电机学同步电机 全套课件
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电机学第五版课件汤蕴璆编著 第6章3同步发电机的电压方程、相量图和等效电路
X
E
0
0
～
E
E
I
U
E
I Ra jI X
s
0
U
a
E E0 E
I
7
E U I R a jX
电机学
隐极同步发电机 相量图的求解方法
d
已知：U, I, φ, Ra, Xs 求：E0, δ
E
0
c
0
U
I Ra
jI X
s
I
为了确定 ψ0，画出相量图，定义一个虚拟电动势： 与E0同相
d
EQ E0 j I
X
d
d
X
q
q
jI
d
d
X
d
X
q
U I Ra j I
X
d
jI
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jI
X
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E
U
E
Q
0
U I Ra j I q I
：
A
0
d
q
隐
11
极
凸
极
电机学
凸极同步发电机的电枢磁场
ψ0=90°
d轴 Fad Bad1 Bad Baq1 ψ0=0° q轴
华北电力大学保定电机学同步发电机的基本电磁关系概要PPT课件
Ea ＝4.44fNkw1Φa
Ea a Fa I
Ea jIxa
式中：xa 称为电枢反应电抗
xa
Ea I
xa 是对称负载下每相电流为1安时所感应的电枢反应电动势。
第21页/共73页
§10-3 隐极同步发电机的电动势方程式、同步电抗和相量图
➢一、不考虑饱和时的电动势方程式、同步电抗和相量图
4、漏电抗：
第10页/共73页
1．试说明同步电机中的 、 、 、 、 、等物理量哪些是空间矢量？哪些是时间相量？试述两种矢（相） 量之间的统一性。如果不把相轴和时轴重合，那么时、空相（矢）量之间的关系怎样？
I Ff 1 Fa B0 Ba E0
第11页/共73页
§10-2 三相同步发电机的电枢反应
➢三、不同ψ角时的电枢反应
第5页/共73页
§10-2 三相同步发电机的电枢反应
➢二、时空相矢图－分析电枢反应时采用时间相量和空间矢量统一 图，这种图简称为“时空相矢图”
1.空间矢量：凡是沿空间按正弦分布的量都可表示为空间矢量。
基波励磁磁动势
Ff
及其磁密
1
B0
为一空间矢量。该矢量位于转子
的极轴线上，方向为N极指向，以同步速旋转，如图10－3所示。
B
t E0 IA (I)
IB
A t
E0
Fa
I
Ff 1
N
B0
图10-6 时空相矢图
第9页/共73页
§10-2 三相同步发电机的电枢反应
➢二、时空相矢图－分析电枢反应时采用时间相量和空间矢量统一 图，这种图简称为“时空相矢图”
3.时空相矢图：
结论：在时空相矢图上E0 总是落后于 Ff1 以90度，Fa 总是与I 重 合。E0与 I 之间相位差 随着负载的性质不同而改变。而 Fa 与Ff1 之间相对位置又完全取决于ψ角 (它们之间的空间相位差为 90 角)，所以电枢反应的性质是由ψ角决定的，也就是说单机运行 时电枢反应的性质是由负载的性质决定的。
《同步电机》课件 (2)
调频发电机的应用场景
调频发电机适用于对电压和频率要求较高的电力系统，如航空航天领域。
定子拖动同步机的应用场景
定子拖动同步机适用于对转矩响应时间要求较高的工业生产线，如钢铁和纺织行业。
五、同步电机的控制方法
等效电路理论介绍
等效电路理论用于描述同步电 机的动态特性和稳态运行，指 导控制方法的选择。
磁场方向控制方法
同步电机在未来的市场前景分析
随着清洁能源技术的发展和对高效能源的需求增加，同步电机在未来的市场前景相当广阔。
《同步电机》PPT课件 (2)
同步电机是一种特殊的电动机，本课件将介绍同步电机的结构、工作原理、 分类、特性、应用、控制方法、故障检测和维护，以及其在未来的发展与前 景。
一、引言
1 什么是同步电机？
2 同步电机的特点
同步电机是一种运行在同步速度下的电动机， 其转子与旋转的磁场同步。
同步电机具有稳定的速度、高效率、大功率 等特点，广泛应用于工业和能源领域。
通过控制定子电流的相位和幅 值，实现同步电机转子与磁场 之间的同步运动。
相序控制方法
通过改变定子电流的相序，实 现同步电机的正反转和调速控 制。
六、同步电机的故障检测和维护
1
常见故障种类分析
同步电机常见故障包括定子绕组故障、转子断条、轴承故障等，需要进行定法介绍
故障检测方法包括震动分析、红外热成像和电流检测等，维护方法包括润滑和清洁等。
同步电机可根据转子类型分为 永磁同步电机和感应同步电机。
基于励磁方式的分类
同步电机可根据励磁方式分为 永磁激励同步电机和复合励磁 同步电机。
基于机械结构的分类
同步电机可根据机械结构分为 圆柱型同步电机和表面型同步 电机。
调频发电机适用于对电压和频率要求较高的电力系统，如航空航天领域。
定子拖动同步机的应用场景
定子拖动同步机适用于对转矩响应时间要求较高的工业生产线，如钢铁和纺织行业。
五、同步电机的控制方法
等效电路理论介绍
等效电路理论用于描述同步电 机的动态特性和稳态运行，指 导控制方法的选择。
磁场方向控制方法
同步电机在未来的市场前景分析
随着清洁能源技术的发展和对高效能源的需求增加，同步电机在未来的市场前景相当广阔。
《同步电机》PPT课件 (2)
同步电机是一种特殊的电动机，本课件将介绍同步电机的结构、工作原理、 分类、特性、应用、控制方法、故障检测和维护，以及其在未来的发展与前 景。
一、引言
1 什么是同步电机？
2 同步电机的特点
同步电机是一种运行在同步速度下的电动机， 其转子与旋转的磁场同步。
同步电机具有稳定的速度、高效率、大功率 等特点，广泛应用于工业和能源领域。
通过控制定子电流的相位和幅 值，实现同步电机转子与磁场 之间的同步运动。
相序控制方法
通过改变定子电流的相序，实 现同步电机的正反转和调速控 制。
六、同步电机的故障检测和维护
1
常见故障种类分析
同步电机常见故障包括定子绕组故障、转子断条、轴承故障等，需要进行定法介绍
故障检测方法包括震动分析、红外热成像和电流检测等，维护方法包括润滑和清洁等。
同步电机可根据转子类型分为 永磁同步电机和感应同步电机。
基于励磁方式的分类
同步电机可根据励磁方式分为 永磁激励同步电机和复合励磁 同步电机。
基于机械结构的分类
同步电机可根据机械结构分为 圆柱型同步电机和表面型同步 电机。
完整电机学PPT课件
应用范围扩大
2020年1月16日星期四
《电机学》 第一章 导论
1.3 电机中磁路基本定律
1. 全电流定律—安培环路定律
LH dl I
i1 dl
式中，若电流的正方
向与闭合回线L的环行方 向符合右手螺旋关系时，
H
i取正号，否则取负号。
21
i2 i3
L
2020年1月16日星期四
L H dl i1 i2 i3
或磁通不变，而线圈在转动。
对特种电机还可以是磁通随时间脉动，而线圈也在转 动
f (x,t)
d dt dx t x
e N d
dt
e N t Nv x eT ev
2020年1月16日星期四
《电机学》 第一章 导论
26
e
《电机学》 第一章 导论
29
② 运动电动势
若磁场恒定，构成线圈的导体切割磁力线，使线圈交
链的磁链随时间变化，导体中的感应电动势——运动
电动势。
e
N
t
Nv
x
eT
ev
e Blv
感应电动势的方向_右手定则
2020年1月16日星期四
《电机学》 第一章 导论
30
③ 电磁力定律
《电机学》 第一章 导论
38
分析磁化曲线，分四段
在oa段：当H增大→B增大，但B 增大速度较慢
在ab段：当H增大→B增大，B增 大速度快；
在bc段：B随H增大的速度又较慢； 在cd段：为磁饱和区（又呈直线
段）。其中拐弯点b称为膝点；c 点为饱和点。 过了饱和点c，铁磁材料的磁导 率趋近μ 0。
2020年1月16日星期四
《电机学》 第一章 导论
1.3 电机中磁路基本定律
1. 全电流定律—安培环路定律
LH dl I
i1 dl
式中，若电流的正方
向与闭合回线L的环行方 向符合右手螺旋关系时，
H
i取正号，否则取负号。
21
i2 i3
L
2020年1月16日星期四
L H dl i1 i2 i3
或磁通不变，而线圈在转动。
对特种电机还可以是磁通随时间脉动，而线圈也在转 动
f (x,t)
d dt dx t x
e N d
dt
e N t Nv x eT ev
2020年1月16日星期四
《电机学》 第一章 导论
26
e
《电机学》 第一章 导论
29
② 运动电动势
若磁场恒定，构成线圈的导体切割磁力线，使线圈交
链的磁链随时间变化，导体中的感应电动势——运动
电动势。
e
N
t
Nv
x
eT
ev
e Blv
感应电动势的方向_右手定则
2020年1月16日星期四
《电机学》 第一章 导论
30
③ 电磁力定律
《电机学》 第一章 导论
38
分析磁化曲线，分四段
在oa段：当H增大→B增大，但B 增大速度较慢
在ab段：当H增大→B增大，B增 大速度快；
在bc段：B随H增大的速度又较慢； 在cd段：为磁饱和区（又呈直线
段）。其中拐弯点b称为膝点；c 点为饱和点。 过了饱和点c，铁磁材料的磁导 率趋近μ 0。
第6章 同步电机
即
1.功率方程和电磁功率
由图6—27可见 故同步电机的电磁功率亦可写成
上式的第一部分与感应电机的电磁功率 表达式相同，第二部分则是同步电机常用的。 对于隐极同步电机，由于EQ＝E0，故有
图6-27 从相量图导出 Ecosψ=Ucosφ+IRa
2.转矩方程
把功率方程(6—18)除以同步角速度，可得转矩方程
和 E 可以用相应的负电抗压降来表示 E ad aq
（6-15） 式中，Xad和Xaq分别称为直轴电枢反应电抗和交轴电枢反应电抗，将 I I ，可得 式(6-15)代入式(6-13)，并考虑I
d q
式中，Xd和Xq分别称为直轴同步电抗和交轴同步电抗，它们是表征对 称稳态运行时电枢漏磁和直轴或交轴电枢反应的一个综合参数。上式就 是凸极同步发电机的电压方程。图6-20表示与上式相对应的相量图。
1.不考虑磁饱和
采用发电机惯例，以输出电流作为电枢电流的正方向时，电枢的电压 方程为 (6—6) 因为电枢反应电动势Ea正比于电枢反应磁通Φa，不计磁饱和时，Φa 又正比于电枢磁动势Fa和电枢电流I，即
与I 滞后于 Φ 以90°电角度，若不计定子铁耗,Φ 在时间相位上， E a a a 以90°电角度，于是亦可写成负电抗压降的 同相位，则 E 将滞后于 I a 形式，即
1.双反应理论
图6-19 凸极同步电机的气隙比磁导和直轴、交轴电枢反应 a)电枢表面不同位置处的气隙比磁导 b)直轴电枢磁动势所产生的直轴 电枢反应 c)交轴电枢磁动势所产生的交轴电枢反应
2.不考虑磁饱和时凸极同步发电机的电压方程和相 量图
不考虑磁饱和时同步发电机负载运行时物理量的关系：
If