同步發(fā)電機的電樞反應(yīng)第1頁/共21頁６.3同步電機的電樞反應(yīng)引言：1.問題的提出

RLC負(fù)載實驗，看發(fā)電機電壓變化。

2.負(fù)載時電機內(nèi)的電磁物理情況

負(fù)載Ff1—勵磁繞組通直流電流產(chǎn)生，轉(zhuǎn)速為n1，由原動機帶動，位置取決于轉(zhuǎn)子的位置，磁場的大小恒定不變。Fa—由定子三相電流產(chǎn)生，基波電樞磁動勢轉(zhuǎn)速為n1，轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向一致，極數(shù)與轉(zhuǎn)子極數(shù)相同，幅值大小不變，位置：哪相電流達(dá)最大值，電樞磁動勢就恰好轉(zhuǎn)到哪相繞組軸線上。Fa與Ff1兩磁動勢在空間均以n1速度同向旋轉(zhuǎn)，故相對靜止。第2頁/共21頁

3.什么叫電樞反應(yīng)

電機帶上負(fù)載后，電樞磁動勢的基波在氣隙中使氣隙磁通的大小及位置均發(fā)生變化,這種影響稱為電樞反應(yīng).電樞反應(yīng)的性質(zhì)，取決于電樞磁動勢基波和勵磁磁動勢基波之間的相對位置，即與空載電動勢和電樞電流之間的夾角有關(guān).第3頁/共21頁

4.幾個基本名詞概念

（1）內(nèi)功率因數(shù)角；（外）功率因數(shù)角；

（2）d軸（縱軸、直軸）——轉(zhuǎn)子磁極中心線；

q軸（橫軸、交軸）——轉(zhuǎn)子磁極極間中心線。勵磁磁動勢和電樞磁動勢的區(qū)別基波波形大小位置轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向勵磁磁動勢正弦波恒定，由勵磁電流決定由轉(zhuǎn)子位置決定由原動機的轉(zhuǎn)速決定由原動機決定電樞反應(yīng)磁動勢正弦波恒定，由電樞電流決定由電流瞬時值決定由磁極對數(shù)和電流頻率決定由電流相序決定第4頁/共21頁６.3.1

時的電樞反應(yīng)正方向規(guī)定（發(fā)電機慣例）

（1）電動勢、電流，末進(jìn)首出；（2）磁動勢：正向電流建立正向磁動勢。空載電動勢和電樞電流同相位.選取U相電動勢達(dá)最大值瞬時分析：第5頁/共21頁第6頁/共21頁d軸q軸U軸U1U2

W2V1W1V2NSW軸V軸電樞反應(yīng)性質(zhì)：電樞磁動勢位于交軸，故稱交軸電樞反應(yīng)。特點：1）交磁作用，使磁場軸線改變位置；2）電磁轉(zhuǎn)矩為制動轉(zhuǎn)矩；3）相量同相，表明發(fā)電機向電網(wǎng)輸送紅有功，同步發(fā)電機處于發(fā)電運行狀態(tài)。第7頁/共21頁d軸q軸U軸U1U2

W2V1W1V2NSW軸V軸６.3.2

時的電樞反應(yīng)空載電動勢超前電樞電流第8頁/共21頁第9頁/共21頁電樞反應(yīng)性質(zhì)：電樞磁動勢位于直軸上，且與Ff1反向，故稱直軸去磁電樞反應(yīng)。特點：

1）對轉(zhuǎn)子磁場起去磁作用，使發(fā)電機端電壓降低。若保持端電壓不變，氣隙合成磁場近似保持不變，應(yīng)相應(yīng)增大勵磁電流，此時電機為過勵磁運行狀態(tài)。2）電樞反應(yīng)結(jié)果，不會使氣隙磁場畸變。

3）發(fā)電機發(fā)出有功功率為零，僅發(fā)出感性無功功率。第10頁/共21頁d軸q軸U軸U1U2

W2V1W1V2NSW軸V軸6.3.3

時的電樞反應(yīng)空載電動勢滯后電樞電流

第11頁/共21頁第12頁/共21頁電樞反應(yīng)性質(zhì)：電樞磁動勢位于直軸上，且與Ff1同向，故稱直軸助磁（增磁）電樞反應(yīng)。特點：

1）對轉(zhuǎn)子磁場起增磁作用，使發(fā)電機端電壓上升。若保持端電壓不變，氣隙合成磁場近似保持不變，應(yīng)相應(yīng)減少勵磁電流，此時電機為欠勵磁運行狀態(tài)。2）電樞反應(yīng)結(jié)果，不會使氣隙磁場畸變。

3）發(fā)電機發(fā)出有功功率為零，向電網(wǎng)輸出容性無功功率。第13頁/共21頁d軸q軸U軸U1U2

W2V1W1V2NSW軸V軸6.3.4

一般情況下的電樞反應(yīng)一、空載電動勢超前電樞電流角,電樞反應(yīng)性質(zhì)：既有交軸,還有直軸去磁電樞反應(yīng)第14頁/共21頁第15頁/共21頁此種情況下---直軸分量---交軸分量---直軸分量電流產(chǎn)生的合成磁動勢---交軸分量電流產(chǎn)生的合成磁動勢第16頁/共21頁電樞反應(yīng)性質(zhì)：

Fad作用于交軸，稱為交軸電樞反應(yīng)，起交磁作用；

Faq作用于直軸，稱為直軸電樞反應(yīng)，起去磁作用。特點：既交磁，又去磁。

1）使氣隙磁場軸線位置發(fā)生改變；2）使氣隙磁場受到削弱，直軸去磁作用，導(dǎo)致端電壓降低。二、空載電動勢超前電樞電流角,特點：既交磁又增磁，

1）使氣隙磁場軸線位置發(fā)生改變；2）導(dǎo)致端電壓上升。第17頁/共21頁6.3.4

一般情況下的電樞反應(yīng)（總結(jié)）上升下降

上升下降下降下降不變不變下降R、C增強交軸直軸助磁d、q軸R、L削弱交軸直軸去磁d、q軸C增強直軸助磁d軸L削弱直軸去磁d軸R波形畸變交軸q軸

負(fù)載性質(zhì)對電機的影響電樞反應(yīng)性質(zhì)記作夾角

位置第18頁/共21頁6.3.5

電樞反應(yīng)與機--電能量轉(zhuǎn)換

電樞反應(yīng)是同步電機在負(fù)載運行時的重要物理現(xiàn)象，它不僅是引起端電壓變化的主要原因，而且也是電機實現(xiàn)機---電能量轉(zhuǎn)換的樞紐。輸出的有功功率越大，有功分量電流就越大，交軸電樞反應(yīng)越強，越大，這就要求原動機輸入更大的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，維持電機的轉(zhuǎn)速不變。第19頁/共21頁

說明發(fā)電機帶感性(或容性)無功負(fù)載時,不需要原動機增加能量.

但是直軸去磁（或助磁）電樞反應(yīng)對氣隙磁場有去磁（或