第一篇：同步電機(jī)的工作原理

同步電機(jī)的工作原理

同步電機(jī)和感應(yīng)電機(jī)一樣是一種常用的交流電機(jī)。特點(diǎn)是：穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和電網(wǎng)頻率之間又不變得關(guān)系n=ns=60f/p，ns成為同步轉(zhuǎn)速。若電網(wǎng)的頻率不變，則穩(wěn)態(tài)時(shí)同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速恒為常數(shù)而與負(fù)載的大小無(wú)關(guān)。

同步電機(jī)分為同步發(fā)電機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)?，F(xiàn)代發(fā)電廠中的交流機(jī)以同步電機(jī)為主。工作原理

◆主磁場(chǎng)的建立：勵(lì)磁繞組通以直流勵(lì)磁電流，建立極性相間的勵(lì)磁磁場(chǎng)，即建立起主磁場(chǎng)。

◆ 載流導(dǎo)體：三相對(duì)稱的電樞繞組充當(dāng)功率繞組，成為感應(yīng)電勢(shì)或者感應(yīng)電流的載體。◆ 切割運(yùn)動(dòng)：原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)（給電機(jī)輸入機(jī)械能），極性相間的勵(lì)磁磁場(chǎng)隨軸一起旋轉(zhuǎn)并順次切割定子各相繞組（相當(dāng)于繞組的導(dǎo)體反向切割勵(lì)磁磁場(chǎng)）。◆ 交變電勢(shì)的產(chǎn)生：由于電樞繞組與主磁場(chǎng)之間的相對(duì)切割運(yùn)動(dòng)，電樞繞組中將會(huì)感應(yīng)出大小和方向按周期性變化的三 相對(duì)稱交變電勢(shì)。通過(guò)引出線，即可提供交流電源。

◆ 交變性與對(duì)稱性：由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)極性相間，使得感應(yīng)電勢(shì)的極性交變；由于電樞繞組的對(duì)稱性，保證了感應(yīng)電勢(shì)的三相對(duì)稱性。

第二篇：永磁同步電機(jī)的工作原理

永磁同步電機(jī)的工作原理

永磁同步電機(jī)的工作原理與同步電機(jī)的工作原理是相同的。永磁同步電機(jī)在現(xiàn)在應(yīng)用及其廣泛。和感應(yīng)電機(jī)一樣是一種常用的交流電機(jī)。特點(diǎn)是：穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和電網(wǎng)頻率之間又不變得關(guān)系n=ns=60f/p，ns成為同步轉(zhuǎn)速。若電網(wǎng)的頻率不變，則穩(wěn)態(tài)時(shí)同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速恒為常數(shù)而與負(fù)載的大小無(wú)關(guān)。

作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行是同步電機(jī)最主要的運(yùn)行方式，作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行是同步電機(jī)的另一種重要的運(yùn)行方式。同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)可以調(diào)節(jié)，在不要求調(diào)速的場(chǎng)合，應(yīng)用大型同步電動(dòng)機(jī)可以提高運(yùn)行效率。近年來(lái)，小型同步電動(dòng)機(jī)在變頻 異步電動(dòng)機(jī)又稱感應(yīng)電動(dòng)機(jī),是由氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,從而實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能量的一種交流電機(jī)。異步電動(dòng)機(jī)按照轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分為兩種形式:有鼠籠式〔鼠籠式異步電機(jī)〕繞線式異步電動(dòng)機(jī)。永磁同步電機(jī)的工作原理如下：

永磁同步電機(jī)主磁場(chǎng)的建立：勵(lì)磁繞組通以直流勵(lì)磁電流，建立極性相間的勵(lì)磁磁場(chǎng)，即建立起主磁場(chǎng)。

永磁同步電機(jī)的載流導(dǎo)體：三相對(duì)稱的電樞繞組充當(dāng)功率繞組，成為感應(yīng)電勢(shì)或者感應(yīng)電流的載體。

永磁同步電機(jī)的切割運(yùn)動(dòng)：原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)（給電機(jī)輸入機(jī)械能），極性相間的勵(lì)磁磁場(chǎng)隨軸一起旋轉(zhuǎn)并順次切割定子各相繞組（相當(dāng)于繞組的導(dǎo)體反向切割勵(lì)磁磁場(chǎng)）。

永磁同步電機(jī)交變電勢(shì)的產(chǎn)生：由于電樞繞組與主磁場(chǎng)之間的相對(duì)切割運(yùn)動(dòng)，電樞繞組中將會(huì)感應(yīng)出大小和方向按周期性變化的三 相對(duì)稱交變電勢(shì)。通過(guò)引出線，即可提供交流電源。

永磁同步電機(jī)的交變性與對(duì)稱性：由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)極性相間，使得感應(yīng)電勢(shì)的極性交變；由于電樞繞組的對(duì)稱性，保證了感應(yīng)電勢(shì)的三相對(duì)稱性。

下一篇：限壓式變量葉片泵的特性曲線

第三篇：同步電機(jī)小結(jié)

同步電機(jī)小結(jié)

一、同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)

1、結(jié)構(gòu)：隱極同步電機(jī)與凸極同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

2、運(yùn)行狀態(tài)：功率角?>0(主極磁場(chǎng)超前于氣隙合成磁場(chǎng))時(shí)：發(fā)電機(jī)狀態(tài)

? <0時(shí)：電動(dòng)機(jī)狀態(tài)

? =0時(shí)：補(bǔ)償機(jī)狀態(tài)

二、空載和負(fù)載時(shí)同步發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)

1、空載特性

2、負(fù)載時(shí)的電樞反應(yīng)取決于：激磁電動(dòng)勢(shì)E0和負(fù)載電流I之間的夾角?0

?0=0時(shí)

?0?0時(shí)：I滯后于E0（900>?0>0）：

0

I超前于E0（90>?0>0）：

時(shí)空統(tǒng)一的相量圖，F(xiàn)a向量的相位，分解

三、同步發(fā)電機(jī)的基本方程，等效電路、相量圖

??U??I?R?jI?X

相應(yīng)的等效電路和相量圖

1、隱極機(jī)：不飽和時(shí) E0as??U??I?(R?jX)

飽和時(shí) Ea?

2、凸極機(jī)：電壓方程的推導(dǎo)，引入虛擬電勢(shì)的目的，交直軸同步電抗的意義，相量圖尤其重要

??U??I?(R?jX)Ea???U??I?R?jI?X?jI?X E0addqq??E??jI?(X?X)?U??I?R?jI?X EQ0ddqaq?0?arctgUsin??IXqUcos??IRa

四、同步發(fā)電機(jī)參數(shù)的測(cè)定和運(yùn)行特性

1、由空載和短路特性求取電抗值：Xd(不飽和)＝

Xd(飽和)＝

短路比Kc=

2、運(yùn)行特性：外特性和調(diào)整特性，?u?E0?UN?UN??100%

五、同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行

1、投入并聯(lián)的條件：發(fā)電機(jī)的相序與電網(wǎng)的一致；

發(fā)電機(jī)的頻率與電網(wǎng)相同；

??U?

發(fā)電機(jī)的激磁電勢(shì)E0與電網(wǎng)電壓U滿足 E00投入并聯(lián)的方法：準(zhǔn)確整步法（直接接法交叉接法）和自整步法。

2、功率和轉(zhuǎn)矩 P1?p??pFe?Pe

Pe?pCua?P2

Pe?mEIcos??mEQIcos?0?mEQIq T1?T0?Te

E0UU211功角特性：Pe?msin??m(?)sin2?

（隱極機(jī)只有第一項(xiàng)）

Xd2XqXdPemax取在45????90?

3、有功功率調(diào)節(jié)

要增加發(fā)電機(jī)有功功率的輸出，必須增加原動(dòng)機(jī)向電機(jī)的輸入功率，使?>0。

dP靜態(tài)穩(wěn)定條件：e?0

d?過(guò)載能力kp?Pe(max)PN?1 sin?N4、無(wú)功功率的調(diào)節(jié)：調(diào)勵(lì)磁電流If

E0sin??常值?結(jié)合相量圖和 ?理解

Icos??常值?

六、同步電動(dòng)機(jī)

電壓方程、相量圖、功角特性、V形曲線

第四篇：技能培訓(xùn)專題 同步電機(jī)

28.6.2

同步發(fā)電機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程

同步發(fā)電機(jī)的功率流程如圖所示。為自原動(dòng)機(jī)向發(fā)電機(jī)的輸入的機(jī)械功率，其中一部分提供軸與軸承間的摩擦、轉(zhuǎn)動(dòng)部分與空氣的摩擦及通風(fēng)設(shè)備的損耗，總計(jì)為機(jī)械損耗，另一部分供給定子鐵心中的渦流和磁滯損耗，總計(jì)為鐵心損耗,為通過(guò)電磁感應(yīng)作用轉(zhuǎn)變?yōu)槎ㄗ永@組上的電功率，稱為電磁功率

。如果是負(fù)載運(yùn)行，定子繞組中還存在定子銅耗，＝－就是發(fā)電機(jī)的輸出功率。同步發(fā)電機(jī)的功率平衡方程式為

定子繞組的電阻一般較小，其銅耗可以忽略不計(jì)，則有

轉(zhuǎn)矩平衡方程式：

28.6.3

同步發(fā)電機(jī)的功角特性

◆為內(nèi)功率因數(shù)角，定義為功角。它表示發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電勢(shì)

和端電壓之間相角差。功角對(duì)于研究同步電機(jī)的功率變化和運(yùn)行的穩(wěn)定性有重要意義。

◆圖中畫出了同步電機(jī)的時(shí)空相量圖。圖中忽略了定子繞組的漏磁電勢(shì)，認(rèn)為≈+，對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子磁勢(shì)，對(duì)應(yīng)于電樞磁勢(shì)，所以可近似認(rèn)為端電壓由合成磁勢(shì)=+所感應(yīng)。

和之間的空間相角差即為和之間的時(shí)間相角差。

◆可見功角在時(shí)間上表示端電壓和勵(lì)磁磁勢(shì)之間的相位差，在空間上表現(xiàn)為合成磁場(chǎng)軸線與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)軸線之間夾角。并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，為電網(wǎng)電壓，其大小和頻率不變，對(duì)應(yīng)的合成磁勢(shì)總是以同步速度旋轉(zhuǎn)，因此功角的大小只能由轉(zhuǎn)子磁勢(shì)的角速度決定。穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，和之間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，具有固定的值。

28.6.3.1

隱極同步發(fā)電機(jī)的功角特性

功角特性指的是電磁功率隨功角d變化的關(guān)系曲線=f(d)的。

隱極電機(jī)

最大功率與額定功率的比值定義為同步發(fā)電機(jī)的過(guò)載能力。對(duì)隱極電機(jī)來(lái)說(shuō)

28.6.3.2凸極同步發(fā)電機(jī)的功角特性

凸極電機(jī)

令可以求出對(duì)應(yīng)于最大電磁功率的功角,一般來(lái)說(shuō)凸極電機(jī)的在45～90之間。

28.6.4有功功率調(diào)節(jié)與靜態(tài)穩(wěn)定（以隱極電機(jī)為例，忽略飽和影響和電樞電阻，電網(wǎng)電壓頻率恒定）

28.6.4.1有功功率調(diào)節(jié)

當(dāng)發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)但不輸出有功功率時(shí)，功角，，即原動(dòng)機(jī)輸入的功率與各種損耗守恒。此時(shí)電機(jī)中的電流是無(wú)功電流。

以為參考相量，無(wú)功電流滯后90度。與同相位，滯后90度

如果增加原動(dòng)機(jī)輸入功率，則，電機(jī)加速，轉(zhuǎn)子直軸磁勢(shì)超前于氣隙磁蜜。此時(shí)，且超前一個(gè)相角，當(dāng)，使，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子不再加速，說(shuō)明原動(dòng)機(jī)輸入的功率與電磁功率和損耗功率平衡，電機(jī)將機(jī)械功率轉(zhuǎn)變成電功率輸出。換句話說(shuō)，要想增加發(fā)電機(jī)的輸出功率，就必須增加原動(dòng)機(jī)的輸入功率，使電機(jī)的功率角增大。但是當(dāng)時(shí)，若繼續(xù)增加輸入功率，電機(jī)將失去自身平衡狀態(tài)，導(dǎo)致電機(jī)失步。就是說(shuō)原動(dòng)機(jī)的輸入功率不能無(wú)限制的增加，電機(jī)自身存在著靜態(tài)穩(wěn)定的問(wèn)題。

28.6.4.2靜態(tài)穩(wěn)定

概念：電網(wǎng)或原動(dòng)機(jī)偶然發(fā)生微小擾動(dòng)時(shí)，當(dāng)擾動(dòng)消失后，發(fā)電機(jī)能恢復(fù)原來(lái)的穩(wěn)定同步運(yùn)行狀態(tài)，則稱為靜態(tài)穩(wěn)定。

判斷方法：假設(shè)原動(dòng)機(jī)輸入有效功率為PT=P1-∑p，發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的制動(dòng)性質(zhì)的電磁功率為Pem，此刻出現(xiàn)一個(gè)擾動(dòng)，使輸入功率增加ΔPT，從功角曲線上可以判斷電磁功率也增加ΔPem，使得，電機(jī)將減速回到A點(diǎn)。

反之，電機(jī)運(yùn)行出現(xiàn)擾動(dòng)時(shí)，導(dǎo)致輸入的有效功率大于輸出的電磁功率，電機(jī)不能恢復(fù)穩(wěn)定運(yùn)行。

后，電磁功率為負(fù)值，產(chǎn)生拖動(dòng)性質(zhì)的轉(zhuǎn)矩，是同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。

隱極同步電機(jī)，功率角在0~90為穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)，90~180為不穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)。

同步電機(jī)穩(wěn)定判據(jù)：；即功角增量大于零時(shí)，電磁功率增量也要大于零。

如果，稱為該點(diǎn)為

靜態(tài)穩(wěn)定極限點(diǎn)；發(fā)電機(jī)不能穩(wěn)定運(yùn)行

整步功率系數(shù)：

整步轉(zhuǎn)矩系數(shù)：

靜態(tài)過(guò)載系數(shù)：

要求kM>1.7

28.6.5

無(wú)功功率調(diào)節(jié)和V形曲線

同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)并聯(lián)后，不但要向電網(wǎng)供給有功功率，而且還有與電網(wǎng)進(jìn)行的無(wú)功功率的交換。同步發(fā)電機(jī)要增加輸出的有功功率，必須增加原動(dòng)機(jī)的輸入功率；本節(jié)將討論的是，同步發(fā)電機(jī)要調(diào)節(jié)輸出的無(wú)功功率，不需要調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)的輸入功率，只要調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁。

仍然以隱極電機(jī)為例分析：

U=電網(wǎng)電壓，忽略電樞電阻，不計(jì)飽和影響，P2=constant,Pem=constant，只調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，分析定子電流的變化。

常數(shù)

常數(shù)

忽略電樞電阻有Pem=P2，即常數(shù)，即可以根據(jù)此式分析If

or

E0對(duì)I的影響。

根據(jù)隱極電機(jī)電勢(shì)方程式，畫出相量圖。

通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)無(wú)功功率得方法分以下幾種情況討論：

（1）

U與I同相位

cosφ=1,（2）

增加勵(lì)磁電流

（3）

減小勵(lì)磁電流

（4）

再減小勵(lì)磁電流

28.7

同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性

28.7.1

同步電動(dòng)機(jī)的電勢(shì)方程式和相量圖

按照發(fā)電機(jī)慣例，同步電動(dòng)機(jī)可以看成是一臺(tái)輸出負(fù)的有功功率的發(fā)電機(jī)，其電動(dòng)勢(shì)方程與發(fā)電機(jī)的方程相同，以隱極機(jī)為例：

同步電動(dòng)機(jī)分析時(shí)采用電動(dòng)機(jī)慣例。則電流I超前端電壓U（從電網(wǎng)吸收超前的容性電流），勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)E0滯后與電壓U，φ和θ角為正值，產(chǎn)生的電磁功率也為正值。電動(dòng)勢(shì)平衡方程式分別為：

根據(jù)電動(dòng)勢(shì)方程可以畫出相量圖

28.7.2

同步電動(dòng)機(jī)的功角特性和有功功率調(diào)節(jié)

功角特性和功率平衡方程

電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，E0滯后端電壓U的功角θ為正值，同樣有：

28.7.3

同步電動(dòng)機(jī)的無(wú)功功率的調(diào)節(jié)和V形曲線

1.正常勵(lì)磁

2.過(guò)勵(lì)磁

3.欠勵(lì)磁

與同步發(fā)電機(jī)相似,當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)的輸入有功功率恒定而調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流時(shí),也有三種勵(lì)磁狀態(tài),“正常勵(lì)磁”時(shí),電動(dòng)機(jī)沒(méi)有無(wú)功功率輸出；“過(guò)勵(lì)”時(shí)電動(dòng)機(jī)從電網(wǎng)吸收容性無(wú)功（或發(fā)出感性無(wú)功）;“欠勵(lì)”時(shí)電動(dòng)機(jī)從電網(wǎng)吸收感性無(wú)功（或發(fā)出容性無(wú)功）.也可以調(diào)節(jié)無(wú)功功率.28.7.4

同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法

28.8

同步電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)

勵(lì)磁電流：同步電機(jī)運(yùn)行時(shí)，必須在勵(lì)磁繞組中通入的直流電流

勵(lì)磁方式：指同步電機(jī)獲得直流勵(lì)磁電流的方式

勵(lì)磁系統(tǒng)：供給勵(lì)磁電流的整個(gè)系統(tǒng)

勵(lì)磁系統(tǒng)是同步電機(jī)的一個(gè)重要組成部分。它直接影響同步電機(jī)的運(yùn)行可靠性和經(jīng)濟(jì)性，并對(duì)同步電機(jī)的運(yùn)行特性如電壓主調(diào)整率、短路特性、過(guò)載能力等有重大影響。

第五篇：技能培訓(xùn)專題 同步電機(jī)（二）

28.3.2

隱極同步發(fā)電機(jī)的電勢(shì)方程式和相量圖

28.3.2.1

電勢(shì)方程式

負(fù)載以后，同步發(fā)電機(jī)的電樞繞組中存在以下電勢(shì)：

①由勵(lì)磁磁通產(chǎn)生的勵(lì)磁電勢(shì)；

②由電樞反應(yīng)磁通產(chǎn)生的電樞反應(yīng)電勢(shì)；

③由電樞繞組漏磁通產(chǎn)生的漏磁電勢(shì)。

由于電樞繞組的電阻很小，如果忽略電阻壓降，則每相感應(yīng)電勢(shì)總和即為發(fā)電機(jī)的端電壓，用方程式表示為

◇對(duì)于隱極電機(jī)來(lái)說(shuō)，+=-j，其方程式可表示為

不飽和時(shí)：　=+j　飽和：

28.3.2.1

相量圖

◇在同步電機(jī)理論中，用電勢(shì)相量圖來(lái)進(jìn)行分析是十分重要和方便的方法。在作相量圖時(shí)，我們認(rèn)為發(fā)電機(jī)的端電壓，電樞電流，負(fù)載功率因數(shù)角以及同步電抗為已知量，最終可以根據(jù)方程式求得勵(lì)磁電勢(shì)。

◇參看圖a，隱極電機(jī)相量圖可按以下步驟作出：

①

在水平方向作出相量；

②

根據(jù)j角找出的方向并作出相量；

③

在的尾端，加上相量j，它超前于

90°；

④

作出由的首端指向j

尾端的相量，該相量便是。

對(duì)于隱極電機(jī)來(lái)說(shuō)，有

28.4

凸極同步發(fā)電機(jī)的電勢(shì)方程式、同步電抗和相量圖

28.4.1

隱凸同步發(fā)電機(jī)的電樞反應(yīng)電抗和同步電抗

凸極同步電機(jī)的雙反應(yīng)理論

凸極同步電機(jī)的氣隙不均勻，同一電樞磁勢(shì)作用在不同氣隙位置時(shí)，電樞磁勢(shì)對(duì)主極磁場(chǎng)的影響不同，所以氣隙磁場(chǎng)會(huì)有變化。

(1)

ψ=90,正弦電樞磁勢(shì)基波作用在d軸上。

(2)

ψ=0,正弦電樞磁勢(shì)基波作用在q軸上。

(3)

0≤≤900

電樞磁勢(shì)作用在任意位置，電樞磁場(chǎng)分布不對(duì)稱，磁場(chǎng)波形與ψ和Fa大小有關(guān)。不能直接確定電樞反應(yīng)的大小。在這種情況下，為了分析電樞反應(yīng)的影響，提出了雙反應(yīng)理論。

雙反應(yīng)理論：當(dāng)電樞磁勢(shì)的軸線既不和直軸重合又不和交軸重合時(shí)，可以把電樞磁勢(shì)分解成直軸分量和交軸分量。分別求出直軸和交軸磁勢(shì)的電樞反應(yīng)，最后再把它們的效果疊加起來(lái)。雙反應(yīng)理論適合飽和以及不飽和情況。

4．直軸和交軸電樞磁勢(shì)的折算

（1）

勵(lì)磁磁密基波幅值（轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁勢(shì)產(chǎn)生）（波形系數(shù)）

（2）

直軸電樞磁勢(shì)產(chǎn)生的基波磁密幅值

（電樞磁場(chǎng)波形系數(shù)）

（3）

交軸電樞磁勢(shì)產(chǎn)生的基波磁密幅值

（4）

將正弦波電樞磁勢(shì)折算為等效的勵(lì)磁繞組方波磁勢(shì)，折算前后的基波磁密幅值不變。

直軸交軸電樞磁勢(shì)折算系數(shù)

（5）

根據(jù)查電機(jī)的空載特性曲線，可以得到產(chǎn)生的磁場(chǎng)在電樞繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。

28.4.2

凸極同步發(fā)電機(jī)的電勢(shì)方程式和相量圖

28.4.2.1

電勢(shì)方程式

凸極電機(jī)：不飽和：

飽和：

28.4.2.2.2凸極發(fā)電機(jī)電勢(shì)相量圖

◇對(duì)于凸極電機(jī)來(lái)說(shuō)，需要首先將分解為和，然后才能根據(jù)方程式作出其電勢(shì)相量圖。由于與同方位，與正交，只要找出的方位，就可以方便地將

分解為和。

◇方程式兩邊同時(shí)加上-j(-)，即：

上式左邊的相量-j(-)

顯然與處于同一方位，而右邊的相量+j

可以很方便地求得，這樣就找到了的方位。參看圖b，凸極電機(jī)的相量圖可按下述步驟作出。

①

在水平方位作出相量，錯(cuò)開j角作出；

②

在的尾端，加上相量j，它超前于90°電角度，經(jīng)過(guò)首端和j

尾端的直線就確定了的方位，也即確定了q軸，與q軸正交的方位即為d軸；

③

將在正交分解為和；

④即可作出。

電勢(shì)相量圖很直觀地顯示了同步電機(jī)各個(gè)相量之間的數(shù)值關(guān)系和相位關(guān)系，對(duì)于分析和計(jì)算同步電機(jī)的許多問(wèn)題有較大的幫助作用。

對(duì)于凸極電機(jī)來(lái)說(shuō)，28.5

同步發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特性

28.5.1

外特性U=f（I）

當(dāng)n=nN，If=constant,cosψ=constant,U=f(I)

(1)在感性負(fù)載和純電阻負(fù)載情況下，電樞反應(yīng)有去磁作用，空載電勢(shì)。定子電阻和漏抗引起電壓下降，外特性是一條下降的曲線。

電機(jī)需要補(bǔ)償較大的勵(lì)磁電流，稱其過(guò)勵(lì)狀態(tài)。

（2）容性負(fù)載時(shí)，電樞反應(yīng)是助磁的，外特性上升。電機(jī)需要減小勵(lì)磁電流（與額定勵(lì)磁電流比較），稱其欠勵(lì)狀態(tài)

（3）從外特性求同步發(fā)電機(jī)的電壓變化率（亦稱為調(diào)整率）

電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)，空載勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)與額定電壓差與額定電壓的比值。一般凸極電機(jī)18~30%，隱極電機(jī)30~48%（感性負(fù)載）

28.5.2調(diào)整特性if=f（I）

它與外特性相反，感性和純阻性負(fù)載，轉(zhuǎn)子電流隨著負(fù)載電流增加而增加（因?yàn)殡姌蟹磻?yīng)去磁作用，需要增加補(bǔ)償?shù)膭?lì)磁電流）；容性負(fù)載時(shí)則電樞反應(yīng)的助磁作用要減小勵(lì)磁電流。

當(dāng)n=nN，U=constant,cosψ=constant,If=f(I)

28.6

同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行

28.6.1

同步發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)條件和方法

28.6.1.1

同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)

①提高了供電的可靠性，一臺(tái)電機(jī)發(fā)生故障或定期檢修不會(huì)引起停電事故。

②提高了供電的經(jīng)濟(jì)性和靈活性，例如水電廠與火電廠并聯(lián)時(shí)，在枯水期和旺水期，兩種電廠可以調(diào)配發(fā)電，使得水資源得到合理使用。在用電高峰期和低谷期，可以靈活地決定投入電網(wǎng)的發(fā)電機(jī)數(shù)量，提高了發(fā)電效率和供電靈活性。

③提高了供電質(zhì)量，電網(wǎng)的容量巨大(相對(duì)于單臺(tái)發(fā)電機(jī)或者個(gè)別負(fù)載可視為無(wú)窮大)，單臺(tái)發(fā)電機(jī)的投入與停機(jī)，個(gè)別負(fù)載的變化，對(duì)電網(wǎng)的影響甚微，衡量供電質(zhì)量的電壓和頻率可視為恒定不變的常數(shù)。

電網(wǎng)對(duì)單臺(tái)發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)可視為無(wú)窮大電網(wǎng)或無(wú)窮大匯流排。同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)到電網(wǎng)后，它的運(yùn)行情況要受到電網(wǎng)的制約，也就是說(shuō)它的電壓、頻率要和電網(wǎng)一致而不能單獨(dú)變化。

28.6.1.2無(wú)限大電網(wǎng)概念

系統(tǒng)的電壓和頻率可以看作是不變的，相當(dāng)于內(nèi)阻抗等于零的橫頻、恒壓電源

28.6.1.3

并聯(lián)投入方法

把同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)至電網(wǎng)的過(guò)程稱為投入并聯(lián)，或稱為并列、并車、整步。在并車時(shí)必須避免產(chǎn)生巨大的沖擊電流，以防止同步發(fā)電機(jī)受到損壞、電網(wǎng)遭受干擾。并車前必須檢查發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)是否適合以下條件：

①

雙方應(yīng)有一致的相序；

②

雙方應(yīng)有相等的電壓；

③

雙方應(yīng)有同樣或者十分接近的頻率和相位。

若以上條件中的任何一個(gè)不滿足則在開關(guān)K的兩端，會(huì)出現(xiàn)差額電壓，如果閉合K，在發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)組成的回路中必然會(huì)出現(xiàn)瞬態(tài)沖擊電流。上述條件中，除相序一致是絕對(duì)條件外，其它條件都是相對(duì)的，因?yàn)橥ǔｋ姍C(jī)可以承受一些小的沖擊電流。

并車的準(zhǔn)備工作是檢查并車條件和確定合閘時(shí)刻。通常用電壓表測(cè)量電網(wǎng)電壓，并調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流使得發(fā)電機(jī)的輸出電壓U=U1。再借助同步指示器檢查并調(diào)整頻率和相位以確定合閘時(shí)刻。

28.6.1.4

并聯(lián)投入方法

自整步法：在相序一致的情況下將勵(lì)磁繞組通過(guò)適當(dāng)?shù)碾娮瓒探?，再用原?dòng)機(jī)把發(fā)電機(jī)拖動(dòng)到接近同步速(相差2~5％)，在沒(méi)有接通勵(lì)磁電流的情況下將發(fā)電機(jī)接入電網(wǎng)，再接通勵(lì)磁并調(diào)節(jié)勵(lì)磁強(qiáng)弱，依靠定子磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)之間的電磁轉(zhuǎn)矩將轉(zhuǎn)子拉入同步轉(zhuǎn)速，并車過(guò)程即告結(jié)束。需要注意的是，勵(lì)磁繞組必須通過(guò)一限流電阻短接，因?yàn)橹苯娱_路，將在其中感應(yīng)出危險(xiǎn)的高壓；直接短路，將在定、轉(zhuǎn)子繞組間產(chǎn)生很大的沖擊電流。自同步法的優(yōu)點(diǎn)是：操作簡(jiǎn)單，方便快捷；缺點(diǎn)是：合閘時(shí)有沖擊電流。