁的气隙合成磁的气隙合成磁的气隙合成磁势势势势很小，很小，很小，很小，处处处处于不于不于不于不饱饱饱饱和状和状和状和状态态态态。所以，短路特性所以，短路特性所以，短路特性所以，短路特性为为为为一直一直一直一直线线线线。I I0 0I IN NI IfKfKIf短路特性与空载特性可以求取短路特性与空载特性可以求取短路特性与空载特性可以求取短路特性与空载特性可以求取x xd d不饱和值不饱和值不饱和值不饱和值14短路比及短路比大小与运行性能、电机成本的关系短路比及短路比大小与运行性能、电机成本的关系短路比及短路比大小与运行性能、电机成本的关系短路比及短路比大小与运行性能、电机成本的关系 空载电势等于额定电压时的励磁电流称空载额定励磁电流空载电势等于额定电压时的励磁电流称空载额定励磁电流空载电势等于额定电压时的励磁电流称空载额定励磁电流空载电势等于额定电压时的励磁电流称空载额定励磁电流I If fo o，在励磁电流为，在励磁电流为，在励磁电流为，在励磁电流为I If f0 0时做三相稳定短路试验测得的短路电流时做三相稳定短路试验测得的短路电流时做三相稳定短路试验测得的短路电流时做三相稳定短路试验测得的短路电流I Ik k，与，与，与，与额定电流额定电流额定电流额定电流I IN N之比叫短路比之比叫短路比之比叫短路比之比叫短路比K Kc c。短路比又可定义成：短路比又可定义成：短路比又可定义成：短路比又可定义成：空载时使空载电压为额定值的励磁电流空载时使空载电压为额定值的励磁电流空载时使空载电压为额定值的励磁电流空载时使空载电压为额定值的励磁电流I If f0 0与短路时与短路时与短路时与短路时使短路电流为额定值的励磁电流使短路电流为额定值的励磁电流使短路电流为额定值的励磁电流使短路电流为额定值的励磁电流I Ifkfk的比值。的比值。的比值。的比值。15K Kc c大，大，大，大，x xd d小，气隙大，电机尺寸大；励磁磁势大，成本高。小，气隙大，电机尺寸大；励磁磁势大，成本高。小，气隙大，电机尺寸大；励磁磁势大，成本高。小，气隙大，电机尺寸大；励磁磁势大，成本高。但短路电流大；当负载变化时，但短路电流大；当负载变化时，但短路电流大；当负载变化时，但短路电流大；当负载变化时，(I I变化时变化时变化时变化时)，IxIxd d阻抗压降变阻抗压降变阻抗压降变阻抗压降变化小，电压变化率小；稳定性好。化小，电压变化率小；稳定性好。化小，电压变化率小；稳定性好。化小，电压变化率小；稳定性好。短路比及短路比大小与运行性能、电机成本的关系短路比及短路比大小与运行性能、电机成本的关系短路比及短路比大小与运行性能、电机成本的关系短路比及短路比大小与运行性能、电机成本的关系16三三.零功率因数负载特性：零功率因数负载特性：U UI If fI If fQ QA A0 0由空载特性及零功率由空载特性及零功率由空载特性及零功率由空载特性及零功率因数负载特性求因数负载特性求因数负载特性求因数负载特性求x xd d饱饱饱饱和值和值和值和值空载特性及零功率因数空载特性及零功率因数空载特性及零功率因数空载特性及零功率因数特性曲线求特性曲线求特性曲线求特性曲线求定子漏电抗定子漏电抗定子漏电抗定子漏电抗17四四.同步发电机的运行特性同步发电机的运行特性外特性外特性UI0UNcos=0.8(滞后滞后)cos=0.8(超前超前)cos=1INvv在感性负载和纯电在感性负载和纯电在感性负载和纯电在感性负载和纯电阻负载时，外特性是阻负载时，外特性是阻负载时，外特性是阻负载时，外特性是下降的，这是由于下降的，这是由于下降的，这是由于下降的，这是由于电电电电枢反应的去磁作用和枢反应的去磁作用和枢反应的去磁作用和枢反应的去磁作用和漏阻抗压降所引起漏阻抗压降所引起漏阻抗压降所引起漏阻抗压降所引起。vv在容性负载且内功在容性负载且内功在容性负载且内功在容性负载且内功率因数角为超前时，率因数角为超前时，率因数角为超前时，率因数角为超前时，由于由于由于由于电枢反应的增磁电枢反应的增磁电枢反应的增磁电枢反应的增磁作用作用作用作用和容性电流的漏和容性电流的漏和容性电流的漏和容性电流的漏抗电压上升，抗电压上升，抗电压上升，抗电压上升，外特性外特性外特性外特性亦可能是上升的亦可能是上升的亦可能是上升的亦可能是上升的。18调整特性调整特性调整特性调整特性If0U=UNcos=0.8(滞后滞后)cos=0.8(超前超前)cos=1INIfNcos=0.8(滞后滞后)和和cos=1，当当I，电枢反应去磁作用，电枢反应去磁作用，要保持要保持U=const应使应使If。cos=0.8(超前超前)当当I，电枢，电枢反应助磁作用反应助磁作用，要保持，要保持U=const应使应使If。19五.稳态参数的实验测定稳态参数的实验测定 用用用用转转转转差法差法差法差法可以可以可以可以测测测测出凸极同步出凸极同步出凸极同步出凸极同步电电电电机的机的机的机的纵轴纵轴纵轴纵轴同步同步同步同步电电电电抗抗抗抗x xd d和横和横和横和横轴轴轴轴同同同同步步步步电电电电抗抗抗抗x xq q值值值值。测测测测定定定定原理：原理：原理：原理：定子外加三相定子外加三相定子外加三相定子外加三相对对对对称称称称电压电压电压电压三相三相三相三相对对对对称称称称电电电电流流流流圆圆圆圆形旋形旋形旋形旋转转转转磁磁磁磁场场场场F Fa a ，速度，速度，速度，速度n n1 1，转转转转子此子此子此子此时时时时速度速度速度速度为为为为n n，故，故，故，故 F Fa a与与与与转转转转子子子子间间间间有相有相有相有相对对对对运运运运动动动动。当当当当F Fa a与与与与转转转转子子子子d d 轴轴轴轴一致一致一致一致时时时时，R Radad 小，小，小，小，x xd d大，大，大，大，电电电电流表流表流表流表读读读读数最小，数最小，数最小，数最小，电压电压电压电压表表表表读读读读数最大。数最大。数最大。数最大。当当当当F Fa a与与与与转转转转子子子子q q 轴轴轴轴一致一致一致一致时时时时，R Raqaq 小，小，小，小，x xq q大，大，大，大，电电电电流表流表流表流表读读读读数最数最数最数最大大大大，电压电压电压电压表表表表读读读读数最小。数最小。数最小。数最小。20第十七章十七章 同步发电机并联运行同步发电机并联运行一一一一.并并并并联联联联投入的条件投入的条件投入的条件投入的条件与与与与方法方法方法方法1 1.条件条件条件条件发电发电发电发电机的励磁机的励磁机的励磁机的励磁电势应电势应电势应电势应与与与与电电电电网网网网电压电压电压电压相等即相等即相等即相等即E E00=U U22=U UI I发电发电发电发电机的机的机的机的频频频频率与率与率与率与电电电电网网网网频频频频率相等率相等率相等率相等f f=f fI I并并并并联联联联合合合合闸闸闸闸瞬瞬瞬瞬间间间间，发电发电发电发电机与机与机与机与电电电电网的网的网的网的对应对应对应对应相的相的相的相的电压应电压应电压应电压应同相同相同相同相位，亦即与位，亦即与位，亦即与位，亦即与发电发电发电发电机与机与机与机与电电电电网回路网回路网回路网回路电势为电势为电势为电势为零零零零相序相同相序相同相序相同相序相同波形相同波形相同波形相同波形相同21一一一一.并并并并联联联联投入的条件与方法投入的条件与方法投入的条件与方法投入的条件与方法2.2.投入并投入并投入并投入并联联联联的方法的方法的方法的方法准确同步法：准确同步法并网准确同步法：准确同步法并网准确同步法：准确同步法并网准确同步法：准确同步法并网时时时时无冲无冲无冲无冲击电击电击电击电流，但很麻流，但很麻流，但很麻流，但很麻烦烦烦烦，对对对对危急情况不适用。危急情况不适用。危急情况不适用。危急情况不适用。自同步法：用于事故状自同步法：用于事故状自同步法：用于事故状自同步法：用于事故状态态态态下的并下的并下的并下的并车车车车。操作操作操作操作简简简简便迅速，不需增添便迅速，不需增添便迅速，不需增添便迅速，不需增添设备设备设备设备，但冲，但冲，但冲，但冲击电击电击电击电流大。流大。流大。流大。22二二.同步发电机的功角特性同步发电机的功角特性1.1.隐极发电机的有功功角特性隐极发电机的有功功角特性隐极发电机的有功功角特性隐极发电机的有功功角特性功角特性曲线功角特性曲线功角特性曲线功角特性曲线电压降低或励电压降低或励电压降低或励电压降低或励磁电流增加曲磁电流增加曲磁电流增加曲磁电流增加曲线如何变化？线如何变化？线如何变化？线如何变化？PemmUE0/xs0当功角当功角当功角当功角=90=90时，电磁功率达到最大值，它正比于励磁电时，电磁功率达到最大值，它正比于励磁电时，电磁功率达到最大值，它正比于励磁电时，电磁功率达到最大值，它正比于励磁电压，反比于同步电抗压，反比于同步电抗压，反比于同步电抗压，反比于同步电抗900180023无功功角关系无功功角关系当当当当E E0 0，U U，x xs s一定时，一定时，一定时，一定时，Q Q=f f()Pem 0QPemQ当当当当Q Q00，发电机发出感性无，发电机发出感性无，发电机发出感性无，发电机发出感性无功（吸收容性）。功（吸收容性）。功（吸收容性）。功（吸收容性）。当当当当Q Q00，发电机吸收感性无，发电机吸收感性无，发电机吸收感性无，发电机吸收感性无功（发出容性）。功（发出容性）。功（发出容性）。功（发出容性）。24Pem03212.凸极同步发电机的功角特性凸极同步发电机的功角特性励磁功率励磁功率 E0磁阻功率，由磁阻功率，由于于dq轴气隙不轴气隙不均匀引起均匀引起253.功角功角的双重物理意义的双重物理意义在在在在时间时间时间时间上：端电压和励磁电势之间的相位差上：端电压和励磁电势之间的相位差上：端电压和励磁电势之间的相位差上：端电压和励磁电势之间的相位差在在在在空间空间空间空间上：合成磁场轴线与转子磁场轴线之间夹角。上：合成磁场轴线与转子磁场轴线之间夹角。上：合成磁场轴线与转子磁场轴线之间夹角。上：合成磁场轴线与转子磁场轴线之间夹角。稳定运行时，稳定运行时，稳定运行时，稳定运行时，F Ff f和和和和F F 之间无相对运动，之间无相对运动，之间无相对运动，之间无相对运动，恒定恒定恒定恒定。：与与与与 的夹角的夹角的夹角的夹角 转子磁极中心轴线与气隙磁极中心转子磁极中心轴线与气隙磁极中心转子磁极中心轴线与气隙磁极中心转子磁极中心轴线与气隙磁极中心 轴线的夹角（轴线的夹角（轴线的夹角（轴线的夹角（与与与与 的夹角）的夹角）的夹角）的夹角）26三三.并列运行时有功功率的调节与静态稳定并列运行时有功功率的调节与静态稳定1.有功功率有功功率调节调节并并联联于无于无穷穷大大电电网的同步网的同步发电发电机要机要调节调节有功功率有功功率输输出，出，只有只有调节调节原原动输动输入入。在功率极限角范在功率极限角范围围内，内，输输入入转转矩越大，有功功率矩越大，有功功率输输出越出越大。功角越大，大。功角越大，发发出感性无功越小。出感性无功越小。2.静静态稳态稳定定什么是静什么是静态稳态态稳态？静静态稳态稳定的定的判据；判据；在电机稳定区域内，在电机稳定区域内，在电机稳定区域内，在电机稳定区域内，P Psynsyn越大，越大，越大，越大，越小，越小，越小，越小，电机稳定性越好。电机稳定性越好。电机稳定性越好。电机稳定性越好。27同步发电机与无穷大电网并联运行，稳定性判断：同步发电机与无穷大电网并联运行，稳定性判断：同步发电机与无穷大电网并联运行，稳定性判断：同步发电机与无穷大电网并联运行，稳定性判断：(1)(1)短路比大的同步电机，其同步电抗小，和短路比小的同短路比大的同步电机，其同步电抗小，和短路比小的同短路比大的同步电机，其同步电抗小，和短路比小的同短路比大的同步电机，其同步电抗小，和短路比小的同步电机比，在有功功率相同的情况下，功角要小些，故短步电机比，在有功功率相同的情况下，功角要小些，故短步电机比，在有功功率相同的情况下，功角要小些，故短步电机比，在有功功率相同的情况下，功角要小些，故短路比大的同步电机稳定性较好；路比大的同步电机稳定性较好；路比大的同步电机稳定性较好；路比大的同步电机稳定性较好；(2)(2)输出有功功率相同时，过励状态状态下功角较小，故过输出有功功率相同时，过励状态状态下功角较小，故过输出有功功率相同时，过励状态状态下功角较小，故过输出有功功率相同时，过励状态状态下功角较小，故过励状态下稳定性好；励状态下稳定性好；励状态下稳定性好；励状态下稳定性好；(3)(3)轻载时功角较小，故轻载时稳定性轻载时功角较小，故轻载时稳定性轻载时功角较小，故轻载时稳定性轻载时功角较小，故轻载时稳定性好。好。好。好。三三.并列运行时有功功率的调节与静态稳定并列运行时有功功率的调节与静态稳定28四四.并列运行时无功功率的调节与并列运行时无功功率的调节与V型曲线型曲线1.无功功率无功功率调节调节：调节调节励磁励磁电电流流If功角功角感性感性Q（有功功率（有功功率P2不不变变）。）。调调无功也是提高系无功也是提高系统统稳稳定性定性的一个有效手段的一个有效手段2.V2.V形曲形曲形曲形曲线线线线定定定定义义义义：并：并：并：并联联联联于无于无于无于无穷穷穷穷大大大大电电电电网运行的同步网运行的同步网运行的同步网运行的同步发电发电发电发电机，机，机，机，输输输输出有功出有功出有功出有功功率功率功率功率为为为为定定定定值时值时值时值时，定子，定子，定子，定子电电电电流随激磁流随激磁流随激磁流随激磁电电电电流流流流变变变变化的化的化的化的规规规规律，即：律，即：律，即：律，即：I I=f f(I If f).29曲线：曲线：曲线：曲线：IIf0欠励欠励过励过励正常正常励磁励磁领先领先滞后滞后cos=1不稳定区不稳定区Pem2Pem1Pem0发感性无功发感性无功发感性无功发感性无功（吸收容性（吸收容性（吸收容性（吸收容性无功）无功）无功）无功）30曲曲曲曲线线线线最低点的最低点的最低点的最低点的连线连线连线连线，即，即，即，即cos=1cos=1，向右，向右，向右，向右倾倾倾倾斜；（斜；（斜；（斜；（为为为为什么？）什么？）什么？）什么？）不不不不稳稳稳稳定区域，定区域，定区域，定区域，边缘连线边缘连线边缘连线边缘连线向右向右向右向右倾倾倾倾斜；斜；斜；斜；=90=900 0 不不不不稳稳稳稳定区定区定区定区失失失失去同步去同步去同步去同步;励磁励磁励磁励磁电电电电流增大流增大流增大流增大时时时时，定子，定子，定子，定子电电电电流流流流变变变变化的化的化的化的规规规规律。律。律。律。为为为为什么有功什么有功什么有功什么有功输输输输出增加，曲出增加，曲出增加，曲出增加，曲线线线线向上抬？向上抬？向上抬？向上抬？曲线分析曲线分析曲线分析曲线分析 调原动机输入，使调原动机输入，使调原动机输入，使调原动机输入，使 角变化角变化角变化角变化Q Q变化，静态稳定能力变化。变化，静态稳定能力变化。变化，静态稳定能力变化。变化，静态稳定能力变化。稳定范围内稳定范围内稳定范围内稳定范围内P P感性感性感性感性Q Q，静态能力下降，维持静态静态能力下降，维持静态静态能力下降，维持静态静态能力下降，维持静态稳定不变，必须相应增大稳定不变，必须相应增大稳定不变，必须相应增大稳定不变，必须相应增大I If f;调无功调无功调无功调无功只需调励磁，有功不变。只需调励磁，有功不变。只需调励磁，有功不变。只需调励磁，有功不变。31第十八章第十八章 同步发电机的异常运行分析同步发电机的异常运行分析要求掌握：同步要求掌握：同步要求掌握：同步要求掌握：同步电电电电机序阻抗和机序阻抗和机序阻抗和机序阻抗和暂态电暂态电暂态电暂态电抗抗抗抗1.1.同步同步同步同步电电电电机序阻抗机序阻抗机序阻抗机序阻抗正序正序电电抗抗隐极机：隐极机：隐极机：隐极机：x x+=+=x xs s正序电阻正序电阻正序电阻正序电阻r r+=+=r ra a（每相定子绕组电阻）（每相定子绕组电阻）（每相定子绕组电阻）（每相定子绕组电阻）凸极机：凸极机：凸极机：凸极机：x x+介于介于介于介于x xd d及及及及x xq q间，数值决定于正序旋转磁场与转子间，数值决定于正序旋转磁场与转子间，数值决定于正序旋转磁场与转子间，数值决定于正序旋转磁场与转子的相对位置。的相对位置。的相对位置。的相对位置。当发生三相对称稳态短路，电枢反应磁场在直轴，当发生三相对称稳态短路，电枢反应磁场在直轴，当发生三相对称稳态短路，电枢反应磁场在直轴，当发生三相对称稳态短路，电枢反应磁场在直轴，x x+=+=x xd d（不饱合）。（不饱合）。（不饱合）。（不饱合）。32转子上转子上有阻尼绕组有阻尼绕组xD ：为阻尼绕组漏抗且设各量已折到定：为阻尼绕组漏抗且设各量已折到定子边，则子边，则直轴负序电抗直轴负序电抗为：为：xd-xadxD 若直轴若直轴若直轴若直轴无阻尼绕组无阻尼绕组无阻尼绕组无阻尼绕组：负序电抗负序电抗33转子上转子上有阻尼绕组有阻尼绕组xD ：为阻尼绕组漏抗且设各量已折到定：为阻尼绕组漏抗且设各量已折到定子边，则子边，则交轴负序电抗交轴负序电抗为：为：xq-xaqx xD 若交轴无阻尼：若交轴无阻尼：若交轴无阻尼：若交轴无阻尼：34负序电抗负序电抗负负负负序序序序电电电电抗根据不同情况去直抗根据不同情况去直抗根据不同情况去直抗根据不同情况去直轴轴轴轴和交和交和交和交轴负轴负轴负轴负序序序序电电电电抗之抗之抗之抗之间间间间的的的的值值值值由于由于由于由于存在励磁存在励磁存在励磁存在励磁绕组绕组绕组绕组或阻尼或阻尼或阻尼或阻尼绕组绕组绕组绕组的作用，的作用，的作用，的作用，负负负负序序序序电电电电抗抗抗抗总总总总是小于同是小于同是小于同是小于同步步步步电电电电抗抗抗抗。从从从从物理意物理意物理意物理意义义义义来来来来说说说说，负负负负序磁序磁序磁序磁场场场场以两倍同步速相以两倍同步速相以两倍同步速相以两倍同步速相对转对转对转对转子旋子旋子旋子旋转转转转，转转转转子上的励磁子上的励磁子上的励磁子上的励磁绕组绕组绕组绕组和和和和阻尼阻尼阻尼阻尼绕组绕组绕组绕组都会感都会感都会感都会感应应应应两倍两倍两倍两倍频频频频率的率的率的率的电势电势电势电势和和和和电电电电流，流，流，流，按楞次定律，按楞次定律，按楞次定律，按楞次定律，这这这这些感些感些感些感应电应电应电应电流都流都流都流都产产产产生生生生削弱定子削弱定子削弱定子削弱定子负负负负序磁序磁序磁序磁场场场场的作用，的作用，的作用，的作用，使气隙中的使气隙中的使气隙中的使气隙中的负负负负序磁序磁序磁序磁场场场场减小很多。减小很多。减小很多。减小很多。由此可由此可由此可由此可见见见见，负负负负序序序序电电电电抗抗抗抗标标标标么么么么值值值值小于正序小于正序小于正序小于正序电电电电抗抗抗抗标标标标么么么么值值值值，但比定子，但比定子，但比定子，但比定子漏抗漏抗漏抗漏抗标标标标么么么么值值值值大。大。大。大。35负序电抗负序电抗2.同步电机的暂态电抗和同步电机的暂态电抗和次次暂态变电抗暂态变电抗xdxadx xD 直轴次暂态电抗等效电路直轴次暂态电抗等效电路直轴次暂态电抗等效电路直轴次暂态电抗等效电路36xqxaqx xD 交轴次暂态电抗等效电路交轴次暂态电抗等效电路交轴次暂态电抗等效电路交轴次暂态电抗等效电路由于无阻尼绕组由于无阻尼绕组由于无阻尼绕组由于无阻尼绕组xxq q=x=xq q2.同步电机的暂态电抗和次暂态变电抗同步电机的暂态电抗和次暂态变电抗37第十九章第十九章 同步电动机同步电动机1.同步电动机特点同步电动机特点:n n=n n1 1不变不变不变不变,n n1 1=60=60f f/p p （调（调（调（调f f可以调速）可以调速）可以调速）可以调速）功率因数可以任意调节功率因数可以任意调节功率因数可以任意调节功率因数可以任意调节 （调（调（调（调I If f）与异步电动机比，气隙大，电抗小，过载能力强。与异步电动机比，气隙大，电抗小，过载能力强。与异步电动机比，气隙大，电抗小，过载能力强。与异步电动机比，气隙大，电抗小，过载能力强。(x xd d小，小，小，小，P Pemaxemax大）。静态稳定好大）。静态稳定好大）。静态稳定好大）。静态稳定好T TmaxmaxU U ；异步电动机异步电动机异步电动机异步电动机T TU U2 2:高。高。高。高。382.同步调相机调相机的调节调相机的调节调相机的调节调相机的调节只要只要只要只要调节励磁电流调节励磁电流调节励磁电流调节励磁电流，就能灵活地调节无功功率的性质和大小。，就能灵活地调节无功功率的性质和大小。，就能灵活地调节无功功率的性质和大小。，就能灵活地调节无功功率的性质和大小。电力电力电力电力系统在大多数情况下呈感性，系统在大多数情况下呈感性，系统在大多数情况下呈感性，系统在大多数情况下呈感性，故调相机通常都是在过励故调相机通常都是在过励故调相机通常都是在过励故调相机通常都是在过励状态状态状态状态，作为无功功率电源，作为无功功率电源，作为无功功率电源，作为无功功率电源，提供感性无功提供感性无功提供感性无功提供感性无功，改善电网功率因，改善电网功率因，改善电网功率因，改善电网功率因数，保持电网电压稳定数，保持电网电压稳定数，保持电网电压稳定数，保持电网电压稳定。特点：特点：特点：特点：因不带机械负载，补偿机转轴可以比因不带机械负载，补偿机转轴可以比因不带机械负载，补偿机转轴可以比因不带机械负载，补偿机转轴可以比细；细；细；细；由于没有稳定问题由于没有稳定问题由于没有稳定问题由于没有稳定问题，x xd d 可较大，使得气隙较小，可较大，使得气隙较小，可较大，使得气隙较小，可较大，使得气隙较小，励磁也较小，励磁也较小，励磁也较小，励磁也较小，转子用铜量转子用铜量转子用铜量转子用铜量少；少；少；少；额定容量对应过励额定容量对应过励额定容量对应过励额定容量对应过励而言；而言；而言；而言；也存在起动问题，一般利用异步起动，加也存在起动问题，一般利用异步起动，加也存在起动问题，一般利用异步起动，加也存在起动问题，一般利用异步起动，加起动绕组。起动绕组。起动绕组。起动绕组。3940异步电机异步电机第八章至十章要求全部掌握第八章至十章要求全部掌握 异步电机的结构特点与铭牌和运行状态异步电机的结构特点与铭牌和运行状态 运行原理运行原理 功率与转矩和运行性能功率与转矩和运行性能第十一章第十一章 要求掌起动与调速方法要求掌起动与调速方法第十二章异常运行要求掌握电压与频率非额第十二章异常运行要求掌握电压与频率非额定运行和负序等效电路定运行和负序等效电路41第八章第八章 异步电机的基本结构与运行状态异步电机的基本结构与运行状态了解异步电机的用途和分类了解异步电机的用途和分类异步电机的基本结构异步电机的基本结构(主要是转子的特点主要是转子的特点)三相异步电动机的运行状态（主要按三相异步电动机的运行状态（主要按s或或n区分区分）三相异步电动机的型号及额定值三相异步电动机的型号及额定值(主要电压电主要电压电流指流指线值线值，额定功率值，额定功率值轴上输出的机械功率轴上输出的机械功率)42异步电机：异步电机：异步电机：异步电机：转子转速转子转速转子转速转子转速n n与磁场同步转速与磁场同步转速与磁场同步转速与磁场同步转速n n1 1间存在一定差间存在一定差间存在一定差间存在一定差异异异异。asynchronousasynchronous优点：结构简单，制造、使用和维护方便，运行可靠，优点：结构简单，制造、使用和维护方便，运行可靠，优点：结构简单，制造、使用和维护方便，运行可靠，优点：结构简单，制造、使用和维护方便，运行可靠，效率较高，价格低廉，坚固耐用。效率较高，价格低廉，坚固耐用。效率较高，价格低廉，坚固耐用。效率较高，价格低廉，坚固耐用。缺点：缺点：缺点：缺点：转速不易调节转速不易调节转速不易调节转速不易调节 鼠笼式异步电动机的鼠笼式异步电动机的鼠笼式异步电动机的鼠笼式异步电动机的起动性能较差起动性能较差起动性能较差起动性能较差 功率因数总是滞后功率因数总是滞后功率因数总是滞后功率因数总是滞后，激磁电流由电网供给激磁电流由电网供给激磁电流由电网供给激磁电流由电网供给转子分为鼠笼式和绕线式：转子分为鼠笼式和绕线式：转子分为鼠笼式和绕线式：转子分为鼠笼式和绕线式：绕线式转子可外串电阻等绕线式转子可外串电阻等绕线式转子可外串电阻等绕线式转子可外串电阻等1.异步电机特点第八章第八章 异步电机的基本结构与运行状态异步电机的基本结构与运行状态432.三相异步电动机的运行状态三相异步电动机的运行状态异步电机的转差率异步电机的转差率异步电机的转差率异步电机的转差率fractional slip 状状 态态电动机电动机发电机发电机电磁制动电磁制动n与与s关系关系nn10sn1s0n与与n1反向，反向，n1T的的性质性质电磁驱动电磁驱动力矩力矩电磁阻力矩电磁阻力矩电磁阻力矩电磁阻力矩能量能量转换转换电能电能机机械能械能原动机机械能原动机机械能电能电能电能电能+机械能机械能内内部损耗（短路）部损耗（短路）443.异步电机的铭牌及额定值值得注意：值得注意：三相电机指电压、电流三相电机指电压、电流线值线值；额定功率：指额定功率：指输出的机械功率输出的机械功率，三相三相异步电动机额定值异步电动机额定值之间的关系之间的关系第九章第九章 异步异步电动电动机的运行机的运行原理原理本章异步电机的理论基础很重要本章异步电机的理论基础很重要掌握转子不动时转子旋转时的特例掌握转子不动时转子旋转时的特例旋转时的电磁物理关系旋转时的电磁物理关系等效电路及其理解等效电路及其理解参数测定与参数测定与处理处理4546r1 xxmrm1.T型等效电路型等效电路异步电机的异步电机的异步电机的异步电机的x xmm标幺值比变压器的小？标幺值比变压器的小？标幺值比变压器的小？标幺值比变压器的小？则异步电机的异步电机的异步电机的异步电机的I I0 0比变压器的大，比变压器的大，比变压器的大，比变压器的大，coscos 和和和和 降低降低降低降低因为定转子之间有气隙因为定转子之间有气隙472.2.T T型等效电路参数代表的物理意义：型等效电路参数代表的物理意义：型等效电路参数代表的物理意义：型等效电路参数代表的物理意义：其中其中其中其中反应了电机机械反应了电机机械反应了电机机械反应了电机机械负载变化负载变化负载变化负载变化的大小，而此电阻上消耗的的大小，而此电阻上消耗的的大小，