6.26.2同步电机的同步电机的运行原理运行原理重点内容同步发电机电枢反应的概念电枢反应电抗，同步电抗(直轴同步电机，交轴同步电机)的概念隐极发电机负载运行分析及其相量图凸极发电机的负载运行分析及其相量图6.2.1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的运行情况。1、基波励磁磁动势当励磁绕组中通入直流电流后，产生随转子一起旋转的磁动势，称为励磁磁动势。因为它随转子一起转动，从定子上看，它也是一个旋转磁动势，所以同电枢绕组磁动势的分析方法一样。(1)凸极电机的励磁磁动势励磁磁动势基波幅值励磁磁动势波形系数k=f励磁磁动势最大值(2)隐极电机的励磁磁动势励磁绕组放置在磁极两边槽里，磁极中间不放绕组以使磁极磁动动势波形接近正弦，每极磁势最大幅值1F=Ni为f2ff，通过实际总槽数Q2与沿转子表面开的等距槽的总槽数Q’2的比值查表得kf。2、基波励磁磁动势空间矢量空间参考轴选择定子A组绕组轴线+A处，该处为α=0，基波励磁磁动势用空间向量表示,向量长度等于基波磁动势的幅值,向量位置为基波磁动势正波幅所在位置，向量以同步角速度ω逆时针方向转动。3、基波气隙磁密空间矢量(1)隐极机：气隙均匀，当铁心不饱和时，气隙磁密与磁动势成正比，基波磁动势产生正弦波磁密，不考虑磁铁的磁滞涡流效应下，磁密波的相位和磁动势波的相位相同。(2)凸极机：气隙不均匀，即使铁心不饱和，气隙中产生的磁密大小与磁动势大小不成正比，正弦的基波励磁磁动势产生的磁密波是非正弦分布的，磁密波还要分解为基波和一系列谐波，基波磁密和基波磁动势仍然同相位。4、定子相绕组的感应电动势、时间相量气隙磁密旋转切割定子三相绕组，定子绕组感应B0随时间正弦变化的电动势，用时间相量来表示。由于空间坐标选A相绕组轴线+A为参考轴，所以时间相量也分析A相，感应电动势效值用表示。E0E0=4.44fNkN10ΦF(1)f及1B均与0+A轴重合，A相绕组的有效边处于极间磁密为̇零处，A相绕组感应电势瞬时值为零，即E0在+j时间轴的投影为零。(2)A相绕组边处于磁极中心线，磁密最大，A相绕组感应电动势瞬时值为正最大。结论：及在空间参考轴上初相位α与相时间Ff1B0+A0Ȧ相量ψ0在时间参考轴+j的初相位E0之间存在一定关系，即：ψ0=α0-90度，此关系适合任意时刻。5、时空相—矢量图将空间矢量图参考轴+A与时间相量参考轴+j重合在一起，构成时间空间相量图，即时-空相矢量图注意：时间相量与空间矢量的物理意义截然不同，放在一起无实际意义，只是为了方便找出向量的相对位置6、空载特性(磁化曲线)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UEfi0==0()f的函数关系为空载特性，它是一条非线性关系的饱和曲线。U1－空载特性注意：空载曲线横UN－气隙线2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。If07、饱和系数ku定义：对应发电机空载特性产生空载额定电压所需要的励磁磁动势Ffo，和对应气隙线产生空载额定电压所需要的励磁磁动势Fδ之比。U1－空载特性E0′FIUk==fofoN－气隙线u2FIδδE′k=0uUNIf一般ku=1.1~1.25FδFf06.2.6.2.22同步发电机的电枢反应同步发电机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。电枢反应：电枢磁动势基波对主极磁动势基波的影响。磁动势分析(1)定子三相对称绕组中对称三相电流产生基波电枢磁动势NIk（1）大小：F.=13511N1(A)ap60f1（2）转速：n1=(r/min)2p（3）转向：沿通电相序A、B、C的方向，它与转子转向相同（4）极对数：和转子极对数Ｐ相同，决定于绕组的节距y1(2)转子绕组通入直流产生每极基波励磁磁动势Ḟ1f1（1）大小：F=kNi(A)f12fff（2）转速：和转子转速一样为同步速（3）转向：和转子转向一致（4）极对数：和转子磁极的极对数相同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E0和负载电流I之间的相位差ψ有关。1)电动势E0和负载电流I同相位，ψ＝0；