同步电机PPT
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此时，应先求出作用在主磁路上的合成磁动势F，然后利用电 机的磁化曲线 (空载曲线) 求出负载时的气隙磁通及相应的气 隙电动势，即
得出电压方程：E U I(Ra jX )
这里有一点需要注意，通常的磁化曲线习惯上用励磁磁 动势Ff的幅值 (对隐极电机，励磁磁动势为一梯形波) 或励磁 电流值作为横坐标，而电枢磁动势Fa的幅值则是基波的幅值， 因此在Ff和Fa矢量相加时，需要把基波电枢磁动势Fa乘上换 算系数ka以换算为等效梯形波的作用。ka的意义为，产生同 样大小的基波气隙磁场时，一安匝的电枢磁动势相当于多少 安匝的梯形波主极磁动势。通常ka≈0.93～1.03。
2、电压方程
列写电枢回路的KVL方程：
再来分析 Ea 和 I 的电磁关系：
大小： Ea a Fa I
相位：
Ea
滞后900 a
等相位
Ba
等相位（不计铁耗）
Fa
等相位 I
因此Ea大小正比于I；在时间相位上，则将滞后于90°电角 度。于是亦可写成负电抗压降的形式 ：
Ea jIX a
E0 U IRa jIX jIX a U IRa jIX s
旋旋转转磁电极枢式式
电刷、滑环
六、额定值
• 额定容量SN(或额定功率PN) —— 指额定运行时电机的输出 功率
• 额定电压UN ——指额定运行时电枢的线电压 • 额定电流IN ——指额定运行时电枢的线电流 • 额定功率因数cosΦ ——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。我国标准工频
Ff1 kfFf
2、三相对称感生电动势
当转子以同步转速旋转时，主磁场将在气隙中形成一个旋
转磁场，它“切割”对称的三相定子绕组后，就会在定子绕组
内感应出一组频率为f1的对称三相电动势，称为激磁电动势。
•
E0
•
j 4.44f1Nkw 1 0,其中f1
pn
60
.
E 0A
E 000
.
E 0B
E 01200
国产200MW汽轮发电机定子
2、转子部分
转子铁芯与轴用高强 度高磁导率的合金钢 材整体制作，在转子 铁芯部分有一些轴向 与径向的孔隙，用来 通风冷却。作用构成 主磁路。
转子励磁绕组由多 个线圈组成，嵌放 在转子铁芯的槽中， 多个线圈串联起来 组成转子绕组，作 用通入直流电形成 主极磁场。
集电环
电枢反应：电枢磁动势对主极磁场的影响。
通过分析可以表明电枢磁动 势与主极磁动势同转向、同 转速， 气隙内磁场是由主极
磁势和电枢磁势共同作用产 生。
I IFf
FFFfaf
Fa
主极磁势和电枢磁势的区别
主极 磁势
电枢 磁势
基波 波形 正弦
波
正弦 波
大小
恒定，由励磁 电流决定
Ff 1
1 2
kf
N
f
if
恒定，由电枢 电流决定
空载特性曲线适当的改变坐 标比例即是铁磁材料的磁化 曲线，为此该曲线仅仅取决 于各段铁心和气隙的尺寸以 及铁心材料的性质，是电机 的固有特性曲线。
三、空载时的时-空矢量图
•ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
E0
1、主极磁场就是磁极的具体位置；
磁极位置
2、忽略铁耗，主极磁动势就与主 极磁密重合；
Ff
Bf
•
0
3、借助上一章所讲画时空矢量图的要求及结论，主极磁 密（空间量）就与主极磁通（时间量）重合；
三、凸极同步发电机的电压方程和相量图
凸极同步电机的气隙沿电枢圆周是不均匀的，因此在定量 分析电枢反应的作用时，需要应用双反应理论。
1、双反应理论：一般情况下，若电枢磁动势既不在直轴、亦 不在交轴而是在空间任意位置处，可把电枢磁动势分解成直 轴和交轴两个分量，再用对应的直轴磁导和交轴磁导分别算 出直轴和交轴电枢反应，最后把它们的效果叠加起来。这种 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。
1、定子部分
发电机定子铁芯由导磁良好的 硅钢片叠成，在铁芯内圆均匀 分布着许多槽，用来嵌放定子 线圈 ，每相绕组由多个整体成 型的线圈组成 ，按一定规律排 列。
大型水轮发电机通常都是立式 结构，整个机组传动部分的重 量以及作用在水轮机转轮上的 水推力均有推力轴承支撑，并 通过机架和机座传递到地基上
3、相量图及等效电路
已知发电机的端电压、负载电流和功率因数cosφ及参数
Ra 、Xs，当功率因数滞后时的相量图：
其等效电路：
E&0
jIX s
IRa
U&
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
I&
注意两个夹角：
0
（二）考虑磁饱和 考虑磁饱和时，由于磁路的非线性，叠加原理不再适用。
由于大型汽轮发电机转速高，转子磁极表面线速度达150m/s 以上，离心力很大，故转子直径不能过大，大型发电机转子 都为细长型。一般转子的L/D=2.5~6.5,容量愈大，比值愈大。
1、定子部分 铁心：采用0.5mm厚 的硅钢片叠压而成。 作用是构成电机主 磁路。
绕组：采用多股导 线整体成型。作用 是产生电枢磁场并 感应电枢电动势。
隐极机：气隙均匀、结构牢固， 主要应用于汽轮发电机； 凸极机：气隙不均匀、结构简 单，主要应用于水轮发电机；
300MW水氢冷发电机结构
二、隐极同步发电机的结构
隐极同步发电机主要用于汽轮发电机，由转子与定子组成。 由于汽轮机的转速很高，故汽轮发电机的转子只有一对磁极， 在额定转速每分钟3000转时输出50赫兹的三相交流电。
• 同步发电机与电网的并联运行 • 6.7 同步发电机的三相突然短路
6.1同步电机的基本结构和运行状态
三种应用
同步发电机：主要应用为汽轮发电机和水轮发电机 同步电动机：转速恒定、能调节功率因数 同步调相机：用于提高功率因数
一、同步电机的基本结构
同步电机
旋转电枢式
旋转磁极式
隐极式（Salient-pole） 凸极式（Cylindrical-Rotor）
.
E 0C
E 0 1200
.
.
.
E 0A E 0B E 0C
0
二、空载特性
定子绕组开路、转子由原动机拖动到额定转速并通入励磁电 流的运行状态称为同步发电机的空载运行，称 U0 E0 f (if ) 的 函数关系为空载特性，它是一条非线性关系的饱和曲线。
注意：空载曲线横坐标是实 际的励磁电流，或每极实际 磁动势波幅，而不是基波磁 动势。
下面我们分四种情况考虑：
交轴q
•
•
1、 I 和 E0 同相（ 0 0)
交轴电枢反应使合成磁动
势从空载时的直轴处逆转
向后移了一个锐角 ，幅
值有所增加。
直轴d
F
磁极位置
Ff
Bf
•
0
•
E0
•
I
Fa
•
•
2、I 滞后 E 0 90（0 0 90 0 )
直轴去磁性电枢反应
直轴d Ff
交轴q
•
E0
磁极位置
其实双反应理论应用了叠加原理，必须要在线性的环境 中才可以，所以不计磁饱和时，这种方法的效果是令人满意 的。
2、电磁过程
双反应理论相当于将Fa分 解为Fad和Faq，参考电枢 反应的矢量图可以看到其
实就是I也进行了分解：
Id Iq
Fad ,Id Faq ,Iq
I sin 0 I cos 0
交轴q
F
直轴d Ff
磁极位置
•
Bf 0
•
E0
•
Iq
Faq
•
I Fa
0
•
Fad I d
参考前面分析的Ea和I的关系： Ea jIX a 再来分析 Ead 和 Id 的电磁关系：
Fa
1.35
N1I1kdp1 p
位置
由转子位 置决定
由电流瞬 时值决定
转速
由原动机的 转速决定
由电流的f和 P决定
n1
60 f1 p
电枢反应的性质(增磁、去磁或交磁)取决于电枢磁动
势和主磁场在空间的相对位置。分析表明，此相对位置取
决于激磁电动势E0和电枢电流I之间的相角差Ψ0(Ψ0称为内
功率因数角)。
同步电机运行于哪一种状态．主要取决于气隙合成磁场与 转子主磁场之间的夹角δ，δ称为功率角。
1、发电机状态： δ>0
气隙合成磁场
S
N
ns
No
主极
Te
So
主极
发电机状态时电磁转矩为制动性质，与原动机输入转矩平衡。
2、电动机状态： δ<0
S
ns
N
Te
No
So
电动机状态时电磁转矩为驱动性质，与负载转矩平衡。
3、补偿机状态： δ=0
S
N
ns
No
Te 0
So
补偿机状态时电磁转矩为零，电机内无有功功率的转换。
五、同步电机的励磁方式
供给同步电机励磁的装置，称为励磁系统 。 1、直流励磁机励磁
2、整流器励磁
整流器励磁又分为静止式和旋转式两种。
静止式指的是整流 装置外放静止状态
旋转式指的是整流装置 随主轴一同旋转
•• •
I IdIq
对应有：
直轴d Ff
F
磁极位置
•
Bf 0
•
E0
•
Iq
Faq
0
•
I
Fa
Fad
•
Id
Fa Fad Faq
结论：电枢反应为既有交轴电枢反应又 有直轴去磁电枢反应。
思考：
1）同步发电机接感性负载时端电压的变化情况？
2）同步发电机短路时短路电流很大吗？
3）交轴电枢反应的重要性？
• Bf 0 F
•
•
3、I 超前 E0 90（0 0 -900 )
直轴增磁性电枢反应
交轴q
•
E0
F 直轴d
• 磁极位置
I
Fa
Ff
Bf
•
0
思考：同步电机接什么负载会出现上述三种情况？
• Fa I
4、一般情况
交轴q
•
•
I 滞后 E0 0 ~ 90（0 00 0 900 )
依照矢量分解：
3、冷却方式 大型发电机产生的热量很大，必须有强有力的冷却措施，主要 的冷却介质是氢气与水，也有用空气。
冷却水管
三、凸极同步发电机的结构
凸极同步发电机主要用作水轮发电机，水轮机的转速都比 较低，特别是立式水轮机，为了能发出50Hz的交流电，水轮发 电机采用多对磁极结构。
由于大型水轮发电机转速较低，为了避免水头变化引起转 速的改变，保持较高的转动惯量，并减少立式结构厂房的高度， 一般大型发电机转子都为粗扁型。一般转子的D/L=5~7,容量愈 大，比值愈大。
二、隐极同步发电机的电磁运行原理 隐极同步发电机的结构主要特征是气隙均匀，不论电枢磁动
势处在任何位置，磁动势和磁通的关系均一样，分析相对简单。
（一）不考虑磁饱和
1、电磁过程 同步发电机负载运行时，除了主极磁动势Ff之外，还有
电枢磁动势Fa。不计磁饱和(即认为磁路为线性)，则可应用 叠加原理，把Ff和Fa的作用分别单独考虑，再把它们的效果 叠加起来。
规定为50Hz • 额定转速nN ——指额定运行时电机的转速，对同步电机
而言，即为同步转速
6.2 同步发电机的空载运行
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（相 当于开路）的运行情况。
空载运行时气隙磁场仅仅由励磁电流If产生的主极磁场。
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
4、根据 E 0 j 4.44f1Nkw1 0 ，可以确定空载电势的位置；
5、所有矢量均依照
2f1
2pn
60
的速度旋转；
6.3 同步发电机的负载运行
一、对称负载时的电枢反应
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变化， 这种现象称之为电枢反应。
第六章 同步电机
同步电机的特点是稳态运行时转速n与电网频率f之间具有 n=ns=60f/p的固定关系，与负载大小无关。同步电机主要用作 发电机，现代水电站、热电厂和核电站的交流发电机组几乎全 部都是同步发电机。
• 6.1 同步电机的基本结构和运行状态 • 6.2 同步发电机的空载运行 • 6.3 同步发电机的负载运行 • 6.4 同步发电机的功率方程和转矩方程 • 6.5 同步发电机的运行特性
2、转子部分
同步电机的转子上 还常装有阻尼绕组。 阻尼绕组与笼型感 应电机转子的笼形 绕组结构相似，它 由插入主极极靴槽 中的铜条和两端的 端环焊成一个闭合 绕组
四、同步电机的运行状态
同步电机有三种运行状态：发电机、电动机和补偿机。发电 机把机械能转换为电能，电动机把电能转换为机械能，补偿机 中没有有功功率的转换，专门发出或吸收无功功率、调节电网 的功率因数。
一、空载时的电磁过程
原动机拖动
主极磁场Bf
旋转磁场
1、基波主极磁动势 隐极同步电机
主磁通 漏磁通
e0 E 0 4.44f1Nkw 10
思考：有感生电势吗？
Y
C
1
+A 1'
2
A
3
2'
X
3'
4
4'
2
Z
B
+A
0
2
F&f
F&f 1
3
2
凸极同步电机
Y
C
+A
A
X
z 0 B
f+
A
0
Ff
1N 2
f if
得出电压方程：E U I(Ra jX )
这里有一点需要注意，通常的磁化曲线习惯上用励磁磁 动势Ff的幅值 (对隐极电机，励磁磁动势为一梯形波) 或励磁 电流值作为横坐标，而电枢磁动势Fa的幅值则是基波的幅值， 因此在Ff和Fa矢量相加时，需要把基波电枢磁动势Fa乘上换 算系数ka以换算为等效梯形波的作用。ka的意义为，产生同 样大小的基波气隙磁场时，一安匝的电枢磁动势相当于多少 安匝的梯形波主极磁动势。通常ka≈0.93～1.03。
2、电压方程
列写电枢回路的KVL方程：
再来分析 Ea 和 I 的电磁关系：
大小： Ea a Fa I
相位：
Ea
滞后900 a
等相位
Ba
等相位（不计铁耗）
Fa
等相位 I
因此Ea大小正比于I；在时间相位上，则将滞后于90°电角 度。于是亦可写成负电抗压降的形式 ：
Ea jIX a
E0 U IRa jIX jIX a U IRa jIX s
旋旋转转磁电极枢式式
电刷、滑环
六、额定值
• 额定容量SN(或额定功率PN) —— 指额定运行时电机的输出 功率
• 额定电压UN ——指额定运行时电枢的线电压 • 额定电流IN ——指额定运行时电枢的线电流 • 额定功率因数cosΦ ——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。我国标准工频
Ff1 kfFf
2、三相对称感生电动势
当转子以同步转速旋转时，主磁场将在气隙中形成一个旋
转磁场，它“切割”对称的三相定子绕组后，就会在定子绕组
内感应出一组频率为f1的对称三相电动势，称为激磁电动势。
•
E0
•
j 4.44f1Nkw 1 0,其中f1
pn
60
.
E 0A
E 000
.
E 0B
E 01200
国产200MW汽轮发电机定子
2、转子部分
转子铁芯与轴用高强 度高磁导率的合金钢 材整体制作，在转子 铁芯部分有一些轴向 与径向的孔隙，用来 通风冷却。作用构成 主磁路。
转子励磁绕组由多 个线圈组成，嵌放 在转子铁芯的槽中， 多个线圈串联起来 组成转子绕组，作 用通入直流电形成 主极磁场。
集电环
电枢反应：电枢磁动势对主极磁场的影响。
通过分析可以表明电枢磁动 势与主极磁动势同转向、同 转速， 气隙内磁场是由主极
磁势和电枢磁势共同作用产 生。
I IFf
FFFfaf
Fa
主极磁势和电枢磁势的区别
主极 磁势
电枢 磁势
基波 波形 正弦
波
正弦 波
大小
恒定，由励磁 电流决定
Ff 1
1 2
kf
N
f
if
恒定，由电枢 电流决定
空载特性曲线适当的改变坐 标比例即是铁磁材料的磁化 曲线，为此该曲线仅仅取决 于各段铁心和气隙的尺寸以 及铁心材料的性质，是电机 的固有特性曲线。
三、空载时的时-空矢量图
•ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
E0
1、主极磁场就是磁极的具体位置；
磁极位置
2、忽略铁耗，主极磁动势就与主 极磁密重合；
Ff
Bf
•
0
3、借助上一章所讲画时空矢量图的要求及结论，主极磁 密（空间量）就与主极磁通（时间量）重合；
三、凸极同步发电机的电压方程和相量图
凸极同步电机的气隙沿电枢圆周是不均匀的，因此在定量 分析电枢反应的作用时，需要应用双反应理论。
1、双反应理论：一般情况下，若电枢磁动势既不在直轴、亦 不在交轴而是在空间任意位置处，可把电枢磁动势分解成直 轴和交轴两个分量，再用对应的直轴磁导和交轴磁导分别算 出直轴和交轴电枢反应，最后把它们的效果叠加起来。这种 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。
1、定子部分
发电机定子铁芯由导磁良好的 硅钢片叠成，在铁芯内圆均匀 分布着许多槽，用来嵌放定子 线圈 ，每相绕组由多个整体成 型的线圈组成 ，按一定规律排 列。
大型水轮发电机通常都是立式 结构，整个机组传动部分的重 量以及作用在水轮机转轮上的 水推力均有推力轴承支撑，并 通过机架和机座传递到地基上
3、相量图及等效电路
已知发电机的端电压、负载电流和功率因数cosφ及参数
Ra 、Xs，当功率因数滞后时的相量图：
其等效电路：
E&0
jIX s
IRa
U&
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
I&
注意两个夹角：
0
（二）考虑磁饱和 考虑磁饱和时，由于磁路的非线性，叠加原理不再适用。
由于大型汽轮发电机转速高，转子磁极表面线速度达150m/s 以上，离心力很大，故转子直径不能过大，大型发电机转子 都为细长型。一般转子的L/D=2.5~6.5,容量愈大，比值愈大。
1、定子部分 铁心：采用0.5mm厚 的硅钢片叠压而成。 作用是构成电机主 磁路。
绕组：采用多股导 线整体成型。作用 是产生电枢磁场并 感应电枢电动势。
隐极机：气隙均匀、结构牢固， 主要应用于汽轮发电机； 凸极机：气隙不均匀、结构简 单，主要应用于水轮发电机；
300MW水氢冷发电机结构
二、隐极同步发电机的结构
隐极同步发电机主要用于汽轮发电机，由转子与定子组成。 由于汽轮机的转速很高，故汽轮发电机的转子只有一对磁极， 在额定转速每分钟3000转时输出50赫兹的三相交流电。
• 同步发电机与电网的并联运行 • 6.7 同步发电机的三相突然短路
6.1同步电机的基本结构和运行状态
三种应用
同步发电机：主要应用为汽轮发电机和水轮发电机 同步电动机：转速恒定、能调节功率因数 同步调相机：用于提高功率因数
一、同步电机的基本结构
同步电机
旋转电枢式
旋转磁极式
隐极式（Salient-pole） 凸极式（Cylindrical-Rotor）
.
E 0C
E 0 1200
.
.
.
E 0A E 0B E 0C
0
二、空载特性
定子绕组开路、转子由原动机拖动到额定转速并通入励磁电 流的运行状态称为同步发电机的空载运行，称 U0 E0 f (if ) 的 函数关系为空载特性，它是一条非线性关系的饱和曲线。
注意：空载曲线横坐标是实 际的励磁电流，或每极实际 磁动势波幅，而不是基波磁 动势。
下面我们分四种情况考虑：
交轴q
•
•
1、 I 和 E0 同相（ 0 0)
交轴电枢反应使合成磁动
势从空载时的直轴处逆转
向后移了一个锐角 ，幅
值有所增加。
直轴d
F
磁极位置
Ff
Bf
•
0
•
E0
•
I
Fa
•
•
2、I 滞后 E 0 90（0 0 90 0 )
直轴去磁性电枢反应
直轴d Ff
交轴q
•
E0
磁极位置
其实双反应理论应用了叠加原理，必须要在线性的环境 中才可以，所以不计磁饱和时，这种方法的效果是令人满意 的。
2、电磁过程
双反应理论相当于将Fa分 解为Fad和Faq，参考电枢 反应的矢量图可以看到其
实就是I也进行了分解：
Id Iq
Fad ,Id Faq ,Iq
I sin 0 I cos 0
交轴q
F
直轴d Ff
磁极位置
•
Bf 0
•
E0
•
Iq
Faq
•
I Fa
0
•
Fad I d
参考前面分析的Ea和I的关系： Ea jIX a 再来分析 Ead 和 Id 的电磁关系：
Fa
1.35
N1I1kdp1 p
位置
由转子位 置决定
由电流瞬 时值决定
转速
由原动机的 转速决定
由电流的f和 P决定
n1
60 f1 p
电枢反应的性质(增磁、去磁或交磁)取决于电枢磁动
势和主磁场在空间的相对位置。分析表明，此相对位置取
决于激磁电动势E0和电枢电流I之间的相角差Ψ0(Ψ0称为内
功率因数角)。
同步电机运行于哪一种状态．主要取决于气隙合成磁场与 转子主磁场之间的夹角δ，δ称为功率角。
1、发电机状态： δ>0
气隙合成磁场
S
N
ns
No
主极
Te
So
主极
发电机状态时电磁转矩为制动性质，与原动机输入转矩平衡。
2、电动机状态： δ<0
S
ns
N
Te
No
So
电动机状态时电磁转矩为驱动性质，与负载转矩平衡。
3、补偿机状态： δ=0
S
N
ns
No
Te 0
So
补偿机状态时电磁转矩为零，电机内无有功功率的转换。
五、同步电机的励磁方式
供给同步电机励磁的装置，称为励磁系统 。 1、直流励磁机励磁
2、整流器励磁
整流器励磁又分为静止式和旋转式两种。
静止式指的是整流 装置外放静止状态
旋转式指的是整流装置 随主轴一同旋转
•• •
I IdIq
对应有：
直轴d Ff
F
磁极位置
•
Bf 0
•
E0
•
Iq
Faq
0
•
I
Fa
Fad
•
Id
Fa Fad Faq
结论：电枢反应为既有交轴电枢反应又 有直轴去磁电枢反应。
思考：
1）同步发电机接感性负载时端电压的变化情况？
2）同步发电机短路时短路电流很大吗？
3）交轴电枢反应的重要性？
• Bf 0 F
•
•
3、I 超前 E0 90（0 0 -900 )
直轴增磁性电枢反应
交轴q
•
E0
F 直轴d
• 磁极位置
I
Fa
Ff
Bf
•
0
思考：同步电机接什么负载会出现上述三种情况？
• Fa I
4、一般情况
交轴q
•
•
I 滞后 E0 0 ~ 90（0 00 0 900 )
依照矢量分解：
3、冷却方式 大型发电机产生的热量很大，必须有强有力的冷却措施，主要 的冷却介质是氢气与水，也有用空气。
冷却水管
三、凸极同步发电机的结构
凸极同步发电机主要用作水轮发电机，水轮机的转速都比 较低，特别是立式水轮机，为了能发出50Hz的交流电，水轮发 电机采用多对磁极结构。
由于大型水轮发电机转速较低，为了避免水头变化引起转 速的改变，保持较高的转动惯量，并减少立式结构厂房的高度， 一般大型发电机转子都为粗扁型。一般转子的D/L=5~7,容量愈 大，比值愈大。
二、隐极同步发电机的电磁运行原理 隐极同步发电机的结构主要特征是气隙均匀，不论电枢磁动
势处在任何位置，磁动势和磁通的关系均一样，分析相对简单。
（一）不考虑磁饱和
1、电磁过程 同步发电机负载运行时，除了主极磁动势Ff之外，还有
电枢磁动势Fa。不计磁饱和(即认为磁路为线性)，则可应用 叠加原理，把Ff和Fa的作用分别单独考虑，再把它们的效果 叠加起来。
规定为50Hz • 额定转速nN ——指额定运行时电机的转速，对同步电机
而言，即为同步转速
6.2 同步发电机的空载运行
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（相 当于开路）的运行情况。
空载运行时气隙磁场仅仅由励磁电流If产生的主极磁场。
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
4、根据 E 0 j 4.44f1Nkw1 0 ，可以确定空载电势的位置；
5、所有矢量均依照
2f1
2pn
60
的速度旋转；
6.3 同步发电机的负载运行
一、对称负载时的电枢反应
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变化， 这种现象称之为电枢反应。
第六章 同步电机
同步电机的特点是稳态运行时转速n与电网频率f之间具有 n=ns=60f/p的固定关系，与负载大小无关。同步电机主要用作 发电机，现代水电站、热电厂和核电站的交流发电机组几乎全 部都是同步发电机。
• 6.1 同步电机的基本结构和运行状态 • 6.2 同步发电机的空载运行 • 6.3 同步发电机的负载运行 • 6.4 同步发电机的功率方程和转矩方程 • 6.5 同步发电机的运行特性
2、转子部分
同步电机的转子上 还常装有阻尼绕组。 阻尼绕组与笼型感 应电机转子的笼形 绕组结构相似，它 由插入主极极靴槽 中的铜条和两端的 端环焊成一个闭合 绕组
四、同步电机的运行状态
同步电机有三种运行状态：发电机、电动机和补偿机。发电 机把机械能转换为电能，电动机把电能转换为机械能，补偿机 中没有有功功率的转换，专门发出或吸收无功功率、调节电网 的功率因数。
一、空载时的电磁过程
原动机拖动
主极磁场Bf
旋转磁场
1、基波主极磁动势 隐极同步电机
主磁通 漏磁通
e0 E 0 4.44f1Nkw 10
思考：有感生电势吗？
Y
C
1
+A 1'
2
A
3
2'
X
3'
4
4'
2
Z
B
+A
0
2
F&f
F&f 1
3
2
凸极同步电机
Y
C
+A
A
X
z 0 B
f+
A
0
Ff
1N 2
f if