同步电机直流电机知识点整理

同步电机
1. 汽轮机：隐极式（高速，气隙均匀）； 水轮机：凸极式（低速，气隙不均匀）。

2. 时间相量（一相）：E ，U ，I ，φ ；
空间矢量（整个三相电枢或者主极作用）：F,B 。

时空矢量图的前提：时间相量和空间矢量变化频率一致。

3. 发电机：转子磁场超前；交轴分量滞后F f1；-90º<φ<90º ，δ>0。

电动机：定子磁场超前；交轴分量超前F f1；90º<φ<270º，δ<0。

电枢反应决定了能量的传递方向。

4. 过励：去磁作用；电枢电流滞后电流，输出感性无功功率；
欠励：磁化作用；电枢电流超前电流，输出容性无功功率，吸收感性无功功率。

5. 凸极同步发电机的分析方法：双反应理论
6. 隐极s x ：①与转子绕组无关（定子磁场并不切割转子绕组，无相对运动）
②只有定子电流为对称电流（空气隙磁场为圆形旋转磁场）时，Xs 有意义。

7. 漏抗：电枢漏抗和差漏抗 漏磁通（影响U ）：槽漏磁通（集肤效应→铜耗↑）和端部漏磁通（涡流，发热） 8.
①不饱和同步电抗：k
s d I E x x '
0=
=
②空载特性将向下弯曲:磁路存在饱和现象 ③用曲线1和2求出的电抗是不饱和的：在测定短路特性时，由于空气隙中的磁通密度甚低，磁路始终处于不饱和状态（→短路特性曲线是一条直线），曲线1和2处于不同的饱和状态。

④同步电抗：ab
ca U
x
I x N
s
N
s =
=
*
9. 短路比是指空载时使空载电动势有额定值的励磁
电流/短路时使短路电流有额定值时的励磁电流（有额定励磁电流时的短路电流/额定电流）
N
k fk
fo k I I I
I k 0=
=
，（k k 大，s x 小，负载变化时电压
变化小，稳定度高；气隙大，造价高,过载能力大。

）
10. 漏抗σx 测量：①空载特性曲线、零功率曲线→电抗三角形②抽出转子法：比实际值大 保梯电抗p x ：空载特性曲线、零功率曲线。

汽轮机：p x σx ≈；水轮机：p x σx ）（3.1~1.1=
11. 转差率实验：所测得的同步电抗Xd 和Xq 均为不饱和值。

12. 同步电机外特性：在感性负载和纯电阻负载时，外特性下降（电枢反应的去磁作用和漏
抗压降）；在容性负载且内功率因素角超前时，电枢反应的增磁作用和漏抗电压上升引起，外特性可能上升。

电压变化率：%100%0⨯-=
∆N
N
U
U E U
13. 并联运行条件：①发电机频率等于电网频率；②发电机电压幅值等于电网电压幅值；③
发电机的电压相序与电网相序相同；④在并网时，发电机的电压相角与电网电压相角一样。

否则：在发电机绕组中产生环流，引发发电机功率振荡，增加运行损耗，运行不稳。

14. 准确整步法：⑴灯光熄灭法（黑暗法）①若灯光闪烁，表明f 不同②若灯光旋转，表明
相序不同⑵灯光旋转法（可以看出发电机的f 比电网高还是低）①若灯光旋转，表明f 不同
自整步法：操作简单，方便快捷，无复杂装置，但合闸时定子电流冲击稍大，适用与事故状态下的快速并步。

15. 隐极δsin 0X
E S
U P =
；过载能力（最大功率与额定功率之比）N
M sin 1K δ=
（气隙↑
m N s K x ↓→↓→→δ）。

16. 凸极δδsin2q
d 2q d sin 2
0X X X X U U
P X
E S
）
（-+=
，第一项基本电磁功率，第二项附加电磁功
率，只与电网电压U 有关。

Pmax 在45º<δ<90º。

17. ⑴调节原动机输入的机械功率，既改变P （改变δ），也改变Q 。

只改变Q ，调节励磁电流（维持U 不变）。

只改变P ，调节输入功率和励磁电流（维持n 不变）。

⑵有功电流产生的电磁转矩有原动转矩的性质，拖动着转子旋转。

无功电流不产生转矩，电网电压保持不变，电动机端电压也就不变，调节转子励磁电 流只会引起无功电流相应的变化。

18. 同步发电机发出P 时，电枢反应一定存在交轴分量。

19. 静态稳定：
0cos 0>=
∆∆
δδ
δ
S
M M
X
U E d dP P。

图：过原点的反抛物线，左端稳定，右端不
稳定。

⑴短路比：短路比较大时，发电机过载能力较大，负载引起的端电压变化较小，短路比小时，发电机短路电流较小，电压调整率较大，稳定性差；⑵过励/欠励：有功功率相同，过励状态功角小，故稳定性好；⑶轻载/满载：发电机励磁电流相同时，最大电磁功率相同，轻载时功角比满载时功角小，故轻载稳定性好。

20. 同步发电机的V 形曲线向右倾斜，说明输出为纯有功功率时，输出功率增大的同时，必
须相应地增加励磁电流。

21. 不对称运行时，同步发电机的空气隙磁场为一椭圆形旋转磁场。

22. 正序电抗：正序旋转磁场；负序电抗（转子绕组为一短路绕组）：负序旋转磁场，相当
于S=2的异步发电机；零序：脉动磁场，合成磁场为零，数值较小，只产生漏磁通，具有漏抗性质。

X+>X->X0。

零序电阻就是电枢绕组的每相电阻。

23. 两相短路测定负序电抗。

I
I
I *K(3)
*K(2)
*
K(1)>
>。

X
X X
++
=
+
*0
*
-
**
0*K(1)
E I
3；
X
X *-
*
*
0*K(2)
E I
3
+=
+
；
X
**0*K(1)
E I
+
=
24. 磁链不变原则：在没有电阻的闭合回路中，磁链将保持不变。

25. 突然短路：在转子励磁绕组中产生直流分量，抵消定子电流中的对称交变分量所合成的
圆形旋转磁场在励磁绕组中产生的直流磁链，以保持励磁绕组磁链不变。

26. '
d x ：在短路初瞬，由于磁链不变原则，短路电流所产生的电枢反应磁通不能通过转子铁
芯去键链转子绕组，被挤到转子绕组外侧的漏磁路中去了。

定子短路电流所产生的磁通所经路线的磁阻变大，即此时限制电枢电流的电抗变小，使突然短路初始瞬间有较大的短路电流。

这个限制电枢电流的电抗就是直轴瞬态电抗。

（电枢反应的磁通是由三相交流电共同激励产生的。

） 27. '
'd x ：当转子上装有阻尼绕组时，则因阻尼绕组也为闭合回路，它的磁链也不能突然改变。

同理，在短路初始瞬间，电枢磁通将被排挤在阻尼绕组之外。

即电枢磁通将依次经过空气隙、阻尼绕组旁的漏磁路和励磁绕组旁的漏磁路。

这时，磁路的磁阻更大，与之相应的电抗将有更小的数值。

28. 同步电机电抗的大小比较： ⑴不饱和同步电抗>饱和同步电抗：从空载-零功率因数曲线可以看出，磁路不饱和使得曲线下弯，则磁导大，即不饱和同步电抗大；
⑵直轴同步电抗>交轴同步电抗：直轴气隙小，则磁阻小，磁导大，即直轴同步电抗大； ⑶保梯电抗>漏抗：实际零功率因数曲线和理论零功率因数曲线相比，前者的总磁阻大于后者（为了获得同样的气隙磁通，必须加大励磁磁动势），因此前者曲线比后者更下倾一些，由此得出的电抗三角形中代表'σX I N （与σX I N 相对应）的线段要更长一些，故
'σX I N >σ
X I N
⑷直轴瞬态电抗>超瞬态电抗。

因为在考虑有阻尼绕组时，电枢反应磁通被挤到阻尼绕组和励磁绕组之外的漏磁路中，而在无阻尼绕组时电枢反应磁通在励磁绕组外穿过，显然后者大于前者。

⑸交轴瞬态电抗=交轴同步电抗。

因为在交轴上没有励磁绕组。

29. 在不用阻尼绕组而由整块铁芯起阻尼作用的隐极式电机中，气隙均匀，Xd"和Xq"近似相
等。

在有阻尼绕组的电机中，阻尼绕组在直轴所起的作用较在交轴所起的作用为大，故Xq"就较Xd"略大。

30. 0=ψ，短路绕组的轴与交轴重合发生短路（短路电流为纯感性，无直流分量）。

t=T/4
时，最高冲击电流和周期性电流的起始振幅相等。

31.ψ
ψ
=，短路绕组的轴与直轴重合发生短路（短路电流有直流分量，作用是保持短路max
绕组中的磁链不能突变。

其初始值=交流分量初始值）。

t=T/2时，最高冲击电流是周期性电流的起始振幅的2倍。

这时一种最不利的突然短路的情况，它将导致最大可能的冲击电流。

32.在短路故障中，绝大多数是线对中点和线对线的短路，即不对称短路；三相对称短路发
生的几率较小。

直流电机
1. 励磁方式（接线）：⑴他励式，另一个独立的直流电源供给励磁；
⑵自励式①并励，电压相等；②串励，电流相等；③复励，一个串联，一个并联；
积复励：串联绕组与并联绕组产生的磁动势方向相同；差复励：方向相反。

长分接法：先将串联绕组与电枢绕组串联，再与并联绕组并联；短分接法：先并后串。

㈢永磁式。

2.电机的线圈数S=换向片数K=虚槽数Ze；总导体数N=2CNcZ=2NcZe。

单叠绕组：a=p；单波绕组：a=1。

3.直流电机定子绕组中通入直流产生的气隙磁场（不随时间变化的恒定磁场），其分布一般为平顶波；电枢绕组中电流一般是交变的。

4.电刷间的电动势为直流，但电枢导体的感应电动势是交变的。

5.交轴电枢对电机运行的影响：①电枢反应的去磁作用将使每极磁通略有减少（这是由于磁路饱和）；②电枢反应使极面下的磁通分布不均匀。

6.电枢进入极面的磁极极尖为前极尖；电枢离开极面的磁极极尖为后极尖。

发电机：前极尖削弱，后极尖增强；电动机：前极尖增强（电枢反应），后极尖削弱。

7.自励发电机的电压建立条件：①电机磁路有剩磁，磁化曲线有饱和现象；②励磁绕组接法和电枢旋转方向配合正确；最初的微小励磁电流必须能增强原有的剩磁，才能使感应电动势逐渐加大(改变电枢旋转方向和电枢绕组与励磁绕组间的相对连接)；③励磁回路的总
电阻应小于发电机该转速时的临界电阻。

（不同转速将有不同的临界场阻）。

8. 电压建立过程：当电机旋转后，电机中的剩磁会在电机电枢绕组中感应出一较小电压，该电流时并励绕组中流过的电流电压建立过程：当电机旋转后，电机中的剩磁会在电机电枢绕组中感应出一较小电压，该电流时并励绕组中流过的电流，该电流产生的磁场方向应该与剩磁方向相同，使电机磁场相加，这样在电枢绕组中感应出更大的电压，该电压又使励磁电流增加，如此，直至电压回路与磁路回路电压平衡，处于图中磁化曲线与场阻线相交点处，该电流产生的磁场方向应该与剩磁方向相同，使电机磁场相加，这样在电枢绕组中感应出更大的电压，该电压又使励磁电流增加，如此，直至电压回路与磁路回路电压平衡，处于图中磁化曲线与场阻线相交点处。

9. 并励发电机的外特性分析：电流增加段，电流拐点区域，电流下降段。

⑴并励发电机的电压变化率要比他励发电机的大。

⑵它有一个负载电流的最大值，且稳态短路电流并不很大，出现了一个拐点。

这时由于一方面当负载电阻减小，使负载电流增大，端电压下降。

另一方面负载电阻减少后端电压下降，使励磁减少，导致气隙磁通和电枢电动势下降，这会使负载电流有下降的趋势。

因此负载电阻减少对负载电流的影响，可以看成是上述两种因素的综合。

①电流增加段：当端电压较高励磁电流较大时，电机磁路一般处于饱和状态，励磁电流变化对感应电动势影响不大，这时前一种因素占优势，故当负载电阻减小时负载电流将增大；②电流下降段:当电流增大至临界值Icr （拐点）以后，端电压较低励磁电流较小时，电机磁路退出饱和，后一种因素占优势，即端电压下降比负载电阻减少的更快，故当负载电阻减小时负载电流将减小；③当电枢直接短路时，端电压为零，励磁电流为零，电枢电流仅由剩磁电动势产生，因此短路电流不会很大。

10. 并励电动机运行时，磁回路切不可断路，否则“飞车”；（Φ↓至微小剩磁→感应电动势↓→电枢电流↑）
串励电动机运行时，不允许空载运转，也不能带很轻负载。

（励磁电流和电枢电流很小，气隙磁通很小→n ↑，超速导致电机损坏）
11. 负载为轻载时，电动机转速将迅速上升，直至加速到危险的高值，造成飞车；重载时，电磁转矩克服不了负载转矩，电机可能停转，此时电流很大，达到起动电流。

12. 串联励磁电动机接到额定电压不变的交流电源上，不能产生恒定的电磁转矩：因为接到交流电源上时，电流方向改变时，励磁绕组接法和电枢旋转方向配合不一致，使感应电动势逐渐减小，电压不能建立。

13. 直流电动机稳定运行条件：
0<dn
dT （负载为恒转矩负载）
14. 直流电机调速方法：Φ
∆-+-=
e a a a C U
R r I U n 2)(；①调节励磁电流以改变每极磁通；
②调节外施电源电压U ；③电枢回路中引入可调电阻Ra 。

15. 直流电机转向改变方法：⑴他励直流电动机：①改变励磁电流f I ；②调换电动机正负极，改变B 的方向；⑵并励直流电动机：①改变电枢绕组；②改变电枢绕组与励磁绕组间的相对连接。