乐鱼体育官方首页:同步电机_

来源：乐鱼体育官方首页    发布时间：2025-11-08 23:07:21

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  显然，此时我们通过改变励磁电流，则 气隙中的旋转磁通及电枢绕组中的感应 电动势都会随之发生变化。

  因 正比于 ，而励磁电流又正比于励 磁磁势，所以开路特性曲线与电机的磁 化曲线在形状上完全相同。开路特性主 要有两个用处：

  产生直轴电枢磁势，对主磁极起去磁作 用。 与 同相位，起交磁作用。也可 以理解为电枢磁势 按ψ角分解成作用 在直轴磁路的磁势 及作用在交轴磁路 的磁势

  此时直轴分量电流产生的直轴磁势对主 极磁势起增磁作用。交轴分量电流产生 的交轴磁势对主极磁势起交磁作用。

  2）隐极式：转子作成圆柱形，气隙均匀分布。 区别：对于非常快速地旋转 的同步电机，在转子结构 上，我们采用隐极式，而对于低速旋转的电机 ，由于转子的圆周速度较低，离心力较小，故 采用制造简单、励磁绕组集中安放的凸极式结 构。 大型同步发电机通常用汽轮机或水轮机作为原 动机来拖动，故前者称为汽轮发电机，后者称 为水轮发电机。

  这就是凸极发电机的电动势平衡方程式 ，这样我们就可以作出相应的相量图。 但是很明显，要做出向量图还缺 和

  13.1 电 枢 反 应 同步电机在空载时，气隙中仅存在 着转子磁势。负载以后，除转子磁 势外，定子三相电流也产生电枢磁 势。电枢磁势的存在，将使气隙中 磁场的大小及位置发生明显的变化，这种 现象称之为电枢反应。

  电枢反应：电枢磁动势对主极磁场的影响 。 电枢反应除使气隙磁场发生畸变，从而 直接关联到机电能量转换外，还有去磁 或增磁作用，对同步电机的运行性能产 生重要的影响。 电枢反应的性质取决与电枢磁动势和主 磁场在空间的相对位置。分析表明，这 一相对位置与激磁电动势

  目前在更大容量的发电机中，能够使用导线内 部直接冷却。例如采用空心导体（如图），冷 却介质直接在导体中流通而把热量带走，这样 能更有效地降低电机的温升。所采用的冷却介 质一般有氢气 及水等。

  造厂的规定，定子三相绕组上的线电压 。电压的单位用V或kV表示。 2）额定电流：流过定子绕组的线）额定功率：是指在正常运行时，电机的

  在这里必须要格外注意的是：我们习惯上称转 子磁极轴线为直轴，用d来进行表示，而 N，S极之间的中线为交轴，用q来进行 表示。所以，由于交轴磁势的存在，使 合成磁势的轴线的位置产生一定的位移 ，幅值发生一定的变化。

  同步发电机在三相稳态短路时，由于短 路电流所产生的电枢磁势对主磁极去磁 ，减少了电机中的磁通及感应电势，使 短路电流不致过大，所以稳态的三相短 路是没有危险的。

  和隐极电机一样，直轴和交轴电枢反应 电抗各和定子漏抗相加，便能够获得直 轴同步电抗和交轴同步电抗，即

  同步电机的定子铁芯是由硅钢片冲制后 叠装而成。当大型同步电机冲片外圆的 直径大于1m时，由于材料标准尺寸的限 制，必须做成 扇形冲片，然后按圆周拼 合起来叠装而成。

  12.2.2 转子： 同步电机的转子有两种结构型式，即凸极 式和隐极式。这是根据定转子之间的气 隙的分布情况来定义的。

  在中、小型电机中，都采用空气作为冷却介质 。当电机的容量很大时，电机内部的损耗及发 热量迅速增加，冷却问题显得格外重要，此时 必须加强通风或采用其他的冷却方式。

  1）在大型汽轮发电机中，为了更好的提高其冷却效 率，往往用氢气冷却，是氢气与空气混合后， 有爆炸危险，必须有一套控制设备来保证外界 空气不会渗入到电机内部。

  综合以下分析能够准确的看出：当同步发电机 供给滞后电流时，电枢磁势除了一部分 产生交轴电枢反应外，还有一部分产生 直轴去磁电枢反应；当电电机供给超前 电流时，电枢磁势除了一部分产生交轴 电枢反应外，还有一部分产生直轴增磁

  同步发电机的开路、短路及零功率因数 特性都是同步发电机的基本特性，通过 它们能求出同步电机的同步电抗及漏 电抗，以确定同步发电机的其他特性。

  根据上式可以画出短路运行时的相量图 见图：因为忽略了电阻效应，电枢是纯 电感电路，短路电流滞后于电势90电角 度，所以产生的电枢反应是直轴去磁效 应。此时电机内的磁通很弱，磁路是不 饱和的，所以同步电抗为一个常数。从 上式我们大家可以看出：

  同步电抗是同步电机中一个很重要的参 数，它的大小对同步电机的性能有很大 影响，因此在未具体研究同步电机性能 以前，先对同步电抗的概念作一介绍。 13.2.1 隐极同步电机： 隐极同步电机有一个特点是定转子之间 的气隙是均匀分布的。下面我们就来分 析他的电抗。

  其中的 称为电枢反应电抗。在同样大 小电流情况下,如果 越大，电枢反应 电势也越大，表示着电枢磁势所产生的 电枢磁通很强。因此 的大小可以说 明电枢反应的强弱。

  同步电机在正常状态下工作，磁路略呈饱和。 磁路的饱和程度越高，它的磁阻便越大，所对 应的电抗便函越小。所以 或 的大小是随 着磁路饱和程度的改变而改变的。

  样我们就不能用分析隐极式同样的方法来分析 凸极同步电机的电抗。在凸极电机中，极面下 气隙较小，两极之间气隙较大。

  当凸极同步发电机在对称负载下运行时，气隙 中也存在着两种旋转磁势，即转子上磁极磁势 和定子上电枢磁势。由于凸极电机中，转子直 轴和交轴上的气隙不等，在分析电枢磁势影响 时，一定要按照式前面我们所分析的将磁动势分 解成直轴和交轴两个分量，然后和处理隐极电 机一样，不计及磁路的饱和现象，应用迭加原 理认为它们各自独立地产生相应的磁通，并在 电枢绕组内产生感应电势。

  一台同步发电机，保持励磁电流和电机的转速不 变，给发电机带上负载，则发电机的端电压将 随着负载电流的变化而变化。不同性质负载下 ，其变化规律也不同。在电阻负载时，负载电 流增大端电压下降；在电感负载时，负载电流 增大端电压下降的更厉害；在电容负载时，负 载电流增大时，端电压不但不下降反而会上升 。这说明发电机端电压的变化，不但与负载电 流的大小有关，还与负载电流的性质有关 。

  很显然，由于直轴处的气隙比交轴处小， 故直轴磁导比交轴磁导大。这样，同样大 小的电枢磁动势作用在直轴和交轴上时， 所产生的电枢磁场将有明显的差别。而不 同的磁阻将对应着不同的电抗。 所以，在这里，我们将磁动势 分解成沿 直轴和交轴方向的两个分量。

  直轴电枢磁势固定地作用在直轴磁路上 ，对应于一个恒定不变的磁阻，产生磁 通。交轴电枢磁势固定地作用在交轴磁 路，也对应于一个恒定不变的磁阻，产 生磁通 。磁通 与 分别切割定子 绕组而在其中感应出电势 及 。由 于交轴及直轴的磁阻都恒定不变，所以 正比于 ， 正比于 ，因此，

  13.3.2 隐极同步发电机的电势方程式： 同步发电机在对称负载下运行，气隙中存

  在着两种磁势，即定子上的电枢磁势和 转子的磁极磁势。在不考虑磁路的饱和 现象时，应用迭加原理，认为它们各自 独立地产生相应磁通，并在电枢绕组内 产生感应电势。

  正比于 ，而 又正比于 ，所以 正比于 ，因此短路特性是一条通过原 点的直线所示。

  三相短路时，由于 滞后于 90电角度 ，即ψ=90°，因此在凸极电机中，短路 电流全是直轴分量，而交轴分量为零。 所以

  和隐极电机一样，凸极同步电机在三相 短路时，由于电枢磁势的直轴去磁作用 ，使电机中磁通小，磁路也不饱和，所 以式上式中的 也是一个常数。

  显然，此时的电枢反应是增磁的，所以电 枢磁势称之为直轴增磁电枢磁势。 13.1.4 正常的情况下（ψ=任意角度时）的 电枢反应 ： 在这里要注意是电流滞后电动势还是超前 电动势。 1）电流滞后电动势 ：90°＞ψ＞0 此时，可通过迭加原理，将 分解成两 个分量，即 与 同相分量；滞后于 90电角度分量 （图13-4），它们有如 下关系：

  单位是KW。 4. 相数m ：一般m=3。 5. 额定频率:我国额定工业频率规定

  6）额定转速：额定转速即为电机的同步 速，在一定极数及频率时，它的转速是 定值。

  与感应电机一样，同步电机也是由定子 及转子两大部分所组成，定子上有三相 交流绕组；转子上则有励磁绕组，通入 直流电流后，能产生磁场。

  （1）开路特性可以反映出电机设计是否 合理。如同前面所分析的情况一样，额 定电压应位于开路特性开始弯曲的部分 ，例如图中的A点，这样才比较经济合理 。

  （2）同步电抗是同步电机中一个极为重 要的参数，同步电机的许多性能由它所 决定。开路特性配合短路特性可以求出 同步电抗。

  当然，电枢电流除了产生主磁通外，还要 产生一定的漏磁通，由于漏磁通也会交 链电枢绕组，所以对应产生电动势

  这样同步发电机在负载下，电枢反应磁通及漏 磁通所产生的作用，能够最终靠同步电抗压降的 形式来表示了。