同步发电机电枢反应
同步电机的电磁关系相关知识讲解
C
F&f A
N
SX
Z
B
Na
电枢反应磁动势 Fa 落后励磁磁动势 Ff ，900 空间电角度，
叫做横轴电枢反应磁动势，横轴电枢反应使合成磁动势 F 与
励磁磁动势 Ff 不在一个方向上，相差一个相角 θ 。
内功率因数角Ψ=900
+j
E. 0A
Y
.
IC
d轴
Na
A
N
ψ I. A
Ff1 F
.
E 0C I.B
同步电机的电磁关系相关知识讲解
要点： 1、时空相-矢量图
2、负载运行时两个旋转磁动势 a.由直流电流产生的励磁磁动势 b.三相对称交流电流产生的电枢磁动势
3、隐极式同步发电机的电动势相量图，方程式， 等值电路
4、凸极式同步发电机的电动势相量图，方程式， 等值电路
第一节 同步发电机空载运行
空载运行：当原动机带动发电机在同步转速 下运行，励磁绕组通过适当的励磁电流，电 枢绕组不带任何负载时的运行情况。
I. A ψ I.B
E. 0C
I.C
Y
d轴
Sa
A
N
E. 0B
F
Ff1 Fa
Z
q轴 +A
C
S
Na
X
B
Ff
与
1
Fa
同相位，Fa
对
Ff
起助磁作用，
1
叫
纵
轴
助
磁电枢反应磁动势。纵轴助磁电枢反应使合成磁动
势 R 比 Ff 1 增大，气隙磁密比空载时增大，感应电动 势相应增大，F 与 Ff 1 同相位，θ 00
求得 E0 和 I 的夹角
同步电机习题一 .二
同步电机复习题一一、填空1. 在同步电机中，只有存在 电枢反应才能实现机电能量转换。
答 交轴2. 同步发电机并网的条件是：（1） ；（2） ；（3） 。
答 发电机相序和电网相序要一致，发电机频率和电网频率要相同，发电机电压和电网电压大小要相等、相位要一致3. 同步发电机在过励时从电网吸收 ，产生 电枢反应；同步电动机在过励时向电网输出 ，产生 电枢反应。
答 超前无功功率，直轴去磁，滞后无功功率，直轴增磁4. 同步电机的功角δ有双重含义，一是 和 之间的夹角；二是 和 空间夹角。
答 主极轴线，气隙合成磁场轴线，励磁电动势，电压5. 凸极同步电机转子励磁匝数增加使q X 和d X 将 。
答 增加6. 凸极同步电机气隙增加使q X 和d X 将 。
7. 答 减小8. 凸极同步发电机与电网并联，如将发电机励磁电流减为零，此时发电机电磁转矩为 。
答 2q dmU 11()sin22X X δ-Ω 二、选择1. 同步发电机的额定功率指（ D ）。
A 转轴上输入的机械功率；B 转轴上输出的机械功率；C 电枢端口输入的电功率；D 电枢端口输出的电功率。
2. 同步发电机稳态运行时，若所带负载为感性8.0cos=ϕ，则其电枢反应的性质为（ C ）。
A 交轴电枢反应；B 直轴去磁电枢反应；C 直轴去磁与交轴电枢反应；D 直轴增磁与交轴电枢反应。
3. 同步发电机稳定短路电流不很大的原因是（ B ）。
A 漏阻抗较大；B 短路电流产生去磁作用较强；C 电枢反应产生增磁作用；D 同步电抗较大。
4. 对称负载运行时，凸极同步发电机阻抗大小顺序排列为（ D ）。
A q aq d ad X X X X X >>>>σ；B σX X X X X q aq d ad >>>>；C σX X X X X ad d aq q >>>>；D σX X X X X aq q ad d >>>>。
何谓同步发电机的电枢反应？
何谓同步发电机的电枢反应？
同步发电机空载时只有一个同步旋转的励磁磁通势，带上负载以后，由于电枢绕组有电流通过，就出现第二个磁通势——电枢磁通势。
或者说定子三相绕组中将通过对称三相电流，产生电枢磁通势，这时在同步发电机的气隙中同时作用着两个磁场。
定子绕组中产生的电枢磁通势的基波对主极磁场基波的影响，就称为电枢反应。
电枢磁通势又称为电枢反应磁通势。
同步发电机的气隙中同时作用着两个磁场，这两个磁通势以相同的转速、相同的转向旋转着，彼此在空间保持相对静止。
实际上，定子、转子磁通势相对静止是一切电磁感应型旋转电机能够正常运行的基本条件。
同步发电机电枢反应
四个轴
直轴（纵轴、d 轴）：主磁极轴线位置。 交轴（横轴、q 轴）：与直轴成 900 电角度的位置。 相轴： 每相绕组的轴线位置。 时轴: 时间相量在其上投影可得瞬时值
内功率因数角Ψ=00
时轴
.
E0A
Fδ
.
IA
.
E 0C
. IC
d轴 Ff
.
.
A
I B E0B
交轴电枢反应
q轴 A轴
Fa
Y
C
Ψ+90
电枢反 正弦 恒定，由电 由电流瞬 由电流的f 应磁势 波 枢电流决定 时值决定 和P决定
准备工作
三个角
•
•
内功率因数角 : 是 E0 与I 的时间相位角, 与电机参数及负载有关;
•
•
外功率因数角 : 是U 与I 的时间相位角,与负载有关;
•
•
功率角(功角) : 是 E0 与U 的时间相位角.三者关系:
无 , •
•
Id Ir
功电流产生电磁力, 不形成电磁转矩
Y n1
n
A
Z
C N
If X
S
B Φad
电枢磁势和电枢电流分量
Fa F ad F aq 直轴分量
•• •
I IdIq
Fad Fa sin 交轴分量
Faq Fa cos
I d I sin I q I cos
当忽略电机本身参数,
ψ≈φ=00,
•
Iq
•
Ia
,
有功电流产生电磁力, 并形成电磁转矩Tem
n1
Tem
当忽略电机本身参数, ψ≈φ=900,
同步发电机电枢反应
电枢反应的概念
电机学同步电机部分知识点总结
二、 对称负载时的电枢反应
1. 同步电机空载时，气隙磁场就是由励磁磁动势所产生的同步旋转的主磁场， 在定子绕组中只感应有空载电动势，因为定子电流为 0，所以端电压就等于 空载电动势。带上对称负载以后，定子绕组流过负载电流时，电枢绕组就会 产生电枢磁动势以及相应的电枢磁场，若仅考虑其基波，则它与转子同向、 同速旋转，它的存在使空气隙磁动势分布发生变化，从而使空气隙磁场以及 绕组中的感应电动势发生变化，这种现象称为电枢反应。
因此，与之对应有直轴电枢反应电抗和交轴电枢反应电抗，再把电枢反应电 抗与漏抗相加，可得直轴同步电抗和交轴同步电抗。
四、同步发电机的参数及测定 1.不饱和同步电抗和饱和同步电抗：不饱和同步电抗的数值要比饱和同步电抗的 数值大得多。（因为饱和时，磁阻大，电抗就小）（有一规律：气隙大，磁阻就大， 电抗就小） 2.漏抗的测定和保梯电抗（电抗三角形） （1）负载特性：当电枢电流及功率因数均为常数时，端电压与励磁电流之间的 关系曲线 U=f(If)称为负载特性。
同步电机的基本原理和运行特性
一、 同步电机（电机转子的转速和旋转磁场转速相同）的结构
转子上装有磁极和励磁绕组。当励磁绕组通以直流电流后，电机内就产生转 子磁场。同步电机的磁极通常装在转子上，而电枢绕组放在定子上，通常称为旋 转磁极式电机。
旋转磁极式同步电机的转子有隐极和凸极两种结构，隐极电机的气隙均匀， 凸极电机的气隙不均匀（极弧下较小，而极间较大）。
6. 由内功率因数角判断同步电机的运行方式。
三、 隐极+凸极同步发电机的分析方法
1.电枢反应电抗的物理意义：电枢反应磁场在定子每相绕组中所感应的电枢反应 电动势 ，可以把它看作相电流所产生的一个电抗电压降，这个电抗便是电枢 反应电抗 。 2.同步电抗： = + ,包含两部分，一部分对应于定子绕组的漏磁通，另 一部分对应于定子电流所产生的电枢反应磁通。在实用上，我们通常不把它们分 开，而是把 + 当作一个同步电抗来处理。
12第12章 同步发电机的基本理论概述
Xd Xq
一般 X q 0.6 X d
第12章 同步发电机的基本理论
三、相量图
已知量： U
cos I a
Xd
X q Ra 0
I 为了画相量图，应先求出 I d q
U jI X jI X jI X jI X E 0 d d q q d q d q
气隙合成磁通 δ 0 a
第12章 同步发电机的基本理论
将
jI X E a a a
jI X E a
E E U I R 代入 E 0 a a a
U I R jI (X X ) 得 E 0 a a a a
jI X jI (X X ) U a q d d q
jI X E jI (X X ) U a q 0 d d q
I E 0 d
与 jI ( X X )重合 E 0 d d q
jI X )即为E 位置 I I 相量(U a q 0 d q I X q U sin 1 a 由相量图： tan U cos
滞后E Ψ角） 1. 0 90 ( I a 0
最大，I 0 当磁极转到水平位置时，U相 E 0 a 才达到最大 当磁极再转过 时， U相 I a
分 解 法
Fa 处在U相轴线上（如图）
交磁电枢反应. 直轴去磁电枢反应.
I I Fa Fad Faq I a d q
f (I f )
E0 f ( I f ) 空载特性
E0 0
I f Ff
电机学作业答案
同步电机章节作业：1. 有一台TS854-210-40的水轮发电机，P N =100兆瓦，U N =13。
8千伏，9.0cos =N ϕ，f N =50赫兹，求〔1〕发电机的额定电流；〔2〕额定运行时能发多少有功和无功功率？〔3〕转速是多少？〔1〕额定电流4648.6A〔2〕有功功率MW P N 100=无功功率48.4MVar〔3〕转速 150rpm2 同步发电机的电枢反应性质主要决定于什么？在以下情况下〔忽略电机自身电阻〕，电枢反应各起什么作用？1） 三相对称电阻负载；2） 电容负载8.0*=c x ，发电机同步电抗0.1*=t x ； 3） 电感负载7.0*=L x答：电枢反应的性质取决于内功率因数角ψ，而ψ角既与负载性质有关，又与发电机本身的参数有关。
①电枢反应既有交轴又有直轴去磁电枢反应；②电枢反应为直轴去磁电枢反应；③电枢反应为直轴去磁电枢反应。
3. 试述直轴和交轴同步电抗的意义。
X d 和X q 的大小与哪些因素有关？答：直轴〔交轴〕同步电抗是表征对称稳态运行时直轴〔交轴〕电枢反应基波磁场和漏磁场综合效应的电磁参数。
与气隙大小、电源频率、绕组匝数、铁心几何尺寸、材质及磁路的饱和程度有关。
4. 有一台70000kV A 、60000kW 、13.8kV(Y 接)的三相水轮发电机，交、直轴同步电抗的标幺值分别为0.1*=Xd ,7.0*=Xq ，试求额定负载时发电机的激磁电动势*0E 〔不计磁饱和与定子电阻〕(1.732)%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%5.同步发电机短路特性曲线为什么是直线？当N k I I =时，这时的激磁电流已处于空载特性曲线的饱和段，为什么此时求得的d x却是不饱和值，而在正常负载下却是饱和值？ 答：因x σ很小，故气隙电动势很小，用来感应气隙电动势的气隙磁通很小，所以短路时，电机磁路不饱和，E 0∝I f ，而E 0∝I k ，因此I k ∝I f ，所以短路特性是一条过原点的直线。
电机与拖动基础电子教案——第四篇第十三章 同步发电机的运行原理
在这里需要注意的是：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。
13.1.2
.
Ia
滞后
.
E0
90电角度（ψ=90
°）时
的电枢反应 ：
见相量图：
显然，此时的电枢磁势和气隙磁势方向相反，电 枢反应是去磁效果。
.
.
E aq j I d X aq
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，便可以得到直 轴同步电抗和交轴同步电抗，即
X d X ad X
X q X aq X
注意：在直轴磁路上，由于气隙小，磁阻
小， 于气
所以 隙很
大X，ad
较大。在交轴 磁阻大，所以
磁路
X aq
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 Fa 分解成沿
直轴和交轴方向的两个分量。
Fad Fa sin
Faq Fa cos
直轴电枢磁势固定地作用在直轴磁路上，
电枢反应。这个结论十分重要，它对发 电机性能的影响将在后面几章提到。
13.2 同步电抗的概念
同步电抗是同步电机中一个极为重要的参 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就是定转子之间 的气隙是均匀分布的。下面我们就来分 析他的电抗。
对同步发电机交轴电枢反应的补充
减 弱 一 △Ｂ 。结合 同 步发 电机 额定 运行 时工作在 磁化 曲线 的饱 和段 ， 图 ３ 如 所 示， 同步发 电机额定 运行 时磁感 应密度 为Ｂ 由于磁 化 曲线具 有饱 和特性 ， Ｎ． 由 图 ３ 析可 知 ＋ＡＢ 分 ＜－△Ｂ， 以气 隙磁场 减弱 ， 所 即交 轴 电枢反应 的性 质为 去 磁 作用 ， 由于去磁 作用 微弱 ， ～般称 之为 弱去磁 。 ３ 交轴电枢反应作用 交轴电枢磁场在半个极内对主极磁场起去磁作用， 在另半个极内起助磁作 用， 引起气 隙磁场 畸变 ， 线位 置从空 载时的直轴 逆转 向位移 了一 个锐角 ， 且轴 其 位移角度的大小取决于同步发电机负载的大小。 ＝。 ， ０ 时 可近似 认为定 子 电流是有 功 电流 ， 或者说 同步 发 电机 的 负载为 阻性 负载 ． 图 ４ 如 所示 电枢磁 动势 和励磁电 流相 互作 用 ， 产生 的 电磁 力 ｆ、ｆ， １ ２ ｆ、 ２ 方向 由左手定 则确 定 ．ｌ ｆ将产 生转 矩 ， ｌ ｆ的 ｆ、 ２ 它们 的转 向与转 子的转 向相 反， 对发 电机起 制动 作用 。 以定子 电流产生 的 电枢磁场 与励 磁 电流 产生 的转 所 子励 磁磁 场相互 作用 ， 产生 制动性 质的 转矩 一 电磁 转矩 。发 电机 输入 的机
Ｉ引 言 电枢反 应是 电机 学 中极其 重要 的概念 。 电机 是一 种机 电能量 转换 装置 ， 在 这个 转换 中， 场和 绕组 是媒 介 ， 磁 是关键 ， 电枢反 应 涉及的 就是 这个 关键 。 而 然 而， 多数教 科 书对直轴 电枢 反应性 质分析 明确 ． 而交轴 电枢反 应只说是 交磁 ， 没
有进一步分析。 许多读者利用和直轴电枢反应同样的分析方法， 通过向量图却 分析出交轴电枢反应时合成磁场强， 从而误认为交轴电枢反应性质为助磁， 这 与同 步发 电机 的外 特性 和调 整特性 相 矛盾 。 为解 决这一 问题 ． 文用 图解法 结 本 合 向 量 图分析 如 下 。 所 谓 电枢 反应 ， 同步发 电机对称 负载运 行时 电枢 绕组 中的电流所产 生 是指 的电枢磁势基波 对主极磁场基波Ｆ，的影响。电枢反应的性质取决于空载 。
理解同步电机理论中“没有交轴电枢反应就没有机电能量转换”论断
（ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ， Ｓ ｏ ｕ ｔ ｈ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ５ １ ０ ６ ４ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ，ｍａ ｇ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ — ｉｅ ｆ ｌ ｄ ｓ ｋ ｅ ｗ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ，ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｎ ｅ ｎ ｔ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ，ｐ ｏ ｗｅ ｒ ａ ｎ ｇ ｌ ｅ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ＆ ｐ ｈ ａ ｓ ｏ ｒ ｄ ｉ ａ ｇ ｒ ａ ｍ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ．
程小 华
（ 华 南理 工 大学 电力 学院 ， 广州 ５ １ ０ ６ ４ ０ ）
摘 要 交轴电枢 电流代表交轴 电枢反应。交轴 电枢电流是空载 电势的有功电流 ； 没有 交轴 电
枢 反应 ， 就没有电磁功率 ， 更没有机 电能量转换 。现提供 五种理解 这一点 的方法 ， 分别是 ： Ｂ Ｌ Ｉ 法、 磁 极相互作用法 、 磁场扭斜法 、 有功分量法 、 功角特性 ＋ 相量图法。
Ｏ 引 言
为行 文方 便 ， 本 文把 “ 电枢 反 应 ” 简称 为“ 反
本文拟 对这 一 论 断 提 供 五 种 理 解 方 法 ， 使 大
家 重视这 一论 断 ， 并理 解 这 一 论 断 。本 文 以 同步
6.3 同步电机的电枢反应与机电能量转换
900
Fa
N
S
电枢反应性质：
Ff
U1
既有交轴,还有直轴去
磁电枢反应
V轴
U2
W2 V1
W轴
第6章 同步电机及同步电动机的电力拖动
一般情况下的电枢反应
第6章 同步电机及同步电动机的电力拖动
此种情况下
I& I&d I&q
Id I sin Iq I cos
---直轴分量 ---交轴分量
第6章 同步电机及同步电动机的电力拖动
电枢反应性质：
电枢磁动势位于直轴上，且与Ff1同向，故称直轴助磁 （增磁）电枢反应。
特点：
1）对转子磁场起增磁作用，使发电机端电压上升。 若保持端电压不变，气隙合成磁场近似保持不变，应相 应减少励磁电流，此时电机为欠励磁运行状态。
2）电枢反应结果，不会使气隙磁场畸变。
一般情况下的电枢反应（总结）
00 900 900
Fa F f Fa
位置 夹角
q轴
Fa
记作
F aq
d轴
F ad
d轴 900 F ad
00 900 d、q
轴
900 00 d、q
轴
F ad F aq F ad F aq
时的00电枢反应
第6章 同步电机及同步电动机的电力拖动
此时电枢反应性质： 电枢磁动势位于交轴，故称交轴电枢反应。
特点：
1）交磁作用，使磁场轴线改变位置；
2）电磁转矩为制动转矩；
•
•
3）相量 I与E同0相，表明发电机向电网输送有功，同步
发电机处于发电运行状态。
第6章 同步电机及同步电动机的电力拖动
(完整)电机学习题解答12章
第12章 思考题与习题参考答案12。
1 试比较同步发电机带三相对称负载时电枢磁动势和励磁磁动势的性质，它们的大小、位置和转速各由哪些因素决定？答:电枢磁动势和励磁磁动势的比较见下表：12。
2 同步发电机电枢反应性质主要取决于什么? 若发电机的同步电抗标么值0.1*=s X ，则在下列情况下电枢反应各起什么作用?(1)带电阻负载；（2)带电容负载8.0*=cX ， (3）带电感负载7.0*=L X 。
答：电枢反应的性质取决于负载电流I 与励磁电动势0E 的相位关系，或者说取决于负载的性质. (1）带电阻负载时，由于同步电抗的存在，负载性质呈阻感性，故电枢反应起交磁和直轴去磁作用；（2)带电容负载8.0=*s X 时，由于它小于同步电抗（0.1*=s X )，总电抗仍为感抗，电枢电阻很小，因此电枢反应基本为直轴去磁作用；（3）带电感负载7.0=*L X 时，总电抗为更大的感抗，电枢反应主要为直轴去磁作用。
12。
3 电枢反应电抗对应什么磁通？它的物理意义是什么？ 同步电抗对应什么磁通？它的物理意义是什么？答：电枢反应电抗对应电枢反应磁通，这个磁通是由电枢磁动势产生的主磁通,它穿过气隙经转子铁心构成闭合回路，它反映了电枢反应磁通的大小；同步电抗对应电枢磁动势产生的总磁通（即电枢反应磁通和定子漏磁通之和），它是表征电枢反应磁场和电枢漏磁场对电枢电路作用的一个综合参数。
同步电抗的大小直接影响同步发电机的电压变化率和运行稳定性，也影响同步发电机短路电流的大小。
12。
4 什么是双反应理论？为什么分析凸极同步电机时要用双反应理论?答:由于凸极同步电机的气隙不均匀,直轴处气隙小，磁阻小,交轴处气隙大，磁阻大，同样的电枢磁动势作用在不同位置时，遇到的磁阻不同,产生的电枢反应磁通不同，对应的电枢反应电抗也不同,即电枢磁动势（电枢电流)与电枢反应磁通(电枢电动势）之间不是单值函数关系，因此分析凸极同步电机时,要采用双反应理论.分析凸极同步电机时，不论电枢反应磁动势a F 作用在什么位置，总是先把它分解为直轴电枢反应磁动势ad F 和交轴电枢反应磁动势aq F ，这两个分量分别固定地作用在直轴和交轴磁路上，分别对应固定的直轴和交轴磁阻，各自产生直轴和交轴电枢反应磁通,它们分别在绕组中产生直轴和交轴电动势，这种分析方法称为双反应理论。
同步发电机的电枢反应
If Ff 1 F B ( ) E (U ) I Fa
电之枢间反的应相的对性位质置，，取即决 与于空电载枢电磁动动势势E&和0基电波枢Fa和电励 流磁之I&磁间动的势夹基角波
Ff
有
关.
第６章 同步电机及同步电动机的电力拖动
励磁磁动势和电枢磁动势的区别
基波 波形
大小
制动转矩； ••
d轴
3）相量 I与E0同
相，表明发电机
向电网输送红有
功，同步发电机
处于发电运行状
态。
Ff
V轴
900
N U1
S U2
W2 V1
W轴
第６章 同步电机及同步电动机的电力拖动
６.3.2 900时的电枢反应
空载电动势 E超0 前 电枢电流 I900
q轴 U轴
Ff 1与Fa之间夹
第６章 同步电机及同步电动机的电力拖动
电枢反应性质：
Fad作用于交轴，称为交轴电枢反应，起交磁作用； Faq作用于直轴，称为直轴电枢反应，起去磁作用。
特点：既交磁，又去磁。 1）使气隙磁场轴线位置发生改变； 2）使气隙磁场受到削弱，直轴去磁作用，导致端电压降 低。
二、 900 00
空载电动势 I超前电枢电流 E0角,
端电压不变，气隙合成磁场近似保持不变，应相应减少励磁电 流，此时电机为欠励磁运行状态。
2）电枢反应结果，不会使气隙磁场畸变。
•
•
3）I 超前E0 900，cos 发0，电s机in发出1，有功功率为零，
向电网输出容性无功功率。
第６章 同步电机及同步电动机的电力拖动
6.3.4 一般情况下的电枢反应
第６章 同步电机及同步电动机的电力拖动
同步发电机的电枢反应
电枢磁动势就恰好转到哪相绕组轴线上。
Fa与Ff1两磁动势在空间均以n1速度同向旋转，故相对静止。
第６章 同步电机及同步电动机的电力拖动
3.什么叫电枢反应 电机带上负载后，电枢磁动势的基波在气隙中使气隙 磁通的大小及位置均发生变化, 这种影响称为电枢反应.
说明发电机带感性(或容性)无 功负载时,不需要原动机增加能量.
但是直轴去磁（或助磁）电枢反应对气隙 磁场有去磁（或助磁）作用，致使电压下降 （或上升）。为维持电压恒定所需的励磁电流 也需要相应增加（或减小）。
第６章 同步电机及同步电动机的电力拖动
一般情况下，发电机既带有功负载，又带感性无功负 载，有功电流的变化影响发电机的转速及频率，无功电流 的变化影响发电机的电压。
输出的有功功率越大，有功分量电流就越 大，交轴电枢反应越强，Tem越大，这就要 求原动机输入更大的驱动转矩，维持电机 的转速不变。
第６章 同步电机及同步电动机的电力拖动
当 900( 或 900） 时,直轴电枢反应磁动势是与E 0成900的Id 产生
的,可以认为Id 是I的无功分量.
直轴电枢反应磁场与励磁 电流共同作用,在励磁绕组上产 生电磁力,但不能形成电磁转矩.
向电网输出容性无功功率。
第６章 同步电机及同步电动机的电力拖动
6.3.4 一般情况下的电枢反应
一、 00 900 空载电动势 E超0 前电
枢电流 I角,
q轴 U轴
V2 W1
Ff 1与Fa之间夹
角为 900 d轴
900
Fa
N
S
电枢反应性质：
Ff
U1
既有交轴,还有直轴
同步发电机漏抗,电枢反应电抗、同步电抗的大小关系
同步发电机漏抗,电枢反应电抗、同步电抗的大小关系
同步发电机的漏抗、电枢反应电抗和同步电抗之间有一定的关系。
首先，漏抗是指同步发电机中转子和定子之间的漏磁作用所产生的电抗。
它是由转子绕组和定子绕组之间的磁链相互作用引起的，并且随着电机负载的变化而变化。
电枢反应电抗是指由于电枢激励电流而引起的定子磁场与额定旋转磁场产生的交流电动势所引起的电抗。
它是由于定子磁场相对于旋转磁场的相对运动（电枢激磁电流的影响）而产生的。
电枢反应电抗的大小取决于电枢磁链与同步磁链之间的相对运动速度。
同步电抗是指同步发电机在额定运行条件下，转子磁链在定子绕组中产生的交变电动势所引起的电抗。
同步电抗是由于转子磁链在定子绕组中的相对运动引起的。
一般来说，同步电抗的大小与漏抗和电枢反应电抗相比较小。
这是因为漏抗和电枢反应电抗都是由于转子磁链在定子绕组中的相对运动引起的，而同步电抗是由于转子绕组中的电流在定子绕组中产生的交变电动势所引起的。
因此，通常情况下，同步电抗的大小要小于漏抗和电枢反应电抗。
2023年电机及应用判断题库及答案
《电机及应用》判断题库及答案1. 电机和变压器常用旳铁心材料为软磁材料。
（√）2. 铁磁材料旳磁导率不不小于非铁磁材料旳磁导率。
（× ）3. 在磁路中与电路中旳电流作用相似旳物理量是磁通密度。
（√ ）4. 若硅钢片旳接缝增大，则其磁阻增长。
（√ ）5. 在电机和变压器铁心材料周围旳气隙中存在少许磁场。
（√ ）6. 恒压交流铁心磁路，则空气气隙增大时磁通不变。
（√ ）7. 磁通磁路计算时假如存在多种磁动势，可应用叠加原理 （× ）8. 铁心叠片越厚，其损耗越大。
（√ ）9. 变压器负载运行时副边电压变化率伴随负载电流增长而增长 。
（√ ）10. 电源电压和频率不变时，制成旳变压器旳主磁通基本为常数，因此负载和空载时感应电势1E 为常数 。
（× ） 11. 变压器空载运行时，电源输入旳功率只是无功功率 。
（× ）12. 变压器频率增长，激磁电抗增长，漏电抗不变。
（× ）13. 变压器负载运行时，原边和副边电流标幺值相等 （× ）14. 变压器空载运行时原边加额定电压，由于绕组电阻r 1很小，因此电流很大。
（× ）15. 只要使变压器旳一、二次绕组匝数不一样，就可到达变压旳目旳。
（√ ）16. 不管变压器饱和与否，其参数都是保持不变旳。
（× ）17. 一台Y/0y -12和一台Y/0y -8旳三相变压器，变比相等，能通过改接后作并联运（√ ） 18. 一台 50HZ 旳变压器接到60HZ 旳电网上，外时电压旳大小不变，激磁电流将减小（× ）19. 变压器负载呈容性，负载增长时，副边电压将减少。
（×）20. 联接组号不一样旳变压器不能并联运行，是由于电压变化率太大。
（× ）21. 采用分布短距旳措施，可以减弱交流绕组中旳υ次谐波电势。
（√ ）22. 三相对称交流绕组中无三及三旳倍多次谐波电势。
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当ψ角为不同值的电枢反应
位置 Ψ=00 Ψ=900 Ψ=Ψ=-900
00<Ψ<900 -900<Ψ<00
Fa
F f Fa
夹角
Fa 记作
电枢反 应性质 交轴
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
对电机的影响
波形 畸变 削弱 增强
Ψ=
q轴 d轴 d轴 d 、q 轴 d 、q 轴
Ψ+900
Fδ
n(f) 下降
不变 不变 下降 下降
U 不变 下降 上升 下降 上升
.
q轴 A轴 轴 轴
E0 A
.
Fa Fδ
Y C
I
.
A
Ψ+90 Ψ+90
0
d轴 轴
Ff
.
A
N
E 0C
. I
C
. I
S
X
B
E0B
Z B
交轴电枢反应
5
内功率因数角Ψ=900 内功率因数角
时轴
.
q轴 A轴
E0A
.
Y
C
IC
ψ
. .
d轴
Ff
IA
.
A
N
Z B
S
Fa
X
E 0C
.
IB
E 0B
直轴去磁电枢反应
6
内功率因数角 内功率因数角Ψ=-900
大小
位置
转速
励磁磁 正弦 恒定，由励 由转子位 由原动机的 势 波 磁电流决定 置决定 转速决定 电枢反 正弦 恒定，由电 由电流瞬 由电流的f 应磁势 波 枢电流决定 时值决定 和P决定
3
三个角
准备工作
内功率因数角 : 是 E 0 与 I 的时间相位角 与电机参数及负载有关 Ψ , ;
外功率因数角 : 是U 与 I 的时间相位角与负载有关 , ;
负载性质
R L C R 、L R 、C
9
F aq
Ψ+900
直、去
F ad
Ψ+900 Ψ+900 Ψ+900
F ad
Faq+Fad Faq+Fad
直、助
交、直去 削弱 交、直助 增强
电枢磁势和电枢电流分量
Fa = F
ad
+F
aq
I = Id+ Iq
直轴分量 F ad = F a sin Ψ 交轴分量 F aq = F a cos Ψ I q = I cos Ψ I d = I sin Ψ
功率角(功角)δ : 是 E 0 与U 的时间相位角三者关系: Ψ = + δ .
四个轴
直轴（纵轴、d 轴） ：主磁极轴线位置。 交轴（横轴、q 轴） ：与直轴成 900 电角度的位置。 相轴： 每相绕组的轴线位置。 时轴: 时间相量在其上投影可得瞬时值
4
内功率因数角 内功率因数角Ψ=00
时轴
同步发电机电枢反应
Armature reaction of synchronous generator
1
电枢反应的概念
I
F
f
a
If F F
δ
= F
f
+ F
a
电枢反应: 电枢磁通势的基波
在气隙中使气隙磁通的大小及位 置均发生变化, 这种影响称为电 枢反应.
2
励磁磁势和电枢磁势的区别
基波 波形
q轴 A轴
时轴
.
E0A
.
.
Y
C
IA ψ
.
.
IB
d轴 Ff
.
Fa
A
N
S
X
E 0C
IC
E 0B
Z
B
直轴助磁电枢反应
7
内功率因数角 0<Ψ<900 内功率因数角0
时轴
.
q轴 A轴
E0 A
.
Y
C
Ψ+900 Ψ+90
IC
.
ψ IA
.
d轴
.
Ff
A
Fa S
X
N
.
E 0C
IB
E0B
Z B
既有交轴又有直轴去磁电枢反应
10
11
当忽略电机本身参数, ψ≈φ=00, I ≈ I , 有功电流产生电磁力, 并形成电磁转矩Tem
q a
n1
Tem
12
当忽略电机本身参数, ψ≈φ=900, I ≈ I , 无功电流产生电磁力, 不形成电磁转矩
d r
Y n1 n A S Z B Φad
13
N
C
If X