哈尔滨理工同步发电机稳态
同步发电机的稳态运行特性及
同步发电机在稳态运行时存在功率极限和稳定极限，这些极限决定了发电机的运 行范围和稳定性。
详细描述
功率极限包括额定功率和最大允许功率，分别表示发电机在正常工作条件下的输 出能力和承受的最大功率。稳定极限则表示发电机在受到扰动后恢复稳态运行的 能力。
同步发电机的运行状态与调整范围
总结词
同步发电机的运行状态可分为正常运行状态、异常运行状态 和停机状态，每种状态都有相应的调整范围。
详细描述
正常运行状态下，发电机根据负载需求在一定范围内调整输 出功率和电压。异常运行状态下，发电机可能需要采取措施 来恢复稳定或避免损坏。停机状态下，发电机停止运行并进 行维护检查。
03
CHAPTER
同步发电机的稳态运行分析
同步发电机的有功功率与无功功率调节
有功功率调节
有功功率的调节主要通过原动机输入 功率的改变来实现，包括对汽轮机或 水轮机的控制。调节有功功率可以稳 定电网频率，满足系统负荷需求。
大型火力发电厂通常配备多台同步发电机组，以满足高峰用电需求和备用容量的需 求。
水力发电站中的应用
水力发电站利用水流驱动水轮机 带动同步发电机旋转，产生电能。
同步发电机在水力发电站中起到 将水能转化为电能的作用，同时
保持电力系统的稳定运行。
水力发电站通常在河流、水库等 水资源丰富的地区建设，以满足
当地及周边地区的用电需求。
当发电机向系统提供有功功率并吸收一定的无功功率时，称为滞相运行。滞相运行会导致发电机端电压下降，需 通过增加励磁电流来维持电压稳定。
同步发电机的调压与调频
调压
同步发电机的调压方式主要有两种，一是通过调节励磁电流改变机端电压；二是通过调 节原动机的输入功率改变频率，进而影响机端电压。调压的主要目的是维持发电机端电
同步发电机励磁控制系统的稳定性分析和改善措施
国外从20世纪70年代开始研究数字励磁调节器（DER），从80年代中期世界上第一台数字励磁调节器问世以来，国内外的众多生产厂家纷纷研制并不断推出新的产品，大大推动了数字励磁调节器的发展和应用。我国早在80年代初就开始了数字励磁调节器的研发工作，并于1989年投入试运行。其中一些电力科研单位和高校率先在这一领域做出了成果，例如南京自动化研究所研制出了适应机组的WLT-1型、WLT-2型励磁调节器，SJ-820型双CPU励磁调节器等多种型号的DER，其后又成功研制出来SAVR-2000型励磁调节器。哈尔滨电机厂与华中理工大学合作研制的HWLT-型微机励磁装置采用二台MIT-2000工控机组成的双微机励磁调节器，并设有带触摸屏的PPC-102平板式工控机，为用户提供显示和控制、数据设定、状态监视、故障指示和故障分析的人机界面。此外还配置了一套模拟电路的磁场电流调节器，它与数字调节器互相跟踪，自动切换。广西大学自动化研究所研制的可编程微机励磁调节器，其硬件采用可编程控制器，软件采用非线性智能控制方法，大大提高了产品的可靠性、励磁系统的动态和静态响应指标，装置的维护检修等方面达到了一个新的水平。
励磁控制系统控制同步电动机发出的电势，因此它不仅控制发电机的端电压，而且还控制发电机的无功功率、功率因数和电流等参数。由于大型机组的这些参数会直接影响到电力系统的运行状态，因此励磁装置也在某种程度上控制着整个系统的运行状态，特别是发电机的励磁控制方式与系统的稳定性密切相关。
同步发电机无功功率的调节与电力系统稳定度_secret
同步发电机无功功率的调节与电力系统的稳定度1、引言某造纸有限公司自备电厂2×6MW发电机组是本公司正常稳定生产的主要能源供应设备。
2005年8月投入运行，运行状况良好。
进入2008年度，随着公司用电负荷的不断增加，两个造纸分厂部分设备的逐渐老化，使其用电设备的无功损耗进一步加大，10kv系统电压经常在规范下线运行，有几次因系统电压低于规范要求致使主要生产设备保护动作掉闸，影响了公司的正常生产。
2、原因自备电厂发电机组输出的无功功率不能够及时满足负载对无功功率的需求，致使公司10kv电力系统电压低下，即输出电能的质量已变劣是造成主要生产设备保护动作掉闸的根本原因。
我们知道，电力系统输出电能质量的优劣是衡定电力系统稳定度的重要条件，而电能质量的优劣主要体现在能否维持系统电压的正常水平。
3、同步发电机无功功率的调节原理及原因分析实践可知，在电力系统的总负载中，既要求供给有功功率，又要求供给无功功率。
电力系统的主要动力负载是功率因数较低的三相异步电动机，如果发电机发出的无功功率不能满足电力系统（也就是负载）对无功功率的要求，就会引起整个系统的电压下降，这时电力系统输出的电能质量逐渐变劣，这不仅对负载的工作不利，而且直接威胁整个电力系统的稳定运行。
因此，发电机与电力系统并列运行以后，如何调节发电机输出的无功功率？尤为重要。
首先，我们分析发电机与电力系统并列后空载运行的状况。
空载运行时，发电机中没有电枢反应，空载电动势和系统电压相等，定子绕组中无电流，这时的励磁电流为正常励磁电流；当增大励磁电流时，空载电动势增大，由于系统电压不能改变，定子绕组出现电压差，这个电压差使定子产生电流，这个电流在相位上要滞后于电压差90°，同时也滞后于系统电压，就是说此时发电机向电力系统输出了电感性无功功率，这种状态为过励状态（励磁电流超过正常励磁的电流）；当调节励磁电流使它小于正常励磁时，空载电动势小于系统电压，定子绕组又出现一个电压差，该电压差使定子产生电流，而这个电流在相位上比系统电压越前90°，此时发电机向电力系统输出了电容性无功功率，这种状态为欠励状态。
同步发电机组戴维南等值模型
同步发电机组戴维南等值模型任洪林;张磊;邬桐;孟斌【摘要】为了解决电网机电暂态仿真中利用高阶发电机实用模型和梯形法而引起的机网方程“维数灾”和迭代求解问题,基于戴维南等值原理,利用梯形积分法建立了线性发电机组的离散时域d-q轴和x-y轴戴维南等值模型.使得在仿真中发电机可以选择高阶实用模型,而不影响机网方程的维数.该模型在一段时间内与原发电机组模型等值,而非一个积分步长,从而减少了修正模型的计算量.功角计算取决于相应变量的过去时间值,从而解决了利用梯形法求解机网方程所造成的迭代求解问题.仿真结果表明,模型具有较高的仿真精度和数值计算稳定性.【期刊名称】《哈尔滨理工大学学报》【年(卷),期】2016(021)001【总页数】4页(P62-65)【关键词】机电暂态仿真;戴维南等值模型;同步发电机组;数值仿真【作者】任洪林;张磊;邬桐;孟斌【作者单位】哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院,黑龙江哈尔滨150001;国网重庆市电力公司经济技术研究院设计中心,重庆401121;哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院,黑龙江哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】TM712系统的等值方法可以极大地降低仿真方程的维数,减少仿真计算量,在电网暂态仿真中得到了广泛的应用[1-8]．这些方法将包含多台发电机组的外网络等值成一台发电机．其等值精度受到诸如发电机运行方式等因素的影响[4]．根据电网暂态过程的不同阶段,选择不同阶次的发电机模型和网络模型,也是降低仿真方程维数、提高仿真效率的重要方法[9-10]．这一方法的关键问题是如何准确甄别系统暂态过程处于何种阶段以及如何实现各种模型的合理转换．文[11-14]的研究结果表明:选择不同阶次的发电机模型对电网暂态仿真结果有较大的影响;模型阶次越高,暂态仿真结果越接近实际暂态过程．然而高阶发电机模型也可能造成仿真方程的“维数灾”[15-16]．为此,本文利用戴维南等值原理,研究了发电机组的等值问题．在系统小扰动条件下,首先建立发电机机端电压与电流的积分关系式,而后利用梯形积分法建立了发电机组的离散时域d-q轴与x-y轴的戴维南等值模型．与现有的发电机组离散时域等值模型相比[17-19],该模型的变量数少,且在一个时间段内与原发电机组等值,而非一个积分步长．减少了修正模型的计算量．利用该模型对电网进行暂态仿真,可以避免由于采用梯形法带来的机网方程的迭代求解,同时也可以将用于稳态电网分析的等值方法应用于暂态仿真之中．发电机组主要由同步发电机、励磁调节系统、原动机及调速系统组成．选择文 [20]提供的3型五阶发电机模型、1型四阶励磁调速系统模型和1型一阶汽轮机及调速器系统模型为例,讨论发电机组戴维南等值模型的建立方法．若无特殊说明,文中所用符号均采用文 [20]之规定．在系统小扰动时,选择发电机组输入变量xb=[Id,Iq,Vt,Pe]T,输出变量y=[E″q,E″d,δ]T,则发电机组可用下列线性状态方程描述:式中为发电机组内部状态向量;F=[ωref,vref,ωB,Efd0]T为发电机组内部激励源向量;A、Bb、BF和C为状态方程的常系数矩阵．设系统小扰动起始时间为t0=0时刻,则式(1)的解析解可以写成两项和的形式:式中:式(4)中:x(0)为状态变量的初始值．与之相对应,发电机组输出变量y亦表示为两项和的形式:式中:式(8)中:式(6)反映了发电机组外端子输入变量与输出变量的函数关系．因此,式(6)可以视为发电机组的时域戴维南等值模型．利用数值积分法对式(6)进行积分运算,可以建立发电机组离散时域等值模型．取积分步长为T,在时间t=nT时刻,利用梯形积分法对式(6)进行计算,可得:式中:f00(n)=式中:xb(0)为输入变量的初始值．对本文中选择的发电机组模型而言,式(11)有:由式(10)～式(13),可以得:由五阶发电机定子电压方程及式(14)和式(15),可得发电机组机端电压与电流方程为: 式中式(17)即为在nT时刻发电机组的d-q轴离散时域戴维南等值模型．Eq00和Ed00可视为发电机组q轴和d轴等值电势．xqd和xdq可视为发电机组q轴和d轴等值电抗．其等效电路如图1所示．由式(12)和式(16)可见,功角变量δ(n)取决于输入变量xb的过去时间值．对式(17)进行park变换,可得到发电机组x-y轴的离散时域戴维南等值模型,即:式中:式(19)和式(20)可视为发电机组x-y轴的等值阻抗与等值电势．在每一步积分步长的计算中,其等值阻抗与电势需要进行修正．由式(12)可见,利用建立的发电机组等值模型对电网进行暂态仿真时,将涉及卷积计算．随着仿真时间的增大,其计算量将增大．为此,可将仿真时间分成若干段．当完成一段时间的仿真后,可按式(3)重新确定发电机组的初始值,并重新建立发电机组的戴维南等值模型．这一过程称之为修正模型．为减少仿真计算量,可按下式近似选取仿真时间的分割长度T0式中:Nx为发电机组状态变量数．以单机无限大系统为例验证发电机组戴维南等值模型的正确性．线路电导G=0.234 9,电纳B=-3.564 9．发电机组模型选择本文中的文[20]模型．其参数见表1．在初始时刻,发电机处于稳态,其机端电压t=1∠16.135 9,电流=1∠11.86 8．在时间t=3 s时刻,发电机控制参数Vref由1.0改变为1.02．机端电压如图2所示．在图2中,实线为利用PSASP软件的仿真结果,其积分步长T=0.01 s．虚线为利用戴维南等值模型的仿真结果,其积分步长T=0.6 s．图3给出了发电机机端短路的仿真结果．故障发生时间t=3 s,持续时间0.1 s．励磁电压调节器输出上限和下限设为Efdmax=1.5,Efdmin=0.5．在图3中,实线为PSASP仿真结果,其积分步长T=0.01 s．虚线为利用戴维南等值模型的仿真结果,其积分步长T=0.2 s．由图2和图3可见,两种方法的仿真结果基本一致．但利用本文提出的模型仿真,其积分步长远大于利用PSASP软件的积分步长．在上述仿真中,利用PSASP仿真时,在积分步长T=0.1时,仿真结果均发散．基于发电机实用数学模型,利用梯形法,首次提出了发电机组离散时域戴维南等值模型．若发电机组为线性模型,则无论d-q轴还是x-y轴发电机组的离散时域戴维南等值模型为线性模型．提出的发电机组等值模型在一段时间内与原系统等值,而非一个积分步长时间内．这减少了修正模型的计算量．仿真结果表明:模型具有较高的数值计算精度和稳定性．提出的模型建立过程简单,表述形式简洁,具有实用价值．【相关文献】[1] KIM H,JANG G,SONG K.Dynamic Reduction of the Large-scale Power Systems Using Relation Factor [J].IEEE Transactions on Power Systems,2004,1 9(3):1696-1699.[2] OURARI M L, DESSAINT L A, VAN-QUE D. Dynamic Equivalent Modeling of Large Power Systems Using Structure Preservatio n Technique[J]. IEEE Trans on Power Systems, 2006, 21(3): 1284-1295.[3] 胡杰,余贻鑫.电力系统动态等值参数聚合的实用方法[J].电网技术,2006,33(24):26-30.[4] 文俊,刘天琪,李兴源,等.在线识别同调机群的优化支持向量机算法[J].中国电机工程学报,2008, 28(25): 80-85.[5] 黄宇保,王建全.基于ANN和等值发电机模型的快速暂态稳定计算[J].机电工程,2010,27(6):78-82.[6] 李晓辉,罗敏,刘丽霞,等.动态等值新方法及其在天津电网中的应用[J].电力系统保护与控制,2010,38(3):61-66.[7] 翁华,徐政,王兴刚,等.南方电网交直流系统的简化方法[J]. 电网技术, 2012,36(3): 108-112.[8] 宋洪磊,吴俊勇,郝亮亮,等.基于 WAMS 和改进拉普拉斯特征映射的同调机群在线识别[J].电网技术,2013,37(8):2157-2164.[9] 王庆平,陈超英,陈礼义.面向对象的同步发电机自适应暂态模型[J]. 电工技术学报,2002,17(6):87-91.[10]朱旭凯,周孝信,田芳,等.基于电力系统全数字实时仿真装置的大电网机电暂态—电磁暂态混合仿真[J].电网技术,2011,35(3):26-30.[11]吴红斌,丁明,李生虎,等.发电机和负荷模型对暂态稳定性影响的概率分析[J].电网技术,2004,28(1):19-21.[12]许国瑞,王红宇,刘晓芳,等.同步发电机不同实用模型的大扰动特性对比研究[J].中国电机工程学报,2012,32 (24):67-73.[13]许国瑞,汤涌,刘晓芳,等.汽轮发电机不同模型小扰动特性[J].电工技术学报,2013,28(9):302-309.[14]戴家祯.机网暂态过程数值仿真中的同步电机模型[J].电网技术,2000,24(2):25-28.[15]余一平,宋忠鹏,鞠平,等.同步发电机简化模型的等效阻尼系数分析[J].电力自动化设备,2013,33(11):15-20.[16]彭伟,徐泰山.电力系统动态等值中发电机的选择方法[J].电力系统自动化,2010,34(14):48-52.[17]徐英,白雪峰,郭志忠.采用动态多维阶数控制的暂态稳定计算方法[J].中国电机工程学报,2008,28(19):81-85.[18]吴红斌,丁明.用于电力系统暂态稳定仿真的可变步长牛顿法[J].中国电机工程学报,2010,30(7):36-41.[19]江涵, 江全元.一种可变步长的暂态稳定自适应修正牛顿组合算法[J].中国电机工程学报,2011,31(34):105-112.[20]电力统分析综合程序暂态稳定计算用户手册7.0版[M].北京:中国电力科学研究院,2010,6:155-205.。
哈工大电机学教材答案
第一章磁路1-1磁路的磁阻如何计算？磁阻的单位是什么？答：磁路的磁阻与磁路的几何形状（长度、面积）和材料的导磁性能有关，计算公式为R =1，单位：兀匕1-2铁心中的磁滞损耗和涡流损耗是怎样产生的，它们各与哪些因素有关？答：磁滞损耗：铁磁材料置于交变磁场中，被反复交变磁化，磁畴间相互摩擦引起的损耗。
经验公式P h二C h fB；V。
与铁磁材料的磁滞损耗系数、磁场交变的频率、铁心的体积及磁化强度有关；涡流损耗：交变的磁场产生交变的电场，在铁心中形成环流（涡流），通过电阻产生的损耗。
经验公式p h' c Fe f 1.3B：G。
与材料的铁心损耗系数、频率、磁通及铁心重量有关。
1-3图示铁心线圈，已知线圈的匝数N=1000,铁心厚度为0.025m （铁心由0.35mm的DR320硅钢片叠成），叠片系数（即截面中铁的面积与总面积之比）为0.93，不计漏磁，试计算：（1）中间心柱的磁通为7.5 10上Wb，不计铁心的磁位降时所需的直流励磁电流；（2）考虑铁心磁位降时，产生同样的磁通量时所需的励磁电流。
解：寫磁路左右对称.可以从中间轴线分开，只考虑右半磁路的情况：铁心、气隙截面 A =A. = 0.025 1.25 10 - 0.93m2=2.9 10 - m2（考虑边缘效应时，通长在气隙截面边长上加一个气隙的长度；气隙截面可以不乘系数）气隙长度丨乂 = 2: =5 10 ^m铁心长度丨二7.5-1.25 卜 2 • 5 -1.25 -0.025 2cm =12.45 10 ^m①7 5汉10 °铁心、气隙中的磁感应强度 B = B 厂T =1.29T°2A 2X2.9 況10（1）不计铁心中的磁位降：B r 1 29气隙磁场强度H 7Am=1.0106A「m°血4兀心0='6 4磁势F| =F . = H .丨.=1.0 10 5 10 A =500 AF I电流I = 0.5 AN（2）考虑铁心中的磁位降：铁心中B =1.29T 查表可知：H =700 A m铁心磁位降F Fe=H 丨=700 12.45 10，A=87.15AF] =F • F Fe=500 A 87 .15 A =587 .15 AF|0.59 AN1-4图示铁心线圈，线圈A为100匝，通入电流1.5A，线圈B为50匝，通入电流1A，铁心截面积均匀，求PQ 两点间的磁位降。
大型同步发电机内全流场数值计算与分析
关键词 ：同步发 电机 ； 向通风沟 ； 径 流场 ； 数值分析
中图分 类号：Ｔ ３ １ Ｍ ４ 文献标识 码 ：Ａ 文章编号 ：１０ ０ ２—１６ （０ ７ ０ ０ ０ ０ ６３ ２０ １２— １９— ３
Ｎｕ ｅ ｉａ ａ ｃ ｌｔｏ ｎ ｎ ｌｓｓｏ ｏ ｅ ｆｕ ｄ ｍ ｒｃ ｌｃ ｌｕ ａ ｉ ｎ ａ ｄ ａ ａｙ ｉ ｆｗｈ ｌ ｉ ｌ ｉ ｌ ｎ ｉ ｅ ｌｒ ｅ—ｃ ｐ ｃｔ ｓ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓ ｇ ｎ ｒ ｔ ｒ ｆｅｄ ｉ ｓｄ ａ ｇ — ａ ａ ｉ ｙ ｃ ｒ ｎ ｕ ｅ ｅ ａ ｏ ｙ
０ 引言
伴随着大型同步发电机的单机容量的不断增 加， 电机 的 发热 量 也 随 之加 大 。设 计 人 员必 须 采
用 相应 冷却 方式 有 效 地 降低 电机 的温 升 ， 以提 高
计 进行了 讨。 算 探
பைடு நூலகம்
ｌ 定子径 向通风沟内流场的数学模型
流体流动要受物理守恒定律 的支配 ， 基本 的 守恒定律包括： 质量守恒定律 、 动量守恒定律 及能 量守恒定律。如果流动处于紊流状态 ， 系统还要 遵守附加的湍流运输方程。控制方程是这些守恒
定律 的数 学描述 ｊ 。 １ １ 流场 控制方 程 ．
电机运行的可靠性¨ 。在采用 空气 冷却的大型 Ｊ 同步发电机 中， 流场计算是电机内温度场、 热应力 场计算 的基 础 ， 电机 内部 复 杂 的热 现象 分 析 和 温 度 场计 算 的准确性 很 大程度 上取决 于 电机 内部冷
却 介质 流场 计 算 精度 。然而 电机 在稳 态 运行 中 ，
１１１ 质量 守恒 方程 ．．
由于电机结构 的复杂性及其 内部转子 的旋转作 用 ， 内部冷却介质流动非常复杂 ， 其 流场计算具有 相当地难度 。因此 ， 电机 内流场计算对大型同步 发 电机 的发热 冷却 具 有重要 的研究 意义 。 从计算流体力学理论 出发 ， 根据流场通用控 制方程 ， 建立了电机内流场数学模型 ， 进而计算出 电机 内部流体流速 ， 为研究电机通风发热的准确
电机学_哈尔滨工业大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
电机学_哈尔滨工业大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.交流绕组采用短距与分布后，其基波磁动势将（）。
参考答案:减小2.在忽略电机铁心磁压降的情况下，整距线圈的气隙磁动势的分布波形是（）。
参考答案:矩形波3.在绕组电势的计算公式E1=4.44fNkw1ϕ1中，E1指的是绕组电势的（）。
参考答案:有效值4.某三相双层叠绕组，2p=4, Q=36, 支路数a=1，y1=8，则该绕组的绕组因数为（）。
参考答案:0.9455.某4极36槽交流电机，绕组节距为8，则该绕组的节距因数为（）。
参考答案:0.9856.在绕组电势的计算公式E1=4.44fNkϕ1中，ϕ1指的是（）。
参考答案:每极磁通7.某4极交流电机，转速为1200r/min，则定子绕组感应电动势的频率为（）。
参考答案:40Hz8.变压器接（）负载时，其电压调整率可能为零。
参考答案:电阻电容性9.变压器负载为阻感性负载，负载增加时，副边电压将（）。
参考答案:降低10.一台变压器，空载电压为220V，带负载时的输出电压为210V，则此时变压器的电压变化率为（）。
参考答案:4.55%11.在变压器中，为了得到正弦感应电动势，当铁心饱和时，变压器空载电流呈（）。
参考答案:尖顶波12.一台额定频率为50Hz的电力变压器，接于60Hz、电压为此变压器的额定电压的电网上运行，此时变压器磁路饱和程度（）。
参考答案:变小13.变压器空载运行时，一次侧端电压主要是和（）平衡。
参考答案:主电势14.变压器变比是指（）。
参考答案:一次、二次侧绕组匝数之比15.变压器中的励磁电阻Rm反映的是（）。
参考答案:铁耗16.如果将变压器的铁心抽出，励磁电抗将（）。
参考答案:变小17.变压器的变比可看作是额定线电压之比。
参考答案:错误18.在直流电机中，换向器的运动形式是（）。
参考答案:与电枢绕组一起旋转19.在直流发电机中，电枢绕组中的电流是（）。
参考答案:交流电20.在直流发电机中，换相器的作用是（）。
哈工大历年电机学试卷及答案
哈工大2007年秋季学期电机学I 试题题号一二三四卷面成绩平时成绩实验成绩总分分数评卷人一. 填空题(每题2分，共10分)1．直流电动机常用的调速方法有：控制和控制。
2．变压器负载运行时，次电流的大小决定着次电流的大小。
3．削弱齿谐波电动势的方法有、以及其它措施。
4．单相绕组的磁动势是磁动势；对称三相绕组的磁动势为磁动势。
5．三相感应电动机的调速方法有：改变转差率调速、调速、调速。
第1 页（共7 页）班、学号姓名本题得分二. 选择题(每题2分，共20分，直接填在括号内。
)1. 直流电机电刷处在几何中性线上，当磁路不饱和时的电枢反应是( )A.交轴电枢反应B.直轴去磁C.交磁和直轴去磁D.直轴加磁2. 若他励直流发电机额定点时转速升高20%，则空载时发电机的端电压将升高( )A.小于20%B.20%C.大于20%D.40%3. 有一台两极绕线式感应电动机要想把转速调高，采取下列哪一种调速方法是可行的( )A.变极调速B.转子中串入电阻C.变频调速4. 一台直流发电机，其电枢绕组内的电流为( )A.直流电流B.交流电流C.正弦电流5. 设感应电动机定子旋转磁动势的转速为n1, 转子电流产生的旋转磁动势相对定子的转速为n2, 则( )A. n2＞n1B. n2＜n1C. n2＝n16. 当采用短距绕组同时削弱定子绕组中的五次和七次谐波磁势，下列那一种绕组是我们应该选用的( )A.绕组跨距为（4/5）τB.绕组跨距为（6/7）τC.绕组跨距为（5/6）τ7. 欲使变压器的ΔU =0，那么负载性质应为( )A.电阻电感性负载B.纯电阻负载C.纯感性负载D.电阻电容性负载8. 变压器制造时，硅钢片接缝变大，那么此台变压器的励磁电流将（ ）A.减小B.不变C.增大D.不确定9. 深槽和双笼感应电机的共同特点是( )A.改善运行特性B.改善起动特性C.提高效率10. 变压器一次侧阻抗为1Z ，二次侧阻抗为2Z ，变比为12()a a N N =，则折算到二次侧的等效阻抗为( ) A.2121Z Z a + B.2211Z aZ + C.212Z Z a + D.221Z a Z +三、论述及画图题(每题4分，共20分)1．试简述抑制谐波电动势中一般高次谐波的方法。
同步发电机并网时有功调节和静态稳定
直接控制原动机输入功率
通过调节原动机的输入功率，可以实 现对发电机有功功率的直接控制。
改变发电机的内阻抗
自动发电控制（AGC）
利用自动控制系统，根据电网负荷需 求和发电机组状态，自动调节发电机 组的输出功率。
通过改变发电机的内阻抗，可以影响 发电机的功角和有功功率输出。
有功调节的策略
1 2
基于功率偏差的调节
水电并网系统
在水电并网系统中，水流量的变化也会导致有功输出的波动，进而影响同步发电机的静 态稳定性。同样地，通过优化控制策略和调节器设计，可以提高水电并网系统的静态稳
定性。
05
结论与展望
研究结论
01
本文通过理论分析和实验验证 ，深入研究了同步发电机并网 时有功调节和静态稳定性的关 系。
02
研究结果表明，有功调节对同 步发电机的并网稳定性具有重 要影响，合理的有功调节策略 可以有效提高并网稳定性。
02
同步发电机并网有功调节
有功调节的原理
同步发电机并网后，其有功功 率的输出受到原动机输入功率、 发电机内阻抗和电网负荷需求
的影响。
有功调节主要是通过改变原 动机的输入功率，或者改变 发电机的内阻抗来实现有功
功率的输出控制。
有功调节过程中，发电机的功 角、转速和电压等参数也会相
应发生变化。
有功调节的方法
电力系统的功率传输能力
电力系统的功率传输能力越强，静态稳定性 越好。
电力系统的阻抗
电力系统的总阻抗越大，静态稳定性越差。
发电机组的电动势
发电机组的电动势越强，静态稳定性越好。
负荷的特性
负荷的特性也会影响静态稳定性，特别是大 容量负荷的投切。
提高静态稳定性的措施
同步发电系统的稳定性研究
同步发电系统的稳定性研究同步发电系统指的是由许多发电机组成的复杂系统，这些发电机通过给电网供电实现电力传输和分配。
同步发电系统的稳定性是指其在外部扰动的情况下，回到平衡状态的速度和稳定性。
在电网中，复杂的干扰和负荷变化会对同步发电系统的稳定性造成影响，因此研究同步发电系统的稳定性具有重要的理论和实际意义。
同步发电系统的稳定性可以通过许多方法进行研究。
首先，可以使用数学模型对同步发电系统进行建模，从而预测其稳定性。
这种方法可以使用电气方程和控制方程等几种方法，从而计算出系统中不同发电机之间的相互关系。
其次，可以使用计算机仿真技术来模拟同步发电系统的稳定性。
这种方法可以使用模拟软件，如PSLF、ETAP等，对同步发电系统进行仿真。
这样可以对不同情况下的系统稳定性进行仿真计算，评估其稳定性，并且探讨如何改进。
最后，可以使用实验方法来验证同步发电系统的稳定性，这种方法主要是要进行实验测试，统计数据，并进行数据分析。
这种方法可以模拟不同的负载和干扰条件，以验证同步发电系统在不同环境下的稳定性。
值得注意的是，研究同步发电系统的稳定性是一个非常复杂的过程。
在实践中，人们不仅需要研究电气方程和控制方程等理论问题，还需要考虑安全、经济和环境等多个方面。
此外，在电力系统中，由于负荷和干扰等原因，同步发电系统可能会运行在临界状态之间，这会对系统的可靠性和稳定性产生很大的影响。
因此，在进行同步发电系统的稳定性研究时，还需要注意危险情况的相关问题。
总之，同步发电系统的稳定性研究是一个非常重要的工作，这涉及到国家经济和社会发展的问题。
如何保证同步发电系统的稳定性以及如何实现电力传输的高效和安全是电力领域亟待解决的问题。
因此，我们应该进行更多的研究和探讨，不断改进和提升同步发电系统的稳定性。
发电机稳态与暂态性能研究
发电机稳态与暂态性能研究随着电力需求的不断增长，发电机在电力系统中的地位显得尤为重要。
发电机的稳态与暂态性能直接影响到电力系统的运行和稳定性。
因此，对发电机的稳态与暂态性能进行深入研究具有重要意义。
本文将就发电机稳态和暂态性能进行探讨。
一、发电机稳态性能研究1. 发电机的基本原理与结构发电机根据能量转换的方式可以分为燃机发电机、水轮机发电机和风力发电机等。
不同类型的发电机在结构上存在一定差异，但其基本原理是相同的，即通过磁场与电场的相互作用产生电能。
2. 发电机的稳态特性分析稳态是指发电机在特定工况下的运行状态，包括电压、电流、功率等参数的稳定性。
发电机的稳态特性主要通过电磁拖曳特性、电压稳定性、负载特性等指标来进行分析和评估。
3. 稳态特性评估方法对于发电机的稳态特性评估，常用的方法包括动态等值法、计算机仿真法以及实际测试法等。
这些方法可以通过对发电机的运行状态进行监测和分析，评估发电机在不同负载和故障情况下的稳态性能。
二、发电机暂态性能研究1. 发电机的暂态特性分析暂态是指在电力系统中出现的瞬时变化，如故障、负荷突变等。
发电机的暂态特性在这些变化发生时，承受和响应外界冲击的能力。
对于发电机的暂态特性分析，主要关注其电磁特性、电力特性以及机械特性的响应。
2. 暂态性能评估方法常用的发电机暂态性能评估方法包括暂态稳定分析、动态仿真分析和实际故障测试等。
这些方法可以通过模拟和实际测试的手段来得到发电机在暂态变化下的响应情况和可靠性评估。
三、发电机稳态与暂态性能研究的应用意义发电机稳态与暂态性能研究可以用于电力系统的规划、运行和维护等方面。
具体应用包括：1. 发电机选型与配置通过稳态与暂态性能研究，可以确定合适的发电机类型和配置，以满足电力系统对电能的需求，并提高系统的稳定性和可靠性。
2. 系统运行与调度稳态与暂态性能研究可以为电力系统的运行和调度提供准确的参考，预测和响应电网的负载变化和故障情况，保持系统的平稳运行。
哈尔滨理工大学自动控制原理课后习题
哈尔滨理工大学自动控制原理课后习题1.对于一个开环控制系统，若它的传递函数为G(s)=1/(s+2)，求其单位阶跃响应的表达式，并计算出系统的峰值时间、上升时间、稳态误差和最终值。
2. 对于一个闭环控制系统，其传递函数为G(s) = 10/(s+1)，控制器的传输函数为H(s) = kp，求出kp为多少时系统才能达到稳态。
3.若一个系统的传递函数为G(s)=1/(s^2+6s+8)，计算出系统的阻尼比、自然频率和峰值增益。
4. 一个二阶过阻尼系统的阻尼比为1，自然频率为10rad/s，计算该系统的传递函数，并画出其单位脉冲响应曲线。
5.对于一个比例控制器，其开环传输函数为G(s)=k，若期望输入为r(t)=2t，求出系统的闭环传输函数以及稳态误差。
6. 对于一个比例-积分控制器，其开环传输函数为G(s) = kp/s，若期望输入为r(t) = 3，求出系统的闭环传输函数以及稳态误差。
7. 对于一个比例-积分-微分控制器，其开环传输函数为G(s) =kp(1 + 1/s + Ts)，若期望输入为r(t) = 5sin(t)，求出系统的闭环传输函数以及稳态误差。
8.一个一阶系统的传输函数为G(s)=1/(s+1)，要求系统的最大超调量不超过20%，求出最佳的比例系数。
9.一个系统的开环传输函数为G(s)=100/(s+1)(s+5)，要求系统的稳态误差小于0.02，求出最佳的积分时间。
10.一个系统的开环传输函数为G(s)=10/s(s+2)，要求系统的超调量小于5%，求出最佳的比例系数和积分时间。
以上只是部分习题，希望对大家复习自动控制原理课程有所帮助。
掌握了这些习题的解答方法，可以更好地理解和应用自动控制原理的知识。
5第五篇--交流同步电机
25
第十七章 同步发电机的基本理论
第一节 同步发电机的运行方式
一、同步发电机的空载运行
图17-3 同步电机空载时的相量图 哈尔滨理工大学
26
第十七章 同步发电机的基本理论
第一节 同步发电机的运行方式
二、同步发电机的负载运行与电枢反应
同步电机负载运行
同步电机带上三相对称负载后，三相电枢绕组中将流过三相 对称电流，此时电机内部除转子磁动势外，电枢绕组三相电流还 将产生电枢磁动势，电枢磁动势将产生电枢磁场，其基波为一以 同步速度旋转的磁动势和磁场，与转子主极磁场保持相对静止。 所以，同步电机负载运行时，气隙内的合成磁场是由主极磁动势 和电枢磁动势共同作用产生的。
二、同步发电机的负载运行与电枢反应
电枢反应 I a 与 E0 同相（ 0
定子绕组电动势、电
流和磁动势的空间矢量图 如右图所示，此时电枢反 应表现交磁作用，电枢磁 动势是一个交轴磁动势：
0 ）
哈尔滨理工大学
30
第十七章 同步发电机的基本理论
第一节 同步发电机的运行方式
二、同步发电机的负载运行与电枢反应
32
第十七章 同步发电机的基本理论
第一节 同步发电机的运行方式
二、同步发电机的负载运行与电枢反应
电枢反应 I a 滞后 E0 90 相位（ 0 = 90 ）
由相量—矢量图可以看出，此
时电枢反应表现去磁作用，电枢磁
动势是一个直轴去磁磁动势：
Fa ( 0 90) Fad
哈尔滨理工大学
第二节 隐极同步发电机的分析方法
二、计磁路饱和
汽轮发电机主极磁动势分布如图17-10所示
图17-10 汽轮发电机主极磁动势分布 哈尔滨理工大学
同步电机的稳态分析.pptx
第二节 同步发电机的 空载和负载运行
一、同步发电机的空载运行——空载特性 二、同步发电机的负载运行——电枢反应
2019-9-18
感谢你的欣赏
18
一、同步发电机的空载运行
同步发电机被原动机拖动以同步转速旋转，励磁绕组通 入直流励磁电流，电枢绕组开路或电枢电流为零的情况。
B
紫色为流入 红色为流出
激磁电动势的有效值 E0 4.44 fN1kw10
2、空载特性
在同步转速下，激磁电动势E0与励磁电流 If 之间的 关系曲线E0= f ( If )，称为同步电机的空载特性。
E0,Φ0 E0
UNΦ
空载额定电压时 主磁路饱和系数
k
If0 I f0
E0 U N
气隙线 空载特性 E0= f ( If )
2、电动势的大小
三相定子绕组对称，因此三相电动势大小相等，
相位互差120°电角度。
设 Em为相电动势幅值，A相初相角为0°，则：
eA Em sin t
eB Em sin(t 120 )
eC Em sin(t 240 )
2019-9-18
感谢你的欣赏
12
3、电动势的频率 当p＝1，转子转一周，电动势交变一次； 当p对极，转子转一周，电动势交变p次； 若转子每分钟转速为n，电动势频率为 f pn
2019-9-18
感谢你的欣赏
16
六、同步电机的额定值
1、额定容量SN (或额定功率PN ) ：额定运行时电机的 输出功率。
同步发电机SN (kVA)或PN (kW)；同步电动机PN (kW)； 同步补偿机SN (kvar)。
2、额定电压UN：额定运行时定子绕组的线电压，单位为伏(V)。 3、额定电流IN：额定运行时定子绕组中的线电流， 单位为安(A)。
【哈尔滨理工大学电路精品课件】第九章_正弦稳态电路的分析_Green电路9
Iª
U
+
S-
R1
jωL •• 1
jωC •
I1 R2
I2
0
I1 I
U S
I2
U 10
哈尔滨理工大学 王竹萍
ª ª
I2
设 U S = 100∠0°V 求得 I = 0.60∠52.30°A
I1 = 0.57∠69.97° A
I2 = 0.18∠ − 20.03° A
U10 = 182.07∠ − 20.03°V
上页 下页 返回 5
Iª
+
U -
Z
Z =R+jX 阻抗三角形 Z = Z ∠ϕZ ,
|Z|
ϕZ R
X
R = Z cosϕZ , X = Z sinϕZ
Z = Z ∠ϕZ |Z|=
Z =R+jX
R2
+
X
2
,ϕZ
=
arctan
X R
一端口内仅含单一元件R、L或 C, 其对应阻抗为：
ZR
=
R, ZL
=
jωL, ZC
例 绘出电路的相量图。
Iª +U R - + U L -
U+-
R
jωL +
1 jωC
U- C
U = U R + U L + UC = ZRI + ZLI + ZC I
以
• U
IU•为C 参U• L考相量
•
ϕ
I
设I = I∠0°
• UR
• I
• UR
• UR ϕ >0
• U
ϕ • UL
• UC
同步发电机 稳态转矩计算
同步发电机稳态转矩计算
同步发电机是一种常见的发电设备，它通过机械能转换为电能。
在使用同步发电机时，稳态转矩是一个重要的物理量，它反映了发电机的稳定性和工作效率。
稳态转矩是指同步发电机在稳定运行时所产生的转矩大小。
具体来说，它是发电机在负载变化或电网故障等情况下保持稳定转速所需的驱动力。
稳态转矩的大小取决于发电机的设计参数和工作条件。
为了计算同步发电机的稳态转矩，我们需要考虑一些关键因素。
首先，需要了解发电机的气隙磁密和定子绕组的电流。
这两个因素决定了发电机产生的磁场强度和磁场分布。
其次，需要考虑发电机的转子和定子之间的电磁耦合关系。
最后，还需要考虑发电机的机械结构和负载特性。
通过对这些因素的分析和计算，我们可以得到同步发电机的稳态转矩。
稳态转矩的计算可以帮助我们评估发电机的性能和适应性，从而优化发电系统的运行。
需要注意的是，在计算稳态转矩时，我们需要考虑各种因素的相互影响和复杂性。
因此，需要借助计算机模拟和数值计算的方法来进行精确的计算。
同步发电机的稳态转矩是一个重要的物理量，它反映了发电机的稳定性和工作效率。
通过合理的计算和分析，可以评估发电机的性能，
并优化发电系统的运行。
最终，实现高效、稳定的电力供应。
同步发电机稳定性分析
【摘要】发电机的稳定问题，在我国是按照静态、暂态、动态划分的，同步发电机在运行中经受微小的扰动后，若能够自动保持同步运行，则说明该机具有静态稳定运行的能力。
运行中的发电机负荷有时也会发生大的变化，这会对发电机产生大的扰动，此时发电机能否保持同步运行就是属于暂态和动态的问题了。
【关键词】发电机；静态稳定；暂态稳定；动态稳定同步发电机在运行中除负荷有缓慢或微小的变化外，突变也会时有发生，这会对发电机产生大的扰动。
现将发电机的静态稳定、暂态稳定、动态稳定做一简要的分析。
一、静态稳定电力用户中的用电负荷随时都在发生变化，造成电力负荷也会随之波动，对发电机而言，几乎能够立即适应负荷的变化；但对于原动机来说，由于受到调速机构灵敏度的限制和时滞等，却不能立即适应这种这种变化。
此时发电机应能承受这种扰动，迅速恢复同步稳定运行，这是电力系统维持正常生产的基本条件。
下面用功角特性分析发电机稳定性。
设原动机输入的功率为p1，在发电机的功角特性曲线上，对应于p1可能有两个平衡点a 和b（见图1），其对应的功角为δa和δb。
但实际上只有在a点才能实现稳定运行。
因为在a点运行时，若负荷波动引起有功率有微量的减少，发电机转速则加快，功角将变为δa+△δa=δa’，发电机的功率随之增加△pa，其工作点波动到a’。
但此时气门开度未变，原动机输入的功率并不会因δ角变化而改变。
因此，功角虽有微小变化，输入功率仍保持在p1值。
发电机有功负荷减少的结果，破坏了发电机与原动机之间的转矩平衡，并且发电机的电磁转矩超过了原动机输入的转矩，剩余转矩△m〈0，故对发电机转轴起制动作用，使发电机转速减慢，引起功角δ向减小的方向移动，一旦扰动消失，发电机便回到a点运行。
同理，如果负荷波动使有功功率微量的增加，剩余转矩△m〉0，则使发电机转速加快，使功角δ向增大的方向移动，最后发电机也回到a点运行，因此a点是能实现稳定运行得点。
而b点则不同，当功角增加△δb时却带来发电机的功率减少。
电机学_哈尔滨工业大学2中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
电机学_哈尔滨工业大学2中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.在磁路中，与电路中的电流作用相同的物理量是（）。
答案:磁通2.对于降压变压器，一次绕组的匝数（）二次绕组的匝数。
答案:大于3.直流电动机电枢绕组导体中电流为（）；定子励磁绕组中电流为（）。
答案:交流，直流4.有一个三相电机，2p=8，Q=18，则该电机的槽距角为（）。
答案:80°5.设感应电动机定子旋转磁动势的转速为n1, 转子电流产生的旋转磁动势相对定子的转速为n2, 则（）。
答案:n2＜n16.同步发电机的额定功率指（）。
答案:电枢端口输出的电功率7.一台额定条件下工作在 220V/50Hz 的单相变压器，错接在220V/60Hz的交流电源上，则额定负载时的主磁通会( )。
答案:变小8.直流电机电刷处在几何中性线上，当磁路不饱和时的电枢反应是（）。
答案:交轴电枢反应9.一台50Hz三相感应电动机的转速为580r/min，该电机的极数和同步转速为（）。
答案:10极，600r/min10.已知一台凸极同步发电机的Id = 9A、Iq = 12A，则电枢电流大小为（）。
答案:15A11.单相变压器变比为10，在低压端作空载试验测得空载损耗为20W，若在高压端作空载试验，则空载损耗应为( )。
答案:20W12.在交流电机中，绕组节距的选择原则是（）。
答案:与极距接近13.一台直流发电机，由额定运行状态转速下降为原来的30%，而励磁电流及电枢电流不变，则（）。
答案:仅Ea下降30℅14.并网运行的同步发电机，依靠调节（）来调节无功功率。
答案:励磁电流15.改变三相感应电动机转向的方法是（）。
答案:改变定子绕组中电流的相序16.一台三相变压器，SN=750kVA，U1N/U2N=10000/400V，Y/d联结，则该变压器的变比为( )。
答案:14.417.感应电机负载工作时，相当于一台变压器工作在（）状态。
答案:电阻性负载18.有一个三相双层叠绕组，2p=4，Q=36，绕组节距y1=8，如果将y1增大为10，则该绕组的节距系数（）。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
隐极式
（Salient-pole）
旋转磁极式
凸极式
（Cylindrical-Rotor）
6.1 同步电机的基本结构和运行状态
二、同步电机的运行状态
电动机——把电能转换为机械能 补偿机——没有有功功率的转换，只发出或吸 收无功功率 发电机——把机械能转换为电能 同步电机运行状态，主要取决于定子合成磁 场与转子主磁场之间的夹角δ，δ称为功率角
E0 与 I 同相时
a) 定子绕组电动势、电流和磁动势的空间矢量图
Ff
A
Z
B0
Y
A相轴线
ns
ns
B
N
S
C
X
Fa
E0 与 I 同相时
b) 时间矢量图
E 0C 0A
IC
1
0 0 时间参考轴 IA
0C
E 0A
IB
0B
E 0B
E0 与 I 同相时
(6—19)
所以
(6—20)
因为短路试验时磁路为不饱和，所以这里的 E0(每相值)应从气隙线上查出，如图6—25所示，求 出的Xd值为不饱和值。
Xd 的饱和值与主磁路的饱和情况有关。主磁路 的饱和程度取决于实际运行时作用在主磁路上的合 成磁动势，因而取决于相应的气隙电动势；如果不 计漏阻抗压降，则可近似认为取决于电枢的端电压， 所以通常用对应于额定电压时的Xd 值作为其饱和值。 为此，从空载曲线上查出对应于额定端电压UN 时的 励磁电流If0，再从短路特性上查出与该励磁电流相 应 的 短 路 电 流 ， 如 图 6—26 所 示 ， 这 样 即 可 求 出 Xd(饱和)
返回
凸极同步发电机的向量图
0
Iq
E0
0
j I d Xq
j Id X d
U
Id
I Ra
返回
I
0角的确定
E0
j I d ( Xd Xq )
Iq
0
j I Xq
I Ra
EQ
I
Id
பைடு நூலகம்返回
凸极同步发电机的等效电路图
Xq
Rs
I
U
返回
凸极同步电机电枢反磁通及所经磁路及磁导
返回
同步电机的空载磁路
0
f
返回
同步电机的空载特性
E0 , 0
空载特性
气隙线
U N
UN
o
If0
I f ,F
返回
双反应理论
d轴
q轴
d轴
d
q
a
双反应理论
Faq Fa
N
S
0
双反应理论
baq
Baq1
bad
返回
隐极同步发电机的向量图
0
a
E0
j I Xa
90
( )
ad ( ad )
aq ( aq )
( )
(6—6)
将式(6—6)代人式(6—5)，可得 (6—7) 式中，Xs称为隐极同步电机的同步电抗，Xs=Xa+Xσ，它 是对称稳态运行时表征电枢反应和电枢漏磁这两个效应的一 个综合参数。不计饱和时，Xs是一个常值。 图6—15a和b表示与式(6—5)和式(6—7)相对应的相量 图，图6—15c表示与式(6—7)相应的等效电路。从图6—15c 可以看出，隐极同步发电机的等效电路由激磁电动势和同步 阻抗Ra+jXs串联组成，其中E0表示主磁场的作用，Xs表示电 枢反应和电枢漏磁场的作用。
6.1 同步电机的基本结构和运行状态
三、同步电机的励磁方式
直流励磁机励磁——直流励磁机通常与同步发电机
同轴，采用并励或他励接法。
如图6—8所示 静止式——如图6-9 整流器励磁————
旋转式
6.1 同步电机的基本结构和运行状态
四、额定值
额 定 容 SN —— 指额定运行时电机的输辅出功率 额定电压UN ——指额定运行时定子的线电压 额定电流IN ——指额定运行时定子的线电流 额定功率因数——指额定运行时电机的功率因数 额定频率fN —— 指额定运行时电枢的频率 额定转速nN ——指额定运行时电机的转速，即为 同步转速
把功率方程(6—14)除以同步角速度，可得转矩方程
(6—18)
式中，T1为原动机的驱动转矩,Te为电磁转矩,T0为空载 转矩，分别为：
返回
6.6 同步电机参数的测定
一、用空载特性和短路特性确定Xd
空载特性可以用空载试验测出。试验时，电枢开路 (空 载)，用原动机把被试同步电机拖动到同步转速，改变励磁 电流If，并记取相应的电枢端电压U0 (空载时即等于E0，直 到U0≈1.25UN左右，可得空载特性曲线 。
Fa
E0 与 I 不同相时
b) I 滞后 E 0 时的时-空统一矢量图
Ff
0
1
Faq
0
I
E0
Fad
Fa
E0 与 I 不同相时
c) I 超前 E 0 时得时-空统一矢量图
Ff
0
1
Fad
0
Fa
I
E0
返回
6.3 隐极同步发电机的电压方程、相量图和等效电路 一、不考虑磁饱和时 同步发电机负载运行时物理量的关系：
或
相应的矢量图、相量图和F～E间的关系如图6—16a和6— 16b所示。图6-16a中既有电动势相量，又有磁动势矢量。故 称为电动势—磁动势图。
返回
6.4 凸极同步发电机的电压方程和相量图
一、双反应理论
考虑到凸极电机气隙的不均匀性，把电枢反应分成直 轴和交轴电枢反应分别来处理的方法，就称为双反应理论。 凸极同步电机的气隙是不均匀的，极面下气隙较小， 两极之间气隙较大，故直轴下单位面积的气隙磁导λd (λd＝μ0／λd) 要比交轴下单位面积的气隙磁导λq (λq＝μ0／λq) 大很多，如图6—18a所示。 当正弦分布的电枢磁动势作用在直轴上时，由于λd 较大，故在一定大小的磁动势下，直轴基波磁场的幅值 Bad1相对较大。
6.1
同步电机的 基本结构和运行 状态
6.2
空载和 负载时同步发 电机的磁场
第六章 同步电机的稳态分析
6.3
隐极同 步发电机的电 压方程、相量 图和等效电路
6.4
凸极同 步发电机的电 压方程和相量 图
6.5
同步发 电机的功率方 程和转矩方程
6.6 同步电机
参数的测定
6.7 同步发电机的运行特性
6.1 同步电机的基本结构和运行状态
6-9
不计磁饱和时
E ad 和 E aq 可以用相应的负电抗压降来表示
6-10 将式(6-10)代入式(6-9)，并考虑 I I I ， d q 可得
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6-19表示与上式相对应的相量图。 引入虚拟电动势 ，使 可得 6-12 由式6-12相量图如图6-20所示。由图6-20不难确定
短路特性可由三相稳态短路试验测得，试验线路如图624a所示。将被试同步电机的电枢端点三相短路，用原动机 拖动被试电机到同步转速，调节励磁电流If使电枢电流I从 零起一直增加到1.2IN左右，便可得到短路特性曲线，如图 6—24b所示。
0 短路时， 0 90，故 I q 0， I I ，而 d
Ea
E
j I X
U IR a
I
返回
隐极同步发电机的向量（图b ）
E0
I Rs
U
0
I Ra
返回
隐极同步发电机的等效电路
Xs
X
Ra
I
U
返回
电动势-磁动势图
Ff
ka Fa
F
E
j I X
U I Ra
返回
I
由合成磁动势F确定气隙电动势E
E0
空载曲线
E
O
F
F f 或I f
返回
6.2 空载和负载时同步发电机的磁场
一、空载运行 空载运行时，同步电机内仅有由励磁电流所 建立的主极磁场。图6—l0表示一台四极电机空载 时的磁通示意图。从图可见，主极磁通分成主磁 通Φ0和漏磁通Φfσ两部分，前者通过气隙并与定 子绕组相交链，后者不通过气隙，仅与励磁绕组 相交链。主磁通所经过的主磁路包括空气隙电枢 齿、电枢轭、磁极极身和转子轭等五部分。
c) 时-空统一矢量图
Ff
B0 ( 0 )
1
d轴
Fn ( Faq )
I
E0
E0 与 I 同相时
d)气隙合成磁场与主磁场的相对位置
B0
A
Te
B
Y
Z
ns
N
B
S
C
X
Fa
E0 与 I 不同相时
a) I 滞后于 E 0时的空间矢量图
Ff
A
A相轴线
Z