注冊(cè)電氣工程師專業(yè)基礎(chǔ)電機(jī)部分第1頁/共217頁提綱靜止電機(jī)——變壓器電機(jī)

直流電機(jī)旋轉(zhuǎn)電機(jī)同步電機(jī)交流電機(jī)

異步電機(jī)（感應(yīng)電機(jī)）電機(jī)是依據(jù)電磁感應(yīng)定律實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換或傳遞的電磁裝置第2頁/共217頁電機(jī)部分之一重點(diǎn)內(nèi)容考試大綱靜止電機(jī)變壓器練習(xí)題第3頁/共217頁電機(jī)部分之二考試大綱旋轉(zhuǎn)電機(jī)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)練習(xí)題重點(diǎn)內(nèi)容第4頁/共217頁電機(jī)部分之三考試大綱旋轉(zhuǎn)電機(jī)同步電機(jī)練習(xí)題重點(diǎn)內(nèi)容第5頁/共217頁電機(jī)部分之四考試大綱旋轉(zhuǎn)電機(jī)直流電機(jī)練習(xí)題重點(diǎn)內(nèi)容第6頁/共217頁考試大綱——變壓器4.6.1了解三相組式變壓器及三相芯式變壓器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)4.6.2掌握變壓器額定值的含義及作用4.6.3了解變壓器變比和參數(shù)的測定方法4.6.4掌握變壓器工作原理4.6.5了解變壓器電勢平衡方程式及各量含義4.6.6掌握變壓器電壓調(diào)整率的定義4.6.7了解變壓器在空載合閘時(shí)產(chǎn)生很大沖擊電流的原因4.6.8了解變壓器的效率計(jì)算及變壓器具有最高效率的條件4.6.9了解三相變壓器聯(lián)接組和鐵芯結(jié)構(gòu)對(duì)諧波電流、諧波磁通的影響4.6.10了解用變壓器組接線方式及極性端判斷三相變壓器聯(lián)接組別的方法4.6.11了解變壓器的絕緣系統(tǒng)及冷卻方式、允許溫升第7頁/共217頁考試大綱——感應(yīng)電動(dòng)機(jī)4.7.1了解感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的種類及主要結(jié)構(gòu)4.7.2掌握感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、額定功率、轉(zhuǎn)差率的概念及其等值電路4.7.3了解感應(yīng)電動(dòng)機(jī)三種運(yùn)行狀態(tài)的判斷方法4.7.4掌握感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的工作特性4.7.5掌握感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)特性4.7.6了解感應(yīng)電動(dòng)機(jī)常用的啟動(dòng)方法4.7.7了解感應(yīng)電動(dòng)機(jī)常用的調(diào)速方法4.7.8了解轉(zhuǎn)子電阻對(duì)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)性能的影響4.7.9了解電機(jī)的發(fā)熱過程、絕緣系統(tǒng)、允許溫升及其確定、冷卻方式4.7.10了解感應(yīng)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的形式及各自的特點(diǎn)4.7.11了解感應(yīng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行及維護(hù)工作要點(diǎn)第8頁/共217頁考試大綱——同步電機(jī)4.8.1了解同步電機(jī)額定值的含義4.8.2了解同步電機(jī)電樞反應(yīng)的基本概念4.8.3了解電樞反應(yīng)電抗及同步電抗的含義4.8.4了解同步發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)的條件及方法4.8.5了解同步發(fā)電機(jī)有功功率及無功功率的調(diào)節(jié)方法4.8.6了解同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性4.8.7了解同步發(fā)電機(jī)的絕緣系統(tǒng)、溫升要求、冷卻方式4.8.8了解同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)4.8.9了解同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行和維護(hù)工作要點(diǎn)第9頁/共217頁考試大綱——直流電機(jī)4.12.1了解直流電機(jī)的分類4.12.2了解直流電機(jī)的勵(lì)磁方式4.12.3掌握直流電動(dòng)機(jī)及直流發(fā)電機(jī)的工作原理4.12.4了解并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)建立穩(wěn)定電壓的條件4.12.5了解直流電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性（他勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)）4.12.6了解直流電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行條件4.12.7掌握直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速及制動(dòng)方法第10頁/共217頁4.6變壓器注冊(cè)電氣工程師考試——電機(jī)部分之一第11頁/共217頁單相變壓器鐵芯原邊繞組副邊繞組一、變壓器的基本結(jié)構(gòu)鐵心：變壓器的磁路。高、低壓繞組：原邊（一次繞組）：接電源的繞組副邊（二次繞組）：接負(fù)載的繞組變壓器符號(hào)：4.6.1三相組式和心式變壓器了解第12頁/共217頁三相組式變壓器

體積小 重量輕 用于超高壓、特大容量場合三相芯式變壓器

材料省 效率高 經(jīng)濟(jì)分析要點(diǎn)： 鐵芯結(jié)構(gòu) 磁路特點(diǎn) 勵(lì)磁電流和磁通情況4.6.1三相組式和心式變壓器了解第13頁/共217頁4.6.1.1組式——各相磁路彼此獨(dú)立各相主磁通以各自鐵芯作為磁路?！F芯獨(dú)立，磁路不關(guān)聯(lián)各相磁路的磁阻相同，當(dāng)三相繞組接對(duì)稱的三相電壓時(shí)，各相的激磁電流和磁通對(duì)稱。由三臺(tái)完全相同（容量、變比）的單相變壓器按三相連接方式連接而成三相組成變壓器4.6.1三相組式和心式變壓器了解第14頁/共217頁4.6.1.2芯式——各相磁路彼此相關(guān)通過中間三個(gè)芯柱的磁通等于三相磁通的總和。當(dāng)外施電壓為對(duì)稱三相電壓，三相磁通也對(duì)稱，其總和

，即在任意瞬間，中間芯柱磁通為零。在結(jié)構(gòu)上省去中間的芯柱4.6.1三相組式和心式變壓器了解第15頁/共217頁三相三鐵芯柱變壓器三相鐵心互不獨(dú)立三相磁路互相關(guān)聯(lián)中間相的磁路較短，令外施電壓為對(duì)稱三相電壓，三相激磁電流也不完全對(duì)稱，中間相激磁電流較其余兩相為小。與負(fù)載電流相比激磁電流很小，如負(fù)載對(duì)稱，三相電流基本對(duì)稱。中間相磁路短，磁阻小，激磁電流較?。‵=ΦR）4.6.1三相組式和心式變壓器了解第16頁/共217頁1.額定電壓U1N/U2N

指空載電壓的額定值。即當(dāng)

U1=U1N時(shí),U20=U2N※

三相變壓器是指線電壓。2.額定電流

I1N/I2N

指滿載電流值，即長期工作所允許的最大電流。※三相變壓器是指線電流。4.6.2變壓器的額定值掌握第17頁/共217頁3.額定功率(額定容量)SN※

輸出的額定有功功率：

PN=U2I2Ncos24.額定頻率fN

一般：fN=50Hz（工頻）

指視在功率的額定值?！?/p>

單相變壓器：SN=U2NI2N=U1NI1N※

三相變壓器：SN=√3U2NI2N=√3U1NI1N4.6.2變壓器的額定值掌握第18頁/共217頁接上交流電源原邊電流i1等于勵(lì)磁電流i10

產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢i10

產(chǎn)生磁通（交變）e,方向符合右螺旋法則1i空載運(yùn)行：原邊接入電源，副邊開路。注意4.6.3變壓器的變比和參數(shù)的測定了解第19頁/共217頁結(jié)論：改變?cè)褦?shù)比，就能改變輸出電壓。K為變比1u根據(jù)交流鐵心線圈的電磁關(guān)系分析可得：mΦNfE1144.4=U1mΦNfE2244.4=U24.6.3變壓器的變比和參數(shù)的測定了解第20頁/共217頁有載運(yùn)行：副邊接入負(fù)載。E1U1E2U2忽略線圈電阻和漏磁通的影響所以，電壓比為4.6.3變壓器的變比和參數(shù)的測定了解第21頁/共217頁4.6.3.2

變壓器的參數(shù)測定（測出等效電路）

一、空載試驗(yàn)▲測量:k、PFe、Zm低壓側(cè)高壓側(cè)AWVV+U1－▲實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：

U1N、I0、P0、U20。4.6.3變壓器的變比和參數(shù)的測定了解第22頁/共217頁3.勵(lì)磁電阻：Rm≈R1+Rm=P0I024.勵(lì)磁電抗:

Xm

=√|Zm|2－Rm25.電壓比:U1NU20k=1.鐵損耗:P0=

PFe+Pcu

=

RmI02

+R1I02PFe≈P0

2.勵(lì)磁阻抗模：

|Z0|≈|Z1+Zm|=U1NI04.6.3變壓器的變比和參數(shù)的測定了解第23頁/共217頁二、短路試驗(yàn)高壓側(cè)低壓側(cè)▲實(shí)驗(yàn)方法：逐漸增加U1，使電流達(dá)到額定值：I1=I1NU1=(5%~10%)U1NVWA+U1－▲實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：US=U1、IS=I1N、PS。4.6.3變壓器的變比和參數(shù)的測定了解第24頁/共217頁2.短路阻抗：

|ZS|=USIS1.銅損耗:PCu≈PFe+PCu=Ps3.短路電阻：Rs=PsIs24.短路電抗:

Xs

=√|Zs|2－Rs24.6.3變壓器的變比和參數(shù)的測定了解第25頁/共217頁工作過程u2Φi1N1u1i2N2參考方向的確定原邊是電源的負(fù)載；副邊是負(fù)載的電源；N1N2e1e2原、副邊的e與符合右螺旋法則；4.6.4變壓器的工作原理掌握第26頁/共217頁e2e1e1σΦi0Φ1σ空載運(yùn)行注意：各量的參考方向。+u1－+u2－

施加u1→i0→N1

i0Φ1σΦe1e2→e1σ→u20R1i04.6.4變壓器的工作原理掌握第27頁/共217頁1.一次側(cè)電路u1=R1i0－e1－e1σU1=R1I0－

E1－E1σE1σ=－jX1I0E1=－j4.44fN1Φm

U1=－E1+(R1

+

jX1)I0=－E1+Z1I0忽略Z1，則：U1

≈－E1=

j4.44fN1Φm

4.6.4變壓器的工作原理掌握第28頁/共217頁2.二次側(cè)電路u20=e2U20=E2=－j4.44fN2Φm

3.一次側(cè)與二次側(cè)的電壓關(guān)系:=k◆電壓比：一般取高壓繞組的電壓與低壓繞組的電壓之比，——電壓比≈U1U20E1E2=N1N2即：

k＞1。4.6.4變壓器的工作原理掌握第29頁/共217頁一、負(fù)載運(yùn)行e2e2σe1e1σ+u1－i1ZLi2ΦΦ1σΦ2σ+u2－

施加：u1→i1→N1

i1Φ1σΦ

→e1σe1e2→→u2→i2→N2i2→Φ2σ→e2σ4.6.5變壓器的電勢平衡方程式了解第30頁/共217頁①

磁通守恒，磁鏈?zhǔn)睾?②

從電磁關(guān)系分析:

N2i2

N1i1N1I1+

N2I2=N1I0

N1i0

→Φ

U1N4.44fN1Φm≈N1I1+

N2I2=0在滿載或接近滿載時(shí)，I0可忽略不計(jì)。4.6.5變壓器的電勢平衡方程式了解第31頁/共217頁◆電動(dòng)勢平衡方程：一次側(cè)：二次側(cè)：U2=E2+

E2σ－R2I2≈－E1U1=－E1+(R1

+

jX1)I1=－E1+Z1I1=E2－(R2

+

jX2)I2=E2－Z2I2≈E2U2=ZLI24.6.5變壓器的電勢平衡方程式了解第32頁/共217頁二、等效電路+U1－ZLI1R1X1－E1+－E2+X2R2I2－

U2

+4.6.5變壓器的電勢平衡方程式了解(1)

等效條件：

N2I2不變、P2不變。

(2)

用一個(gè)匝數(shù)為N1的假想繞組代替N2，使：E2′=E1N1N2e1e2第33頁/共217頁(3)

折算后的二次繞組電流：N1I2′=N2I2I2′=N2N1I2=I2k(4)

折算后的二次繞組電動(dòng)勢和電壓：匝數(shù)相同:E2′=E1=kE2輸出功率不變:U2′I2′=U2I2U2′=I2I2′U2=kU2第34頁/共217頁(5)

折算后二次繞組的阻抗：有功功率不變:R2′I2′2=R2I22R2′=

R2

I22I2′2=k2R2無功功率不變:X2′I2′2=X2I22X2′=X2I22I2′2=k2X2同理:Z2′=k2Z2ZL′=k2ZL◆

折算實(shí)質(zhì)上是在二次繞組功率和磁通勢保持不變的條件下，對(duì)繞組的電壓、電流所進(jìn)行的一種線性變換。第35頁/共217頁T型等效電路：+U1－ZLI1R1X1－E1+－E2+X2R2I2－

U2

+Rm

XmE2′X2′

R2′U2′

I2′ZL′+U1－I1R1X1－E1=E2′+－

U2′

+Rm

XmX2′

R2′

I2′ZL′I0第36頁/共217頁所謂變壓器的電壓調(diào)整率是指空載時(shí)的副邊電壓U20與負(fù)載時(shí)的副邊電壓差

與額定副電壓U2N之比值，用百分?jǐn)?shù)來表示，即4.6.6變壓器的電壓調(diào)整率掌握一般在5%以內(nèi)空載電壓滿載電壓第37頁/共217頁現(xiàn)象： 合閘瞬間有超過額定電流的沖擊電流（大大超過正常的空載電流）原因： 鐵芯的飽和現(xiàn)象和剩磁的存在。影響：使保護(hù)誤動(dòng)作，影響合閘4.6.7變壓器空載合閘產(chǎn)生沖擊電流了解

第38頁/共217頁1.變壓器的損耗和效率變壓器的損耗：主要包括鐵損耗和銅損耗，即鐵損耗（固定損耗）：變壓器鐵心中的磁滯損耗和渦流損耗。銅損耗（可變損耗）：電流通過變壓器繞組時(shí)會(huì)產(chǎn)生損耗。效率：變壓器的輸出功率P2與輸入功率P1之比，即

中、小型的電力變壓器的效率在95%以上，大型電力變壓器的效率可高達(dá)99%以上。

4.6.8變壓器的效率了解第39頁/共217頁為防止渦流損失，鐵芯一般由一片片導(dǎo)磁材料疊合而成。變壓器的損耗包括兩部分：銅損(PCU)：繞組導(dǎo)線電阻所致。磁滯損失：磁滯現(xiàn)象引起鐵芯發(fā)熱，造成的損失。渦流損失：交變磁通在鐵芯中產(chǎn)生的感應(yīng)電流（渦流），造成的損失。鐵損()：PFE4.6.8變壓器的效率了解第40頁/共217頁聯(lián)結(jié)組：聯(lián)結(jié)方式+聯(lián)結(jié)組號(hào)。聯(lián)結(jié)組號(hào)：表示高低壓繞組相應(yīng)線電動(dòng)勢之間相差。1.聯(lián)結(jié)組的表示方式(1)單相電動(dòng)勢的相位關(guān)系EUEu**U1U2u1u2EUEu**相位關(guān)系:EUEuEUEuU1U2u1u24.6.9變壓器的聯(lián)接組的判別了解第41頁/共217頁(2)三相變壓器的聯(lián)結(jié)組時(shí)鐘表示法：高壓繞組的線電動(dòng)勢（任取一個(gè)）作分針，指向12點(diǎn)；低壓繞組對(duì)應(yīng)的線電動(dòng)勢作時(shí)針，它們所確定的鐘點(diǎn)數(shù)即為聯(lián)結(jié)組號(hào)。2.

聯(lián)結(jié)組判斷方法(1)由聯(lián)結(jié)圖確定聯(lián)結(jié)方式；(2)在聯(lián)結(jié)圖上標(biāo)出高、低壓繞組的線電動(dòng)勢和相電動(dòng)勢；(3)畫出高壓繞組的電動(dòng)勢相量圖。星形聯(lián)結(jié)時(shí)相電動(dòng)勢畫成Y形，三角形聯(lián)結(jié)時(shí)相電動(dòng)勢畫成△形。4.6.9變壓器的聯(lián)接組的判別了解第42頁/共217頁(4)畫出低壓繞組的電動(dòng)勢相量圖。

先畫相電動(dòng)勢相量，再畫線電動(dòng)勢相量。(5)判斷聯(lián)結(jié)組號(hào)，寫出聯(lián)結(jié)組。找出某個(gè)對(duì)應(yīng)的高、低壓繞組的線電動(dòng)勢的相位差，確定鐘點(diǎn)數(shù)。※

典型的聯(lián)結(jié)組：Y,yn0、Y,d11、YN,d11?！切温?lián)結(jié)的兩種方式：UVW順接逆接UVW4.6.9變壓器的聯(lián)接組的判別了解第43頁/共217頁U1

V1

W1N例：判斷按下圖方式聯(lián)結(jié)的三相變壓器的聯(lián)結(jié)組。***EUEVEW***u1

v1

w1EuEvEwEWEUEVNUVWEUVEuEvuvwEwEuvEuv聯(lián)結(jié)組號(hào):Y,d14.6.9變壓器的聯(lián)接組的判別了解第44頁/共217頁絕緣：主絕緣：繞組對(duì)地和繞組相間的絕緣，如一二次繞組間的絕緣、繞組與介質(zhì)間的絕緣、繞組與鐵心的絕緣，引線端子絕緣等?？v絕緣：繞組匝間絕緣和段間絕緣。冷卻：干式變壓器：干式澆注、干式空氣自冷油浸式變壓器：自冷、風(fēng)冷、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷等4.6.10變壓器的絕緣、冷卻方式、允許溫升了解第45頁/共217頁溫升：假定：鐵芯和各個(gè)繞組都是獨(dú)立的發(fā)熱單位。即認(rèn)為鐵芯的發(fā)熱僅來源于鐵芯損耗，各繞組的發(fā)熱來源于各自的銅耗，它們相互間并沒有熱量交換。根據(jù)我國的氣候情況，國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定以+40℃作為周圍環(huán)境空氣的最高溫度，并據(jù)此規(guī)定變壓器各部分的容許溫升4.6.11變壓器的絕緣、冷卻方式、允許溫升了解第46頁/共217頁本章結(jié)束第47頁/共217頁4.7感應(yīng)電動(dòng)機(jī)注冊(cè)電氣工程師考試——電機(jī)部分之二第48頁/共217頁4.7.1.1三相異步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)（1）

定子定子鐵心定子繞組3)機(jī)座和端蓋（2）

轉(zhuǎn)子1)轉(zhuǎn)子鐵心2)轉(zhuǎn)子繞組3)轉(zhuǎn)軸4)風(fēng)扇4.7.1感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的原理、種類及主要結(jié)構(gòu)了解第49頁/共217頁異步電動(dòng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖4.7.1感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的原理、種類及主要結(jié)構(gòu)了解第50頁/共217頁

定子鐵心、轉(zhuǎn)子鐵心：由硅鋼片疊成。定子鐵心轉(zhuǎn)子鐵心4.7.1感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的原理、種類及主要結(jié)構(gòu)了解第51頁/共217頁

定子繞組對(duì)稱三相繞組。4.7.1感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的原理、種類及主要結(jié)構(gòu)了解第52頁/共217頁繞線式：對(duì)稱三相繞組。鼠籠式：對(duì)稱多相繞組。

轉(zhuǎn)子繞組4.7.1感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的原理、種類及主要結(jié)構(gòu)了解第53頁/共217頁YBZXAC轉(zhuǎn)子定子定子繞組（三相）機(jī)座轉(zhuǎn)子：在旋轉(zhuǎn)磁場作用下，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢或電流。三相定子繞組：產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。4.7.1感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的原理、種類及主要結(jié)構(gòu)了解第54頁/共217頁1.轉(zhuǎn)動(dòng)原理：

磁鐵閉合線圈4.7.1感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的原理、種類及主要結(jié)構(gòu)了解第55頁/共217頁電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)速的關(guān)系電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速:電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向與磁場旋轉(zhuǎn)的方向一致，但

異步電動(dòng)機(jī)無轉(zhuǎn)距轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)無轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢（轉(zhuǎn)子導(dǎo)體不切割磁力線）無轉(zhuǎn)子電流提示：如果第56頁/共217頁

異步電動(dòng)機(jī)定子上有三相對(duì)稱的交流繞組，三相對(duì)稱交流繞組通入三相對(duì)稱交流電流時(shí)，將在電機(jī)氣隙空間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場2旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生AXBYCZ4.7.1感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的原理、種類及主要結(jié)構(gòu)了解第57頁/共217頁AYCBZ異步機(jī)中,旋轉(zhuǎn)磁場代替了旋轉(zhuǎn)磁極(?)電流出()電流入X第58頁/共217頁XBZAYCAXYCBZAXYCBZ三相對(duì)稱繞組通入三相對(duì)稱電流就形成旋轉(zhuǎn)磁場。第59頁/共217頁旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速大小

一個(gè)電流周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間轉(zhuǎn)過360°。則

同步轉(zhuǎn)速（旋轉(zhuǎn)磁場的速度）為：AXYCBZAXYCBZAXYCBZ第60頁/共217頁極對(duì)數(shù)（P）的概念A(yù)XBYCZ此種接法下，合成磁場只有一對(duì)磁極，則極對(duì)數(shù)為1。即：AXYCBZ4.7.1感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的原理、種類及主要結(jié)構(gòu)了解第61頁/共217頁極對(duì)數(shù)（P）的改變C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'

將每相繞組分成兩段，按右下圖放入定子槽內(nèi)。形成的磁場則是兩對(duì)磁極。AXBYCZ4.7.1感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的原理、種類及主要結(jié)構(gòu)了解第62頁/共217頁極對(duì)數(shù)C'Y'ABCXYZA'X'B'Z'4.7.1感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的原理、種類及主要結(jié)構(gòu)了解第63頁/共217頁極對(duì)數(shù)和轉(zhuǎn)速的關(guān)系第64頁/共217頁M3~3~M3~3~2.轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的方向*轉(zhuǎn)子與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向相同。正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)怎樣改變轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向?nn第65頁/共217頁總結(jié)對(duì)稱三相繞組通入對(duì)稱三相電流旋轉(zhuǎn)磁場(磁場能量)磁場線切割轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生e和

i轉(zhuǎn)子繞組在磁場中受到電磁力的作用轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來機(jī)械負(fù)載旋轉(zhuǎn)起來三相交流電能感應(yīng)電磁轉(zhuǎn)矩輸出機(jī)械能量發(fā)電過程電動(dòng)過程4.7.1感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的原理、種類及主要結(jié)構(gòu)了解第66頁/共217頁

一、轉(zhuǎn)差率的概念：異步電機(jī)運(yùn)行中:轉(zhuǎn)差率為旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速和電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速之差。即：電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間:（轉(zhuǎn)差率最大）4.7.2感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、額定功率、轉(zhuǎn)差率及等效電路掌握第67頁/共217頁二、等效電路E1I1R1jX1jX2sR2E2sI2sf1f2+U1－m1、

kw1N1m2、

kw2N21.頻率折算I2s=sE2R2+jsX2=E2+jX2R2s=I24.7.2感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、額定功率、轉(zhuǎn)差率及等效電路掌握第68頁/共217頁

實(shí)際旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子等效靜止的轉(zhuǎn)子

F2的轉(zhuǎn)速

F2的大小F2的空間位置◆

頻率歸算的物理含義：

用一個(gè)靜止的、電阻為R2

/s的等效轉(zhuǎn)子去代替電阻為R2的實(shí)際旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，等效轉(zhuǎn)子與實(shí)際轉(zhuǎn)子具有同樣的轉(zhuǎn)子磁通勢F2

。

0.9m2kw2N2

I2s2p0.9m2kw2N2

I22p

n0

n0取決于電流的相位。i2s與i2的相位相同?！?/p>

頻率歸算后，定子的所有物理量不變，定子傳送到轉(zhuǎn)子的功率也不變。4.7.2感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、額定功率、轉(zhuǎn)差率及等效電路掌握第69頁/共217頁R2s=R2+1－ssR2轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的機(jī)械功率相對(duì)應(yīng)的等效電阻1－ssm2R2I22總機(jī)械功率：+U1－E1I1R1jX1f1E21－ssR2I2jX2R2f1m1、

kw1N1m2、

kw2N24.7.2感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、額定功率、轉(zhuǎn)差率及等效電路掌握第70頁/共217頁2.繞組折算

用一個(gè)相數(shù)和有效匝數(shù)與定子繞組相同的轉(zhuǎn)子繞組去等效代替實(shí)際的轉(zhuǎn)子繞組。等效代替：保證電磁效應(yīng)和所有物理量保持不變。(1)電動(dòng)勢的折算：折算前：E2=

4.44f1

kw2N2Φm

折算后：E2'

=E1=

4.44f1

kw1N1Φm

定、轉(zhuǎn)子的電動(dòng)勢之比：=kw1N1kw2N2E2'E2ke

=E1E2=4.7.2感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、額定功率、轉(zhuǎn)差率及等效電路掌握第71頁/共217頁(2)電流的折算：折算前：折算后：F2=0.9m2kw2N2

I22pF2'=0.9m1kw1N1

I2'2p=F2E2'

=E1=ke

E2電流比：=m1kw1N1m2kw2N2I2I2'ki

=0.9m2kw2N2

I22p=0.9m1kw1N1

I2'2pI2kiI2'

=4.7.2感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、額定功率、轉(zhuǎn)差率及等效電路掌握第72頁/共217頁(3)阻抗的折算：折算前：Z2=+jX2R2s=E2I2折算后：Z2'

=+jX2'R2's=E2'I2'阻抗比：|Z2'||Z2|kZ

==E2'

I2E2

I2'=keki

Z2'

=kZ

Z2R2'

=kZ

R2X2'

=kZ

X24.7.2感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、額定功率、轉(zhuǎn)差率及等效電路掌握第73頁/共217頁3.等效電路及其簡化E1=

E2'I1R1jX11－ssR2'I2'jX2'

R2'I0RmXm+U1－4.7.2感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、額定功率、轉(zhuǎn)差率及等效電路掌握第74頁/共217頁●起動(dòng)時(shí):

●額定運(yùn)行時(shí):

n=0，s=1sN=0.01~0.09知識(shí)點(diǎn)：p=1,2,3,n典型值●理想空載時(shí):

n=n0，s=0●正常運(yùn)行時(shí):

0＜n＜n0，1＞s＞0

三、異步電動(dòng)機(jī)典型的運(yùn)行情況E1=

E2'I1R1jX11－ssR2'I2'jX2'

R2'I0RmXm+U1－4.7.2感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、額定功率、轉(zhuǎn)差率及等效電路掌握第75頁/共217頁一、功率平衡方程式

1.輸入功率P1P1=3U1I1cos1=√3U1LI1Lcos12.

定子銅損耗PCu1PCu1=m1R1I12=3R1I123.

鐵損耗PFe（轉(zhuǎn)子鐵損耗忽略不計(jì)）

PFe=m1RmI02=3RmI024.7.3功率轉(zhuǎn)換過程與轉(zhuǎn)矩掌握第76頁/共217頁4.電磁功率PePe=P1－PCu1－PFePe=m2E2I2cos2=m1E2'

I2'cos2R2's=m1I2'21－ss=m1R2'I2'

2+m1R2'I2'

25.轉(zhuǎn)子銅損耗PCu2

PCu2=m2R2I22=m1R2'

I2'

2=sPe4.7.3功率轉(zhuǎn)換過程與轉(zhuǎn)矩掌握第77頁/共217頁8.輸出功率P2P2=Pm－P0=Pe－PCu2－P0=P1－PCu1－PFe－PCu2－P06.總機(jī)械功率PmPm=Pe－PCu21－ss

Pm=m1R2'I2'2=(1－s

)Pe7.空載損耗P0

P0=Pme

+PadP1PCu1+PFePePCu2P0P2Pm機(jī)械損耗附加損耗4.7.3功率轉(zhuǎn)換過程與轉(zhuǎn)矩掌握第78頁/共217頁二、轉(zhuǎn)矩平衡方程式Pm=P2+P0T

=T2+T0÷Ω1.電磁轉(zhuǎn)矩TT

=PmΩPeΩ0

=T

=9.55PmnPen0

=9.552.空載轉(zhuǎn)矩T0T0

=P0ΩP0n

=9.553.輸出轉(zhuǎn)矩T2T2

=P2ΩP2n

=9.554.7.3功率轉(zhuǎn)換過程與轉(zhuǎn)矩掌握第79頁/共217頁4.7.4感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的三種運(yùn)行狀態(tài)三相異步電機(jī)的四象限運(yùn)行電動(dòng)機(jī)狀態(tài)：●n與T同方向●

0＜n＜n0

●1＞s＞0nTO發(fā)電機(jī)狀態(tài)：●n與T反方向●

n＞n0●s＜0制動(dòng)狀態(tài)：●

n與T反方向●

n＜0●s＞1反向電動(dòng)機(jī)狀態(tài)了解第80頁/共217頁4.7.5感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性掌握第81頁/共217頁4.7.6三相異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)特性電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)指標(biāo)：◆起動(dòng)轉(zhuǎn)矩足夠大?！羝饎?dòng)電流不超過允許范圍。◆異步機(jī)的實(shí)際起動(dòng)情況：起動(dòng)電流大：Ist=αscIN=(5.5～7)IN

起動(dòng)轉(zhuǎn)矩?。篢st=αstTN=(1.6～2.2)TN

◆不利影響：(1)大電流使電網(wǎng)電壓降低，影響自身及其他負(fù)載工作。(2)頻繁起動(dòng)時(shí)造成熱量積累,易使電動(dòng)機(jī)過熱。

掌握第82頁/共217頁一、籠型異步電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)1.小容量的電動(dòng)機(jī)（≤7.5kW）2.電動(dòng)機(jī)容量滿足如下要求：Ist

INαsc=≤14〔〕3+電源總?cè)萘?kV·A)電動(dòng)機(jī)容量(kV·A)4.7.7感應(yīng)電動(dòng)機(jī)常用起動(dòng)方法了解第83頁/共217頁二、籠型異步電動(dòng)機(jī)的減壓起動(dòng)1.定子串聯(lián)電阻或電抗減壓起動(dòng)：M3~3~R(L)Q1Q2FU運(yùn)行起動(dòng)4.7.7感應(yīng)電動(dòng)機(jī)常用起動(dòng)方法了解第84頁/共217頁適用于：正常運(yùn)行為△聯(lián)結(jié)的電動(dòng)機(jī)。Y型起動(dòng)，型運(yùn)行。2.Y－減壓起動(dòng)：

Y型起動(dòng)WVUWVUIstYUN型起動(dòng)（型運(yùn)行）UNIstZZZZZZ√3|

Z|UNIstY=√3UNIst=|Z|4.7.7感應(yīng)電動(dòng)機(jī)常用起動(dòng)方法了解第85頁/共217頁◆Y型起動(dòng)的起動(dòng)電流為：IstY=13Ist∵

T∝U12，TstY=13Tst◆

Y型起動(dòng)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為：1√3U1'=U1◆

Y－減壓起動(dòng)的特點(diǎn)：

(1)電源電壓不變，改變定子繞組接法；

(2)減壓比為:1√3Y起動(dòng)相電壓U1'起動(dòng)相電壓U1=4.7.7感應(yīng)電動(dòng)機(jī)常用起動(dòng)方法了解第86頁/共217頁定子電流：

kAIst線路電流：IstA=kA2Ist3.自耦變壓器減壓起動(dòng)M3~UN=kAUNkAIstIstA降壓比為:U1kA=U1UNU1定子電壓：◆自耦變壓器減壓起動(dòng)的起動(dòng)電流為：IstA=kA2Ist4.7.7感應(yīng)電動(dòng)機(jī)常用起動(dòng)方法了解第87頁/共217頁◆自耦變壓器減壓起動(dòng)的特點(diǎn)：(1)定子繞組接法不變，改變定子繞組的電壓；(2)降壓比KA可調(diào):

U1=(0.4、0.6、0.8)UNU1=(0.55、0.64、0.73)UN◆自耦變壓器減壓起動(dòng)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為：TstA=kA2Tst4.7.7感應(yīng)電動(dòng)機(jī)常用起動(dòng)方法了解第88頁/共217頁4.延邊三角形減壓起動(dòng)251436143625適用于：正常運(yùn)行為△聯(lián)結(jié)的電動(dòng)機(jī)。延邊三角形起動(dòng)，型運(yùn)行。4.7.7感應(yīng)電動(dòng)機(jī)常用起動(dòng)方法了解第89頁/共217頁1.分級(jí)起動(dòng)過程3~M3~Q2Q2Q1Q1Rst1Rst2n0TnO3(R22)TLT2T12(R21)1(R2)abcdef(1)串聯(lián)Rst1和Rst2起動(dòng)(特性3)：總電阻R22=R2+Rst1+Rst2(2)

合上Q1

，切除Rst2(特性2)：總電阻R21=R2+Rst1(3)

合上Q2

，切除Rst1(特性1)：總電阻:R2三、繞線型異步機(jī)轉(zhuǎn)子電路串電阻起動(dòng)4.7.7感應(yīng)電動(dòng)機(jī)常用起動(dòng)方法了解第90頁/共217頁1.改變磁極對(duì)數(shù)p2.改變轉(zhuǎn)差率s

3.改變電源頻率f1(變頻調(diào)速)調(diào)速方法：

n=(1－s)n0=(1－s)60f1

p——有級(jí)調(diào)速。無級(jí)調(diào)速。4.7.8三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速了解第91頁/共217頁TL一、變極調(diào)速n0TnOYYY0.5n0n0TnO△YY0.5n0TL1.調(diào)速方向

YY→Y(△)：n↓Y(△)→YY：n↑2.調(diào)速范圍:D=2~44.7.8三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速了解第92頁/共217頁n0TnOsMUNTLTL二、變轉(zhuǎn)差率調(diào)速（能耗轉(zhuǎn)差調(diào)速）1.調(diào)壓調(diào)速:TL(1)調(diào)速方向:

U1(＜UN)↓U1n0TnOsMUNU1→n↓(2)調(diào)速范圍：

D較小。4.7.8三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速了解第93頁/共217頁n0TnOTMR2R2+Rr2.轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速TLM3~3~RrKM(1)調(diào)速方向:n↓(2)調(diào)速范圍：D較小。4.7.8三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速了解第94頁/共217頁三、變頻調(diào)速

U、f可變M3~3~整流電路逆變電路50Hz控制電路

直流n0TnOn0'f1＞fNU1L=UNn0TnOn0'f1＜fN，=常數(shù)U1f1

TLTL4.7.8三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速了解第95頁/共217頁M3~3~Q1一、能耗制動(dòng)1.制動(dòng)原理n+U－Q2

RbI1×ΦFF●制動(dòng)前：

Q1合上，Q2斷開，M為電動(dòng)狀態(tài)?！裰苿?dòng)時(shí)：

Q1斷開，Q2合上。M為制動(dòng)狀態(tài)。定子：U→I1→Φ轉(zhuǎn)子：n→E2→I2TT4.7.11三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)了解第96頁/共217頁二、反接制動(dòng)1.定子兩相反接的反接制動(dòng)——迅速停車3~M3~3~M3~Rb電動(dòng)狀態(tài)制動(dòng)狀態(tài)(1)制動(dòng)原理：4.7.11三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)了解第97頁/共217頁三、回饋制動(dòng)用于高速下放重物，不用于迅速停車。在調(diào)速過程中也會(huì)自動(dòng)出現(xiàn)回饋制動(dòng)現(xiàn)象。1.下放重物時(shí)的回饋制動(dòng)G3~M3~RbOnT－n01TLTTnTLbac反向電動(dòng)回饋制動(dòng)4.7.11三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)了解第98頁/共217頁

制動(dòng)效果：Rb↑→特性2斜率↑→下放速度↑※為了避免危險(xiǎn)的高速，一般不串聯(lián)

Rb。2.減壓調(diào)速與變極調(diào)速時(shí)的回饋制動(dòng)TnOfNf1TLabcdTnOYYYTLabcd?4.7.11三相異步電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)了解第99頁/共217頁本章結(jié)束第100頁/共217頁4.8同步電機(jī)注冊(cè)電氣工程師考試——電機(jī)部分之三第101頁/共217頁1024.8.1同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理~在定子鐵芯上開槽槽內(nèi)放置導(dǎo)線，轉(zhuǎn)子上裝有磁極及勵(lì)磁繞組。當(dāng)勵(lì)磁繞組通以直流電流時(shí)，電機(jī)內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生磁場，如果轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)子使磁場與定子導(dǎo)線之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，就會(huì)在定子導(dǎo)線中感應(yīng)出交流電勢。了解第102頁/共217頁103同步電機(jī)做電動(dòng)機(jī)：三相定子繞組與電源接通，產(chǎn)生三相合成基波磁勢，轉(zhuǎn)速為同步速：同時(shí)轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁產(chǎn)生恒定主極磁場；兩個(gè)磁場間有相互電磁力作用，使得電樞磁場拖著主極磁場同步轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n=n1。4.8.1同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理了解第103頁/共217頁104二、同步電機(jī)的額定值一、額定值額定電壓UN(V,kV)：指額定運(yùn)行時(shí)定子輸出端的線電壓。額定電流IN(A)：指額定運(yùn)行時(shí)定子的線電流。額定功率因數(shù)cosN：額定運(yùn)行時(shí)電機(jī)的功率因數(shù)。額定效率N：電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的效率。4.8.1同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理了解第104頁/共217頁1055、額定容量SN：發(fā)電機(jī)指出線端額定視在功率，單位為VA，KVA，MVA；調(diào)相機(jī)為線端額定無功功率，單位為Var,kVar,MVar。

SN=3UNIN6、額定功率PN(W,kW,MW）：發(fā)電機(jī)指額定輸出有功電功率：PN=SNcosN=3UNINcosN

電動(dòng)機(jī)指軸上輸出的額定機(jī)械功率：

PN=SNcosNN=3UNINcosNN4.8.1同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理了解第105頁/共217頁1067、額定頻率：額定運(yùn)行時(shí)電機(jī)電樞輸出端電能的頻率，我國標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)頻率規(guī)定為50Hz。8、額定轉(zhuǎn)速：額定運(yùn)行時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，即同步轉(zhuǎn)速。9、除上述額定值外，同步電機(jī)名牌上還常列出一些其它的運(yùn)行數(shù)據(jù)，例如額定負(fù)載時(shí)的溫升、勵(lì)磁容量和勵(lì)磁電壓等。4.8.1同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理了解第106頁/共217頁107三、國產(chǎn)同步電機(jī)型號(hào)汽輪發(fā)電機(jī)有QFQ、QFN、QFS等系列，前兩個(gè)字母表示汽輪發(fā)電機(jī)；第三個(gè)字母表示冷卻方式，Q表示氫外冷，N表示氫內(nèi)冷，S表示雙水內(nèi)冷。大型水輪發(fā)電機(jī)為TS系列，T表示同步，S表示水輪。同步電動(dòng)機(jī)系列有TD、TDL等，TD表示同步電動(dòng)機(jī)，后面的字母指出其主要用途。如TDG表示高速同步電動(dòng)機(jī)；TDL表示立式同步電動(dòng)機(jī)。同步補(bǔ)償機(jī)為TT系列。舉例：QFS-300-2：容量300MW雙水內(nèi)冷2極汽輪發(fā)電機(jī)。TSS1264/160-48：雙水內(nèi)冷水輪發(fā)電機(jī)，定子外徑為1264厘米，鐵心長為160厘米，極數(shù)為48。4.8.1同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理了解第107頁/共217頁108一、勵(lì)磁方式分類獲得勵(lì)磁電流的方法稱為勵(lì)磁方式。目前采用的勵(lì)磁方式分為兩大類：用直流發(fā)電機(jī)作為勵(lì)磁電源的直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)；用硅整流裝置將交流轉(zhuǎn)化成直流后供給勵(lì)磁的整流器勵(lì)磁系統(tǒng)。4.8.2同步電機(jī)的勵(lì)磁方式了解第108頁/共217頁109二、直流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁直流勵(lì)磁機(jī)通常與同步發(fā)電機(jī)同軸，采用并勵(lì)、他勵(lì)或永磁勵(lì)磁方式。采用他勵(lì)接法時(shí)，勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流由另一臺(tái)被稱為副勵(lì)磁機(jī)的同軸的直流發(fā)電機(jī)供給。4.8.2同步電機(jī)的勵(lì)磁方式了解第109頁/共217頁110三、靜止整流器勵(lì)磁：同一軸上有三臺(tái)交流發(fā)電機(jī)，即主發(fā)電機(jī)、交流主勵(lì)磁機(jī)和交流副勵(lì)磁機(jī)。副勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流開始時(shí)由外部直流電源提供，待電壓建立起來后再轉(zhuǎn)為自勵(lì)(有時(shí)采用永磁發(fā)電機(jī))。副勵(lì)磁機(jī)的輸出電流經(jīng)過靜止晶閘管整流器整流后供給主勵(lì)磁機(jī)，而主勵(lì)磁機(jī)的交流輸出電流經(jīng)過靜止的三相橋式硅整流器整流后供給主發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組。與傳統(tǒng)直流系統(tǒng)的區(qū)別：變直流勵(lì)磁機(jī)為交流主磁機(jī)，解決了換向器火花問題。4.8.2同步電機(jī)的勵(lì)磁方式了解第110頁/共217頁111四、旋轉(zhuǎn)整流器勵(lì)磁：靜止整流器的直流輸出必須經(jīng)電刷和集電環(huán)輸送到旋轉(zhuǎn)的勵(lì)磁繞組，對(duì)大容量的同步發(fā)電機(jī)其勵(lì)磁電流達(dá)到數(shù)千安培，使得集電環(huán)嚴(yán)重過熱。因此，在大容量的同步發(fā)電機(jī)中，常采用不需要電刷和集電環(huán)的旋轉(zhuǎn)整流器勵(lì)磁系統(tǒng)。主勵(lì)磁機(jī)是旋轉(zhuǎn)電樞式三相同步發(fā)電機(jī)，旋轉(zhuǎn)電樞的交流電流經(jīng)與主軸一起旋轉(zhuǎn)的硅整流器整流后，直接送到主發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁繞組。交流主勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電流由同軸的交流副勵(lì)磁機(jī)經(jīng)靜止的晶閘管整流器整流后供給。由于這種勵(lì)磁系統(tǒng)取消了集電環(huán)和電刷裝置，故又稱為無刷勵(lì)磁系統(tǒng)。4.8.2同步電機(jī)的勵(lì)磁方式了解第111頁/共217頁112n1n1一、負(fù)載后磁勢分析空載時(shí)，同步電機(jī)中只有一個(gè)n1旋轉(zhuǎn)的勵(lì)磁磁勢Ff，它在電樞繞組中感應(yīng)出三相對(duì)稱交流電勢(勵(lì)磁電動(dòng)勢E0)。電樞繞組接三相對(duì)稱負(fù)載后，電樞繞組和負(fù)載一起構(gòu)成閉合通路，通路中流過的是三相對(duì)稱的交流電流，三相對(duì)稱電流流過三相對(duì)稱繞組時(shí)將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)以n1旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁勢Fa，與主極旋轉(zhuǎn)磁場Ff“同步”。電樞磁勢4.8.3同步電機(jī)的電樞反應(yīng)了解第112頁/共217頁113結(jié)論：隨軸同轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁勢Ff(稱為機(jī)械旋轉(zhuǎn)磁勢)；電樞旋轉(zhuǎn)磁勢Fa(稱為電氣旋轉(zhuǎn)磁勢)。轉(zhuǎn)速均為同步速n1，而且轉(zhuǎn)向一致，二者在空間處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，可以用矢量加法將其合成為一個(gè)合成磁勢F。因此，氣隙中的磁場由主極磁場與電樞磁場二者合成。氣隙磁場可以看成是由合成磁勢F在電機(jī)的氣隙中建立起來的磁場。也是以同步轉(zhuǎn)速n1旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場。F4.8.3同步電機(jī)的電樞反應(yīng)了解第113頁/共217頁114勵(lì)磁磁勢和電樞磁勢的區(qū)別基波波形大小位置轉(zhuǎn)速勵(lì)磁磁勢正弦波恒定，由勵(lì)磁電流決定由轉(zhuǎn)子位置決定由原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定電樞反應(yīng)磁勢正弦波恒定，由電樞電流決定由電流瞬時(shí)值決定由電流的f和p決定4.8.3同步電機(jī)的電樞反應(yīng)了解第114頁/共217頁115電樞反應(yīng)定義：空載時(shí)Ff1＋Fa

→F改變→E、U改變。實(shí)踐證明，當(dāng)對(duì)稱三相負(fù)載性質(zhì)不同時(shí)(如感性、容性或電阻性)，發(fā)電機(jī)端壓變化規(guī)律也不同。原因：電樞磁場對(duì)主極磁場的影響不同。同步發(fā)電機(jī)對(duì)稱負(fù)載時(shí)，電樞磁勢Fa對(duì)勵(lì)磁磁勢Ff影響，氣隙磁場的大小和位置發(fā)生變化，這一現(xiàn)象稱為電樞反應(yīng)。二、電樞反應(yīng)F4.8.3同步電機(jī)的電樞反應(yīng)了解第115頁/共217頁116三個(gè)角四個(gè)軸4.8.3同步電機(jī)的電樞反應(yīng)了解第116頁/共217頁1172、時(shí)-空矢量圖Ff1及0在d軸上，E0在q軸上,Fa與I重合。將Fa分解：幅值：Fad=Fasinψ

直軸分量

Faq=Facosψ

交軸分量4.8.3同步電機(jī)的電樞反應(yīng)了解第117頁/共217頁1183、電樞反應(yīng)的性質(zhì)

(1)ψ=0°E0、I同相Ff1超前Fa90°，二者正交，F(xiàn)f1作用在直軸上；而Fa作用在交軸上，這種作用在交軸上的電樞反應(yīng)稱為交軸電樞反應(yīng)，簡稱交磁作用。IEaE0EδFa4.8.3同步電機(jī)的電樞反應(yīng)了解第118頁/共217頁119(2)ψ=90°

E0超前I90°Fa滯后Ff1180°二者反相，F(xiàn)f1和Fa一同作用在直軸上，方向相反，電樞反應(yīng)為純?nèi)ゴ抛饔?，合成磁勢的幅值減小，這一電樞反應(yīng)稱為直軸去磁電樞反應(yīng)。E0Ièaψ=90°èδFa4.8.3同步電機(jī)的電樞反應(yīng)了解第119頁/共217頁120(3)ψ=180°E0超前I180°，反相Fa作用在交軸上，與相軸正方向反向180°，為交軸電樞反應(yīng)。FaìAìCìBè0Aè0ìF(xiàn)aFδFf1èaèδq軸d軸ψ=180°4.8.3同步電機(jī)的電樞反應(yīng)了解第120頁/共217頁121(3)ψ=-90°I超前E090°Fa和Ff1與之間的夾角為0°，即二者同相，一同作用在直軸上，電樞反應(yīng)為純助磁作用，合成磁勢的幅值增大，這一電樞反應(yīng)稱為直軸助磁電樞反應(yīng)。ìF(xiàn)a4.8.3同步電機(jī)的電樞反應(yīng)了解第121頁/共217頁122（4）一般情況ψ=(0～90°)ì滯后è0一個(gè)銳角

Fa和Ff1與之間的夾角ψ＋90°為分析電樞反應(yīng)，將Fa分解：電流產(chǎn)生磁動(dòng)勢，把電樞電流分解為兩個(gè)分量：對(duì)應(yīng)磁動(dòng)勢Fad和Faq第122頁/共217頁123當(dāng)ψ角為不同值的電樞反應(yīng)

位置夾角記作電樞反應(yīng)性質(zhì)對(duì)電機(jī)的影響Ψ=負(fù)載性質(zhì)n(f)UΨ=00q軸Ψ+900交軸波形畸變下降不變RΨ=900d軸Ψ+900直、去削弱不變下降LΨ=-900d軸Ψ+900直、助增強(qiáng)不變上升C00<Ψ<900d、q軸Ψ+900交、直去削弱下降下降R、L-900<Ψ<00d、q軸Ψ+900交、直助增強(qiáng)下降上升R、C4.8.3同步電機(jī)的電樞反應(yīng)了解第123頁/共217頁124總結(jié)：同步電機(jī)的運(yùn)行方式可以由ψ來判斷：作發(fā)電機(jī)：-π/2<ψ<π/2作電動(dòng)機(jī)：π/2<ψ<3π/2電樞反應(yīng)改變了定轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢之間夾角，該夾角大小決定了能量傳遞的方向。4.8.3同步電機(jī)的電樞反應(yīng)了解第124頁/共217頁電樞反應(yīng)電抗Xa：大小與電樞反應(yīng)磁通所經(jīng)過磁路的磁阻成反比直軸磁路交軸磁路直軸磁路：磁阻小，

Xa較大交軸磁路：磁阻大，Xa較小4.8.4電樞反應(yīng)電抗和同步電抗了解第125頁/共217頁4.8.4電樞反應(yīng)電抗和同步電抗了解直軸電樞磁勢Fad引起定子相繞組中直軸電樞反應(yīng)電動(dòng)勢Ead；所對(duì)應(yīng)的電樞電抗稱為直軸電樞反應(yīng)電抗Xad；交軸電樞磁勢Faq引起定子相繞組中交軸電樞反應(yīng)電動(dòng)勢Eaq；所對(duì)應(yīng)的電樞電抗稱為交軸電樞反應(yīng)電抗Xaq；第126頁/共217頁4.8.4電樞反應(yīng)電抗和同步電抗了解Xd=Xad+X

——直軸同步電抗Xq=Xaq+X

——交軸同步電抗第127頁/共217頁128單機(jī)供電的缺點(diǎn)：不能保證供電質(zhì)量(電壓和頻率的穩(wěn)定性)和可靠性(發(fā)生故障就得停電)；無法實(shí)現(xiàn)供電的靈活性和經(jīng)濟(jì)性。這些缺點(diǎn)可通過多機(jī)并聯(lián)來改善。通過并聯(lián)可將幾臺(tái)電機(jī)或幾個(gè)電站并成一個(gè)電網(wǎng)。現(xiàn)代發(fā)電廠都是把幾臺(tái)同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)起來接在共同的匯流排上，一個(gè)地區(qū)總有多個(gè)發(fā)電廠并聯(lián)起來組成一個(gè)強(qiáng)大的電力系統(tǒng)(電網(wǎng))?，F(xiàn)代發(fā)電廠都是聯(lián)成大電力系統(tǒng)。4.8.5同步發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)的條件與方法了解第128頁/共217頁129電網(wǎng)供電優(yōu)點(diǎn)：提高了供電可靠性。一臺(tái)電機(jī)故障或檢修不會(huì)引起停電事故。提高了供電的經(jīng)濟(jì)性和靈活性。若水電廠與火電廠并聯(lián)，在枯水期和旺水期兩種電廠可以調(diào)配發(fā)電，旺水期水電多發(fā)電，枯水期火電多發(fā)電；用電高峰期和低谷期可靈活決定投入電網(wǎng)的發(fā)電機(jī)數(shù)量，提高發(fā)電效率和供電靈活性。提高了供電質(zhì)量。電網(wǎng)容量大(相對(duì)于單臺(tái)發(fā)電機(jī)或個(gè)別負(fù)載可視為無窮大)，單臺(tái)發(fā)電機(jī)投入與停機(jī)、個(gè)別負(fù)載變化對(duì)電網(wǎng)影響甚微，衡量供電質(zhì)量的電壓和頻率可視為恒定不變的常數(shù)。同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)到電網(wǎng)后其電壓、頻率和電網(wǎng)一致不能單獨(dú)變化。

4.8.5同步發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)的條件與方法了解第129頁/共217頁130ⅡⅠ一、并聯(lián)條件：1、定義：把同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)至電網(wǎng)的過程稱為投入并聯(lián)(并列、并車、整步)。并車時(shí)必須避免產(chǎn)生巨大的沖擊電流，以防止同步發(fā)電機(jī)受到損壞（電磁沖擊、機(jī)械沖擊），電網(wǎng)遭受干擾。兩臺(tái)同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行：Ⅰ是電力系統(tǒng)中若干臺(tái)發(fā)電機(jī)并聯(lián)后的“等效”發(fā)電機(jī)；Ⅱ是待并聯(lián)的發(fā)電機(jī)。4.8.5同步發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)的條件與方法了解第130頁/共217頁1312、五個(gè)條件：波形相同——正弦波頻率相同——f接近幅值相同；相位相同——接近相序相同——嚴(yán)格條件

若以上條件中的任何一個(gè)不滿足則在開關(guān)兩端會(huì)出現(xiàn)差額電壓，如果閉合開關(guān)，在發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)組成的回路中必然會(huì)出現(xiàn)瞬態(tài)沖擊電流。

上述條件中相序一致是絕對(duì)條件，其它條件是相對(duì)的，因?yàn)橥ǔｋ姍C(jī)可以承受一些小的沖擊電流。4.8.5同步發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)的條件與方法了解第131頁/共217頁1323、并聯(lián)條件不滿足的影響若fⅠ≠fⅡ，頻率不同→è0與ù之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)→

兩相量間的相角差將在0°～360°之間變化，電壓差忽大忽小。頻率相差越大，這個(gè)變化越劇烈。投入并聯(lián)的操作越困難，若投入電網(wǎng)，也不易同步，將在電機(jī)和電網(wǎng)之間引起很大的電流和功率振蕩。發(fā)電機(jī)投入并聯(lián)的示意圖第132頁/共217頁133若è0與ù大小不等，或相位不同，把發(fā)電機(jī)投入并聯(lián)，則相當(dāng)于出突加電壓差ΔU引起的瞬態(tài)過程，將在發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)中產(chǎn)生一定的沖擊電流。嚴(yán)重時(shí)，該電流可達(dá)額定電流的5～8倍。綜上所述，為了避免投入并聯(lián)時(shí)引起電流、功率和轉(zhuǎn)矩的沖擊，最好同時(shí)滿足上述三個(gè)條件。è0與ù大小不等相位不同4.8.5同步發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)的條件與方法了解第133頁/共217頁1、準(zhǔn)確同步法（準(zhǔn)確整步法）將發(fā)電機(jī)調(diào)整到完全符合并聯(lián)條件后的合閘操作。調(diào)整過程常用同步指示器來判斷條件的滿足情況。最簡單的同步指示器由三相相燈組成。A）直接接法：1）接法：三只燈泡直接跨接于電網(wǎng)與發(fā)電機(jī)的對(duì)應(yīng)相之間。二、并聯(lián)方法電網(wǎng)發(fā)電機(jī)同步指示器第134頁/共217頁135采用直接接法，每組燈上電壓相同

假設(shè)發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的電壓幅值相同，而頻率不同∴ΔU以頻率（f2-f1)在(0～2)U1之間交變，即三組相燈以頻率（f2-f1）閃爍，同暗同亮——燈光明暗法。2）理論分析：了解4.8.5同步發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)的條件與方法第135頁/共217頁136沖轉(zhuǎn)——將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速升高到額定轉(zhuǎn)速；投勵(lì)——調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的大小，使系統(tǒng)側(cè)和待并發(fā)電機(jī)電壓表讀數(shù)相等；用燈光法檢查相序，如果相序一致，燈光應(yīng)表現(xiàn)為明暗交替，如燈光不是明暗交替說明相序不一致，應(yīng)調(diào)整發(fā)電機(jī)的出線相序或電網(wǎng)的引線相序，嚴(yán)格保證相序一致；調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速n，改變頻率，直到燈光明暗交替頻率很低，等待燈光完全變暗的瞬間到來，即可合閘并車。3）并車方法：了解4.8.5同步發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)的條件與方法第136頁/共217頁137B）交叉接法（燈光旋轉(zhuǎn)法）1）接線圖：一相相燈直接接于某相開關(guān)兩端，另兩相相燈交叉連接。燈Ⅰ接在A1、A2之間，燈Ⅱ和燈Ⅲ交叉接在B1、C2和C1、B2之間。發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)電壓相量圖第137頁/共217頁1382）分析燈光特點(diǎn)：采用交叉接法，每組燈上電壓不相等，各組燈亮度不一樣。假設(shè)發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的電壓幅值相同，而頻率設(shè)f2>f1，由相量圖可知三組燈的亮度變化情況。分析時(shí)取電網(wǎng)電壓為基準(zhǔn)圖6.48先是第Ⅰ組燈最亮，接著輪到第Ⅱ組燈最亮，然后是第Ⅲ組燈最亮，好像燈光逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)速度：ω2-ω1。了解4.8.5同步發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)的條件與方法第138頁/共217頁139了解4.8.5同步發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)的條件與方法第139頁/共217頁140若f2<f1ⅠⅡⅢ組燈，燈光按順時(shí)針方間旋轉(zhuǎn)。增大發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使燈光旋轉(zhuǎn)速度慢下來，直到燈光不再旋轉(zhuǎn)時(shí)，就表示f2＝f1再調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓的大小和相位，直到燈Ⅰ熄滅．燈ⅡⅢ的亮度相同，即A1、A2間電壓為零時(shí)，即表示發(fā)電機(jī)巳滿足投入并聯(lián)的條件，可合閘并網(wǎng)。交叉接法也稱為燈光旋轉(zhuǎn)法，此法的優(yōu)點(diǎn)是能看出發(fā)電機(jī)的頻率比電網(wǎng)高還是低故用得較多。了解4.8.5同步發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)的條件與方法第140頁/共217頁141通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的大小使得端電壓與電網(wǎng)電壓相等；電壓調(diào)整好后，如果相序一致，則燈光旋轉(zhuǎn)，否則說明相序不一致，這時(shí)應(yīng)調(diào)整發(fā)電機(jī)的出線相序或電網(wǎng)的引線相序，嚴(yán)格保證相序一致；通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速改變的頻率，直到燈光旋轉(zhuǎn)十分緩慢時(shí)，頻率f2f1，當(dāng)燈I完全熄滅，另兩組燈等亮度時(shí)迅速合閘并車。并聯(lián)后最終由自整步作用牽入同步運(yùn)行。3）旋轉(zhuǎn)法并車方法了解4.8.5同步發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)的條件與方法第141頁/共217頁1424）實(shí)驗(yàn)注意問題若按上述交叉接法接線時(shí)發(fā)現(xiàn)燈光不旋轉(zhuǎn)，而三對(duì)燈同時(shí)明暗，說明發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)相序不同，使每對(duì)燈承受的Δù相同，故須讓發(fā)電機(jī)任意兩線互換后才能并聯(lián)。準(zhǔn)確同步法（燈光法）又稱理想整步法，合閘時(shí)無明顯的沖擊電流；對(duì)并車條件逐一檢查和調(diào)整，操作復(fù)雜，費(fèi)時(shí)較多。第142頁/共217頁1432、自同步法（自整步法）上述準(zhǔn)確同步方法的優(yōu)點(diǎn)是合閘時(shí)沒有沖擊電流，缺點(diǎn)是操作較復(fù)雜，尤其當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，電網(wǎng)電壓和頻率都在變動(dòng)，采取準(zhǔn)確同步法很準(zhǔn)投入。為了把發(fā)電機(jī)迅速投入電網(wǎng)，可采用自同步法：在相序一致的情況下將勵(lì)磁繞組通過適當(dāng)電阻短接原動(dòng)機(jī)把發(fā)電機(jī)拖動(dòng)到接近同步速(相差小于2～5％)沒有接通勵(lì)磁電流的情況下合閘將發(fā)電機(jī)接入電網(wǎng)，并立即加入勵(lì)磁，依靠定子磁場和轉(zhuǎn)子磁場之間的電磁轉(zhuǎn)矩將轉(zhuǎn)子拉入同步轉(zhuǎn)速，并車過程即告結(jié)束。第143頁/共217頁1444.8.6同步發(fā)電機(jī)有功功率及無功功率的調(diào)節(jié)方法同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，在發(fā)電機(jī)對(duì)稱穩(wěn)定運(yùn)行。原動(dòng)機(jī)輸入到發(fā)電機(jī)的機(jī)械功率為P1機(jī)械損耗pmec、鐵損耗pFe、附加損耗pad電磁感應(yīng)傳到定子－電功率→電磁功率PemPem－定子繞組銅耗pCu1＝發(fā)電機(jī)輸出有功功率P2PemP1P2pmecpadpFepCu1電磁感應(yīng)定子轉(zhuǎn)子一、同步發(fā)電機(jī)的功率流程：了解4.8.6.1功率和轉(zhuǎn)矩平衡方程第144頁/共217頁145二、功率平衡方程式

P1-(pmec+pFe+pad)=PemPem=P2+pCu1Pem=P2+PCu1=mUIcos+mI2Ra=mEIcosii——E與I之間的夾角P2=P1-(pmec+pFe+pad)-pCu1PemP1P2pmecpadpFepCu1第145頁/共217頁146A、隱極同步發(fā)電機(jī)(不飽和)Ecosi=E0cos