电机学小结.ppt
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1、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
2、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
3、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
4、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
5、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,
6、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
7、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
8、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
9、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
10、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
11、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
12、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
13、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
14、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
15、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
16、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,
17、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:
18、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
19、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
20、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
21、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
22、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
23、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
24、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
25、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
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