同步電機(jī)原理

結(jié)構(gòu)模型◆同步發(fā)電機(jī)和其它類型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)一樣，由固定的定子和可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子兩大部分組成。一般分為轉(zhuǎn)場(chǎng)式同步電機(jī)和轉(zhuǎn)樞式同步電機(jī)。

◆圖15.1給出了最常用的轉(zhuǎn)場(chǎng)式同步發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)模型，其定子鐵心的內(nèi)圓均勻分布著定子槽，槽內(nèi)嵌放著按一定規(guī)律排列的三相對(duì)稱交流繞組。這種同步電機(jī)的定子又稱為電樞，定子鐵心和繞組又稱為電樞鐵心和電樞繞組。

◆轉(zhuǎn)子鐵心上裝有制成一定形狀的成對(duì)磁極，磁極上繞有勵(lì)磁繞組，通以直流電流時(shí)，將會(huì)在電機(jī)的氣隙中形成極性相間的分布磁場(chǎng)，稱為勵(lì)磁磁場(chǎng)(也稱主磁場(chǎng)、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng))。

◆氣隙處于電樞內(nèi)圓和轉(zhuǎn)子磁極之間，氣隙層的厚度和形狀對(duì)電機(jī)內(nèi)部磁場(chǎng)的分布和同步電機(jī)的性能有重大影響。

◆除了轉(zhuǎn)場(chǎng)式同步電機(jī)外,還有轉(zhuǎn)樞式同步電機(jī)，其磁極安裝于定子上，而交流繞組分布于轉(zhuǎn)子表面的槽內(nèi)，這種同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子充當(dāng)了電樞。圖中用AX、BY、CZ三個(gè)在空間錯(cuò)開(kāi)120電角度分布的線圈代表三相對(duì)稱交流繞組。工作原理◆主磁場(chǎng)的建立：勵(lì)磁繞組通以直流勵(lì)磁電流，建立極性相間的勵(lì)磁磁場(chǎng)，即建立起主磁場(chǎng)。

◆載流導(dǎo)體：三相對(duì)稱的電樞繞組充當(dāng)功率繞組，成為感應(yīng)電勢(shì)或者感應(yīng)電流的載體。

◆切割運(yùn)動(dòng)：原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)（給電機(jī)輸入機(jī)械能），極性相間的勵(lì)磁磁場(chǎng)隨軸一起旋轉(zhuǎn)并順次切割定子各相繞組（相當(dāng)于繞組的導(dǎo)體反向切割勵(lì)磁磁場(chǎng)）。

◆交變電勢(shì)的產(chǎn)生：由于電樞繞組與主磁場(chǎng)之間的相對(duì)切割運(yùn)動(dòng)，電樞繞組中將會(huì)感應(yīng)出大小和方向按周期性變化的三相對(duì)稱交變電勢(shì)。通過(guò)引出線，即可提供交流電源。

◆感應(yīng)電勢(shì)有效值：由第11章可知，每相感應(yīng)電勢(shì)的有效值為(15.1)

◆感應(yīng)電勢(shì)頻率：感應(yīng)電勢(shì)的頻率決定于同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速n和極對(duì)數(shù)p，即

(15.2)

◆交變性與對(duì)稱性：由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)極性相間，使得感應(yīng)電勢(shì)的極性交變；由于電樞繞組的對(duì)稱性，保證了感應(yīng)電勢(shì)的三相對(duì)稱性。同步轉(zhuǎn)速◆同步轉(zhuǎn)速?gòu)墓╇娖焚|(zhì)考慮，由眾多同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)構(gòu)成的交流電網(wǎng)的頻率應(yīng)該是一個(gè)不變的值，這就要求發(fā)電機(jī)的頻率應(yīng)該和電網(wǎng)的頻率一致。我國(guó)電網(wǎng)的頻率為50Hz，故有：

(15.3)◆要使得發(fā)電機(jī)供給電網(wǎng)50Hz的工頻電能，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速必須為某些固定值，這些固定值稱為同步轉(zhuǎn)速。例如2極電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為3000r/min，4極電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為1500r/min，依次類推。只有運(yùn)行于同步轉(zhuǎn)速，同步電機(jī)才能正常運(yùn)行，這也是同步電機(jī)名稱的由來(lái)。運(yùn)行方式◆同步電機(jī)的主要運(yùn)行方式有三種，即作為發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)和補(bǔ)償機(jī)運(yùn)行。作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行是同步電機(jī)最主要的運(yùn)行方式，作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行是同步電機(jī)的另一種重要的運(yùn)行方式。同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)可以調(diào)節(jié)，在不要求調(diào)速的場(chǎng)合，應(yīng)用大型同步電動(dòng)機(jī)可以提高運(yùn)行效率。近年來(lái)，小型同步電動(dòng)機(jī)在變頻調(diào)速系統(tǒng)中開(kāi)始得到較多地應(yīng)用。同步電機(jī)還可以接于電網(wǎng)作為同步補(bǔ)償機(jī)。這時(shí)電機(jī)不帶任何機(jī)械負(fù)載，靠調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子中的勵(lì)磁電流向電網(wǎng)發(fā)出所需的感性或者容性無(wú)功功率，以達(dá)到改善電網(wǎng)功率因數(shù)或者調(diào)節(jié)電網(wǎng)電壓的目的。同步發(fā)電機(jī)電勢(shì)方程式和相量圖電勢(shì)方程式

負(fù)載以后，同步發(fā)電機(jī)的電樞繞組中存在以下電勢(shì)：

①由勵(lì)磁磁通產(chǎn)生的勵(lì)磁電勢(shì)；

②由電樞反應(yīng)磁通產(chǎn)生的電樞反應(yīng)電勢(shì)；

③由電樞繞組漏磁通產(chǎn)生的漏磁電勢(shì)。

由于電樞繞組的電阻很小，如果忽略電阻壓降，則每相感應(yīng)電勢(shì)總和即為發(fā)電機(jī)的端電壓，用方程式表示為

(16-7)

對(duì)于凸極電機(jī)來(lái)說(shuō),+=-j-j,其方程式可表示為

=+j+j(16-8)

對(duì)于隱極電機(jī)來(lái)說(shuō)，+=-j，其方程式可表示為

=+j(16-9)隱極發(fā)電機(jī)電勢(shì)相量圖凸極發(fā)電機(jī)電勢(shì)相量圖凸極發(fā)電機(jī)電勢(shì)相量圖

對(duì)于凸極電機(jī)來(lái)說(shuō)，需要首先將分解為和，然后才能根據(jù)方程式(16-8)作出其電勢(shì)相量圖。由于與同方位，與正交，只要找出的方位，就可以方便地將分解為和。

方程式(16-8)兩邊同時(shí)加上-j(-)，即：

上式左邊的相量-j(-)顯然與處于同一方位，而右邊的相量+j可以很方便地求得，這樣就找到了的方位。參看圖16.7b，凸極電機(jī)的相量圖可按下述步驟作出。

①在水平方位作出相量，錯(cuò)開(kāi)j角作出；

②在的尾端，加上相量j，它超前于90°電角度，經(jīng)過(guò)首端和j尾端的直線就確定了的方位，也即確定了q軸，與q軸正交的方位即為d軸；

③將在正交分解為和；

④根據(jù)方程式(16-8)即可作出。

電勢(shì)相量圖很直觀地顯示了同步電機(jī)各個(gè)相量之間的數(shù)值關(guān)系和相位關(guān)系，對(duì)于分析和計(jì)算同步電機(jī)的許多問(wèn)題有較大的幫助作用。對(duì)于凸極電機(jī)來(lái)說(shuō)，

(16-10)

而對(duì)于隱極電機(jī)來(lái)說(shuō)，有

(16-11)

以上兩式在分析同步電機(jī)問(wèn)題經(jīng)常用到。功角特性及有功功率調(diào)節(jié)功率平衡功率平衡◆同步發(fā)電機(jī)的功率流程如圖17.6所示。為自原動(dòng)機(jī)向發(fā)電機(jī)的輸入的機(jī)械功率，其中一部分提供軸與軸承間的摩擦、轉(zhuǎn)動(dòng)部分與空氣的摩擦及通風(fēng)設(shè)備的損耗，總計(jì)為機(jī)械損耗，另一部分供給定子鐵心中的渦流和磁滯損耗，總計(jì)為鐵心損耗,為通過(guò)電磁感應(yīng)作用轉(zhuǎn)變?yōu)槎ㄗ永@組上的電功率，稱為電磁功率。如果是負(fù)載運(yùn)行，定子繞組中還存在定子銅耗，＝－就是發(fā)電機(jī)的輸出功率。同步發(fā)電機(jī)的功率平衡方程式為

(17-1)

定子繞組的電阻一般較小，其銅耗可以忽略不計(jì)，則有

(17-2)功角的概念

功角的概念

◆y為內(nèi)功率因數(shù)角，d=y-j定義為功角。它表示發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電勢(shì)和端電壓之間相角差。功角d對(duì)于研究同步電機(jī)的功率變化和運(yùn)行的穩(wěn)定性有重要意義。

◆圖17.7畫出了同步電機(jī)的時(shí)空相量圖。圖中忽略了定子繞組的漏磁電勢(shì)，認(rèn)為≈+，對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子磁勢(shì)，對(duì)應(yīng)于電樞磁勢(shì)，所以可近似認(rèn)為端電壓由合成磁勢(shì)=+所感應(yīng)。和之間的空間相角差即為和之間的時(shí)間相角差。

◆可見(jiàn)功角d在時(shí)間上表示端電壓和勵(lì)磁磁勢(shì)之間的相位差，在空間上表現(xiàn)為合成磁場(chǎng)軸線與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)軸線之間夾角。并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，為電網(wǎng)電壓，其大小和頻率不變，對(duì)應(yīng)的合成磁勢(shì)總是以同步速度旋轉(zhuǎn)，因此功角的大小只能由轉(zhuǎn)子磁勢(shì)的角速度決定。穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，和之間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，d具有固定的值。功角特性功角特性

◆功角特性指的是電磁功率隨功角d變化的關(guān)系曲線=f(d)的。

◆凸極電機(jī)令可以求出對(duì)應(yīng)于最大電磁功率的功角,一般來(lái)說(shuō)凸極電機(jī)的在45～90之間。

◆隱極電機(jī)

◆最大功率與額定功率的比值定義為同步發(fā)電機(jī)的過(guò)載能力。對(duì)隱極電機(jī)來(lái)說(shuō)同步發(fā)電機(jī)負(fù)載運(yùn)行和電樞反應(yīng)分析負(fù)載后磁勢(shì)分析★空載時(shí)，同步電機(jī)中只有一個(gè)以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的勵(lì)磁磁勢(shì)，它在電樞繞組中感應(yīng)出三相對(duì)稱交流電勢(shì)，稱為勵(lì)磁電勢(shì)。

★當(dāng)電樞繞組接上三相對(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(guò)的是三相對(duì)稱的交流電流，我們知道，當(dāng)三相對(duì)稱電流流過(guò)三相對(duì)稱繞組時(shí)，將會(huì)形成一個(gè)以同步速度旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)。

★由此可見(jiàn)，負(fù)載以后同步電機(jī)內(nèi)部將會(huì)產(chǎn)生又一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)--電樞旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)。因此，同步發(fā)電機(jī)接上三相對(duì)稱負(fù)載以后，電機(jī)中除了隨軸同轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁勢(shì)(稱為機(jī)械旋轉(zhuǎn)磁勢(shì))外，又多了一個(gè)電樞旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)(稱為電氣旋轉(zhuǎn)磁勢(shì))。

★參看異步電機(jī)篇的介紹，不難證明這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)的轉(zhuǎn)速均為同步速，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(shì)。

★氣隙磁場(chǎng)可以看成是由合成磁勢(shì)在電機(jī)的氣隙中建立起來(lái)的磁場(chǎng)。也是以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)?？梢?jiàn)同步發(fā)電機(jī)負(fù)載以后，電機(jī)內(nèi)部的磁勢(shì)和磁場(chǎng)將發(fā)生顯著變化，這一變化主要由電樞磁勢(shì)的出現(xiàn)所致。電樞反應(yīng)▲電樞磁勢(shì)的存在，將使氣隙磁場(chǎng)的大小和位置發(fā)生變化，我們把這一現(xiàn)象稱為電樞反應(yīng)。電樞反應(yīng)會(huì)對(duì)電機(jī)性能產(chǎn)生重大影響。

▲電樞反應(yīng)的情況決定于空間相量和之間的夾角，而這一夾角又和時(shí)間相量E0和Ia之間的相位差y相關(guān)連。y稱為內(nèi)功率因數(shù)角，其大小由負(fù)載的性質(zhì)決定。時(shí)空相量圖:1時(shí)空相量圖:2時(shí)空相碗量圖:燥3時(shí)空相抓量圖:如圖16.敬4所示悅的瞬牌間，A相繞組抬中感應(yīng)堪電勢(shì)達(dá)旨到最大店值，此傅時(shí)如果y=炎0，即A相電需流和勺同相億位，伸則亦片達(dá)到渾最大技值。賺▲必由異奏步電瓶機(jī)篇舌的介楊紹可博知，竭電樞點(diǎn)磁勢(shì)(三相江合成槽磁勢(shì))的軸線岸在此瞬舒間將和A相線圈路的軸線栽重合。冬▲一懇般情況勵(lì)下，(時(shí)間全相量)滯后或泳超前于(時(shí)間相悟量)y電角度脅時(shí)，(空間相厚量)的軸碌線位鴨置也貧滯后撐或超改前于A相繞組頑的軸線y電角度蠟。即和臘在時(shí)間護(hù)上的相聽(tīng)位差等牲于的軸藝線和A相繞世組軸蓄線的視空間職角度圾差。鞋▲悔以上薪結(jié)論枕雖然綿是在甚一個(gè)嬸特殊恐的瞬出間(磁極霜軸線庭和A相繞組公軸線正承交時(shí))得出于的，爛由于控和同庸速同蜜步旋皇轉(zhuǎn)，寧故在蒸負(fù)載偷一定備的情聚況下潤(rùn)，和賀的空示間相旋位差貫等于90信+y電角度懶。帆▲繁為了分向析方便偽，人們姥常將時(shí)漸間相量,,盈,U和空搭間相恩量,,畫一起歸構(gòu)成所使謂的時(shí)牽空相量進(jìn)圖(見(jiàn)圖16.至4)。在時(shí)訂空相量都圖中和Ff糕(處于秒磁極焰軸線遭方向呼，稱尚為直澇軸，沿用d表示)重合植，全滯后祝于90°電角度(處于相需鄰一對(duì)見(jiàn)磁極的纖中性線肚位置，縣稱為交池軸，用q表示)，和拔之間的浪相位差y由負(fù)管載性提質(zhì)決禾定，怨和重濫合。秀利園用時(shí)材空相快量圖(圖16夠.5劑)，可以擇方便地乖分析不介同負(fù)載者情況時(shí)振同步發(fā)驕電機(jī)電拋樞反應(yīng)烘的情況冰。y=0或者180度時(shí)和Ff之間棋的夾推角為90度或者27柴0度，鴨即二者府正交，特轉(zhuǎn)子磁他勢(shì)作用債在直軸塌上，而宣電樞磁助勢(shì)作用揚(yáng)在交軸蕉上，電伏樞反應(yīng)表的結(jié)果綿使得合控成磁勢(shì)銹的軸線敗位置產(chǎn)睜生一定退的偏移屬，幅值王發(fā)生一椅定的變訂化。這娘種作用響在交軸總上的電賴樞反應(yīng)耀稱為交知軸電樞男反應(yīng)，嘴簡(jiǎn)稱交拖磁作用侍。y=9里0此時(shí)浮與之翅間的幫夾角遮為18吐0度，片即二者呆反相，井轉(zhuǎn)子磁臥勢(shì)和電肺樞磁勢(shì)予一同作些用在直樓軸上，溝方向相漫反，電畜樞反應(yīng)躁為純?nèi)ヌ泶抛饔寐?，合成充磁?shì)的葬幅值減熄小，這財(cái)一電樞覆反應(yīng)稱中為直軸體去磁電徑樞反應(yīng)丙。y=-元90此時(shí)捆與之姐間的斗夾角汽為0，即擁二者壯同相趴，轉(zhuǎn)寧子磁笨勢(shì)和霧電樞虛磁勢(shì)羞一同盤作用樹在直采軸上撥，方翻向相陵同，驢電樞橫反應(yīng)擁為純以增磁若作用腫，合三成磁綁勢(shì)的葛幅值逐加大殼，這貿(mào)一電梢樞反陷應(yīng)稱址為直旺軸增傷磁電盯樞反密應(yīng)。同步騰電抗縱和電翠樞反泳應(yīng)電鈴抗同步電聲抗和電思樞反應(yīng)猾電抗同步電努抗和電古樞反應(yīng)快電抗同步胃電抗林和電暮樞反陜應(yīng)電泳抗當(dāng)三環(huán)相對(duì)肆稱電脹樞電少流流須過(guò)電舍樞繞恰組時(shí)治，將堂產(chǎn)生釀旋轉(zhuǎn)讀的電雞樞磁真勢(shì)，尾將在生電機(jī)待內(nèi)部溉產(chǎn)生蚊跨過(guò)揀氣隙經(jīng)的電懲樞反塔應(yīng)磁漲通和根不通溫過(guò)氣張隙的止漏磁姿通，爛和將狠分別獻(xiàn)在電另樞各拿相繞紫組中普感應(yīng)木出電蛇樞反難應(yīng)電苦勢(shì)辱和漏必磁電肝勢(shì)。肚與電蔬樞電湖流的閉大小曬成正挎比(不計(jì)待飽和)，比晃例常否數(shù)稱虹為電話樞反電應(yīng)電游抗。肝考慮岔到相普位關(guān)醋系后只，每寨相電化樞反浸應(yīng)電勺勢(shì)為秧：六（16司-3譯)電樞踩反應(yīng)費(fèi)電抗券的大授小和何電樞單反應(yīng)艷磁通陸所經(jīng)尺過(guò)磁撕路的至磁阻綱成反讀比，估磁阻箭與電睡樞磁炊勢(shì)軸捷線的私位置植有關(guān)我。對(duì)擠于凸縱極電爆機(jī)而胞言，除當(dāng)和評(píng)重合亭時(shí)，棟經(jīng)過(guò)茄直軸亞氣隙棉和鐵輩心而霧閉合挨（這劈燕條磁渾路稱論為直吼軸磁抄路）摘，如接圖16刊.6胃a所示您。此逆時(shí)由奇于直歸軸磁蘆路中菌的氣腰隙較糞短，慎磁阻張較小彈，所京以電緞樞反劑應(yīng)電替抗就灶較大粘。當(dāng)定和正華交時(shí)栽，即訂和磁主極的于軸線爺垂直乳時(shí)，望經(jīng)胃過(guò)交磨軸氣劣隙和滲鐵心毅而閉摟合（且這條爪磁路騾稱為訪交軸宗磁路償），勻如圖16華.6精b所示年。此促時(shí)由留于交艱軸磁候路中籠的氣察隙較礎(chǔ)長(zhǎng)，皆磁阻銅較大累，所組以電浸樞反腦應(yīng)電圖抗就拆較小榜。一者般情丙況下需，和綱之間切的夾記角由捐負(fù)載躲的性盤質(zhì)決池定，嘉為90裕+y，的流解通路徑尺介于直么軸磁路棍和交軸唇磁路之臺(tái)間，電磁樞反應(yīng)塵電抗的守大小也躺就介于恐最大和畏最小之倍間。柳由于和捆之間的刷夾角受掘制于內(nèi)仇功率因床數(shù)角(即負(fù)無(wú)載的曬性質(zhì))，不罵同負(fù)行載時(shí)購(gòu)，和藥之間寸的夾污角不耐同，謎對(duì)應(yīng)炒的也鋪就不臺(tái)同，第這給累分析乳問(wèn)題敘帶來(lái)柱了諸遺多不練便。注為了再解決見(jiàn)這一拾問(wèn)題捐，人燒們采場(chǎng)用了狐正交匯分解灣法和怎疊加毒原理扶，將辣看成他是其耐直軸介分量丹和交朝軸分然量的釘疊加熊，并肚認(rèn)為酷單獨(dú)繩激勵(lì)貍直軸岡電樞劫反應(yīng)丑磁通盒，架其流滋通路歇徑為葡直軸嶺磁路墨，對(duì)群應(yīng)有技一個(gè)郵固定哨的直舒軸電遵樞反靠應(yīng)電河抗,并在定劣子每相鵝繞組中身產(chǎn)生直護(hù)軸電樞則反應(yīng)電昂勢(shì)；鑄單獨(dú)激拍勵(lì)交軸替電樞反既應(yīng)磁通種，其較流通路玻徑為交責(zé)軸磁路牌，對(duì)應(yīng)羞有一個(gè)納固定的怎交軸電勻樞反應(yīng)怪電抗，愉并在電柱樞每相昌繞組中械產(chǎn)生交機(jī)軸電樞威反應(yīng)電妨勢(shì)。電曬樞繞組綢總的電萌樞反應(yīng)啞電勢(shì)可葵以寫為(16卻-4)考慮犬到漏用磁通帆引起擊的漏限抗電緣瑞勢(shì)=-腳j(為電樞逗繞組的揚(yáng)漏電抗)后，電合樞繞組續(xù)中由電努樞電流陶引起的免總的感膏應(yīng)電勢(shì)叉為(16跟-5)其中=+定義為偷直軸同塌步電抗墨，=Xaq+定義為叼交軸同為步電抗板。對(duì)憤于隱極編電機(jī)來(lái)異說(shuō)，由壁于電樞儀為圓柱為體，忽象略轉(zhuǎn)子花齒槽分疲布所引怨起的氣宋隙些微控不均勻助后，可訪以認(rèn)為旺隱極電刃機(jī)直軸餐磁路和幼交軸磁崖路的磁庫(kù)阻相等澡，直軸蹈和交軸皂電樞反墳應(yīng)電抗松相等，姻即==，結(jié)絞合=+，并愧代入齊式(16踩-5)可得(16鏡-6)式中,定義為期隱極電龜機(jī)的同徹步電抗碗。由嫌定義可席知，同償步電抗騎包括兩腦部分：容電樞繞露組的漏兼電抗和濕電樞反散應(yīng)電抗由。在實(shí)洗用上，異常將二都者作為駁一個(gè)整涂體參數(shù)國(guó)來(lái)處理瓦，這樣將便于分建析和測(cè)戶量。同步發(fā)闊電機(jī)空磨載運(yùn)行銳分析同步發(fā)臘電機(jī)空迫載運(yùn)行塊分析空載此氣隙秒磁場(chǎng)◆對(duì)于啄凸極發(fā)歇電機(jī)來(lái)線說(shuō)，由水于定轉(zhuǎn)綁子間的記氣隙沿澇整個(gè)電勻樞圓周蹄分布不玩均勻，襯極面下孕氣隙較構(gòu)小，而弦極間氣掀隙較大呀，極面婚下的磁窄阻較小春，而極童間磁阻褲很大，雀而且在網(wǎng)同一個(gè)論極面下孩，在一里個(gè)極的緩范圍內(nèi)鋼氣隙徑飄向磁通恰密度的攏分布近木似于平張頂?shù)拿鲍@形。極乎靴以外及的氣隙礎(chǔ)磁通密經(jīng)度減少墻很快，求相鄰兩蒜極中線龜上的磁浩通密度惱為零。仰氣隙磁枯密可以混用付立首葉諧波稀分析的蠅方法分罰解出空疾間基波巴和一系旅列諧波遙。圖16扛.1車a中畫餐出了乎基波揮波形娃。鋤通常榮將極可靴的堪極弧折半徑手做成毛小于仍定子粒的內(nèi)米圓半偉徑，插而且裝兩圓屆弧的禁圓心濕不重戒合(稱為傲偏心詠氣隙)，從接而形蠅成極釋弧中認(rèn)心處桃的氣濁隙最煉小，金沿極趟弧中付心線斥兩側(cè)憤方向洋氣隙厚逐漸末增大傅，這桿樣可毒以使丟得氣予隙磁多通密賺度的碰分布服較接顏近正街弦波籃形。權(quán)◆隱枯極電銜機(jī)的糖勵(lì)磁勢(shì)繞組漿嵌埋堪于轉(zhuǎn)條子槽還內(nèi)，浙沿轉(zhuǎn)初子圓含周氣閃隙可洽視為慨是均村勻的旁。勵(lì)砌磁磁責(zé)勢(shì)在起空間強(qiáng)的分扣布為謙一個(gè)建階梯恰形，彈受齒召槽的碑影響,氣隙磁洞密呈現(xiàn)墊出波動(dòng)糕變化。譜用諧波啄分析法煤可求出報(bào)其基波夸分量，酬如圖16.延1(耽b)所示。獄合理地佩選擇大母齒的寬真度可以政使氣隙炊磁密的竭分布接豪近正弦柴波。在捆本書以菊后的分爛析中，頭如無(wú)特嚼殊說(shuō)明翼，僅考奸慮磁通俗密度的功基波分席量。擴(kuò)◆龍感應(yīng)電最勢(shì)的波遇形和大竭小與氣齡隙磁密沈的分布性形狀及喚幅值大濫小緊密李相關(guān)，端在設(shè)計(jì)制和制造探電機(jī)時(shí)閃，應(yīng)采應(yīng)取適當(dāng)森的措施中，以獲盡得盡可堵能接近呢正弦分電布的氣惜隙磁密攻，從而獎(jiǎng)得到品償質(zhì)較高做的感應(yīng)輝電勢(shì)。腰在本課政程以后工的分析拖中，我窩們僅考講慮感應(yīng)付電勢(shì)的振基波分線量?？蛰d芹特性◆當(dāng)史空載洞運(yùn)行搏時(shí),勵(lì)磁電乖勢(shì)隨勵(lì)巡壽磁電流票變化的送關(guān)系躁稱為同吼步發(fā)電久機(jī)的空躲載特性號(hào)。勵(lì)磁衰電勢(shì)的爐大小(有效值)與轉(zhuǎn)子鍋每極磁偽通成正績(jī)比，而佳勵(lì)磁電沉流的大售小又和夫作用于拉同步電博機(jī)磁路追上的勵(lì)場(chǎng)磁磁勢(shì)亮正比縱例變化驗(yàn)，所以箱空載特遙性與電帖機(jī)磁路麗的磁化罪曲線具停有類似企的變化以規(guī)律。紛如圖16.賢2所示氧。王◆由藥圖可恒見(jiàn)，隊(duì)當(dāng)勵(lì)按磁電遇流較江小時(shí)向，由臂于磁防通較瓣小，葉電機(jī)延磁路乒沒(méi)有龜飽和盛，空甜載特聞性呈吼直線湯（將濟(jì)其延貴長(zhǎng)后撫的射令線稱賽為氣壟隙線轎）。姨隨著蹈勵(lì)磁貞電流舍的增鳴大，莊磁路昨逐漸夫飽和粒，磁姿化曲懼線開(kāi)哥始進(jìn)集入飽裳和段展。為貌了合床理地闖利用垃材料恥，空沖載額褲定電柱壓一卻般設(shè)宋計(jì)在荒空載適特性雄的彎處曲處棋，如鐵圖中辜的c點(diǎn)。產(chǎn)◆空頁(yè)載特波性可團(tuán)以通病過(guò)計(jì)懲算或叔試驗(yàn)流得到書。試脈驗(yàn)測(cè)國(guó)定的穩(wěn)方法怕與直愚流發(fā)帖電機(jī)遭類似祝。同旱步電貪?rùn)C(jī)的土空載最特性躁也常技用標(biāo)鄉(xiāng)豐么值挖表示行，空俱載電鹿勢(shì)以升額定趴電壓撓為基籍值，盲取恢時(shí)的隙勵(lì)磁往電流(稱為額狼定勵(lì)磁公電流)為勵(lì)瘋磁電仗流的辮基值標(biāo)。用筋標(biāo)么聰值表灘示的激空載環(huán)特性面具有赤典型碧性，獲不論惠電機(jī)繩容量忍的大鴨小，扣電壓肯的高擊低，旨其空三載特湖性彼桿此非僻常接稱近。訪◆空沸載特紋性在娃同步怪發(fā)電蔬機(jī)理舌論中強(qiáng)有著緩重要輔作用努：①佳將屑設(shè)計(jì)援好的爭(zhēng)電機(jī)垮的空準(zhǔn)載特正性與鹽表16-緊1中的斜數(shù)據(jù)歌相比惡較，耕如果葡兩者施接近攝，說(shuō)淚明電漁機(jī)設(shè)樣計(jì)合貴理，涉反之濁，則娛說(shuō)明民該電因機(jī)的辱磁路肚過(guò)于冒飽和氣或者樸材料臣沒(méi)有沉充分折利用凱。②牢空載純特性泛結(jié)合波短路鑼特性(在后亮面介聽(tīng)紹)可以求牙取同步訴電機(jī)的鑼參數(shù)。沸③發(fā)電穗廠通過(guò)料測(cè)取空駛載特性半來(lái)判斷輸三相繞肚組的對(duì)百稱性以水及勵(lì)磁貧系統(tǒng)的屬故障。負(fù)載后捧磁勢(shì)分矛析負(fù)載后船磁勢(shì)分衰析y=0或者180度負(fù)載籮后磁他勢(shì)分塌析y=癢90負(fù)載后動(dòng)磁勢(shì)分全析y=－90有功功抬率的調(diào)獻(xiàn)節(jié)◆功角泉特性=f(躁d)反映論了同洋步發(fā)佩電機(jī)礎(chǔ)的電恰磁功俱率隨捕著功淺角變煮化的理情況石。穩(wěn)泡態(tài)運(yùn)視行時(shí)索，同擺步發(fā)艘電機(jī)駛的轉(zhuǎn)訊速由章電網(wǎng)抱的頻銹率決魚定，融恒等劇于同王步轉(zhuǎn)螺速，么即，巖發(fā)電羊機(jī)的廊電磁哪轉(zhuǎn)矩節(jié)和謀電磁匠功率誦之間堤成正命比關(guān)蒜系：廟電豆磁轉(zhuǎn)惰矩與封原動(dòng)奶機(jī)提筑供的盤動(dòng)力江轉(zhuǎn)矩頓相平祝衡其撿中為偽空載櫻轉(zhuǎn)矩適因摩蘿擦、顫風(fēng)阻秋等引腎起的外阻力身轉(zhuǎn)矩聯(lián)）。篩◆紹可見(jiàn)醒要改勤變發(fā)陽(yáng)電機(jī)哀輸送扣給電模網(wǎng)的領(lǐng)有功原功率帖，租就必林須改謠變?cè)?zhèn)動(dòng)機(jī)脈提供佩的動(dòng)宜力轉(zhuǎn)發(fā)矩，昨這一律改變礙可以樂(lè)通過(guò)漿調(diào)節(jié)夏水輪版機(jī)的輸進(jìn)水庸量或靜汽輪爭(zhēng)機(jī)的升汽門享來(lái)達(dá)德到。添◆酸當(dāng)功貓角處薄于0到范底圍內(nèi)欲時(shí)，超隨著d的增訓(xùn)大，憑亦增級(jí)大，朗同步第發(fā)電瓶機(jī)在徒這一罩區(qū)間泊能夠犧穩(wěn)定尿運(yùn)行遵。僅而當(dāng)d楊>時(shí)，溝隨著d的增蕩大，覆反而犁減小鎖，電嶼磁功柴率無(wú)鐘法與策輸入稿的機(jī)樹械功輔率相頓平衡老，發(fā)驅(qū)電機(jī)蠶轉(zhuǎn)速?gòu)?qiáng)越來(lái)鏡越大擇，發(fā)臭電機(jī)渣將失磨去同頓步，侵故在港這一籠區(qū)間涂發(fā)電漂機(jī)不等能穩(wěn)色定運(yùn)庫(kù)行。乖◆謹(jǐn)同步殖發(fā)電臣機(jī)失昌去同滑步后病，必靈須立本即減扒小原屠動(dòng)機(jī)羅輸入鹽的機(jī)奶械功條率，光否則澡將使眠轉(zhuǎn)子捐達(dá)到溪極高必的轉(zhuǎn)兔速，威以致匹離心邀力過(guò)夢(mèng)大而胸?fù)p壞早轉(zhuǎn)子梢。另暗外，胡失步須后，貢發(fā)電肥機(jī)的柔頻率殊和電紀(jì)網(wǎng)頻宵率不床一致栗，定網(wǎng)子繞轟組中關(guān)將出穩(wěn)現(xiàn)一蝴個(gè)很叛大的們電流泛而燒擠壞定伏子繞允組。麻因此朱，保數(shù)持同基步是折十分綁重要賊的。歡◆廢綜上紛所述說(shuō)：并夕聯(lián)于徐電網(wǎng)嫁的發(fā)梯電機(jī)脆所承話擔(dān)的壩有功株功率舞可以刷通過(guò)翻調(diào)節(jié)侍原動(dòng)律機(jī)輸喇入的窗機(jī)械革功率法來(lái)改古變的嚷。而干且電悉機(jī)承罵擔(dān)的牢有功首功率號(hào)的極護(hù)限是衛(wèi)。當(dāng)0<d脊<時(shí)發(fā)電毅機(jī)可以鏈穩(wěn)定運(yùn)夠行；d<發(fā)電機(jī)紫不能穩(wěn)交定運(yùn)行必。妙◆栗應(yīng)當(dāng)注羅意，當(dāng)麥發(fā)電機(jī)胖的勵(lì)磁理電流不婆變時(shí)，d的變化念也將無(wú)膊功功率暢的變化材。無(wú)功魄功率隨咐著有功盆功率的艦增加而涂減少，撫甚至可個(gè)能導(dǎo)致仇無(wú)功功惡率改變豪符號(hào)，眼這是應(yīng)竹當(dāng)避免禮的。因壯此如果偵只要求河改變發(fā)駛電機(jī)所餐承擔(dān)的殃有功功溜率時(shí)，批應(yīng)該在植調(diào)節(jié)發(fā)死電機(jī)有類功功率供的同時(shí)錦適當(dāng)調(diào)戒節(jié)發(fā)電務(wù)機(jī)的無(wú)茄功功率忍。無(wú)功功臭率的調(diào)杜節(jié)無(wú)功暮功率弊的調(diào)忘節(jié)◆接在妙電網(wǎng)上搶運(yùn)行的軌負(fù)載類糟型很多國(guó)，多數(shù)擦負(fù)載除幕了消耗壞有功功喂率外，門還要消賺耗電感蝴性無(wú)功懲功率，申如接在璃電網(wǎng)上哪運(yùn)行的掀異步電專機(jī)、變坐壓器、期電抗器咬等。所臨以電網(wǎng)嶺除了供遼應(yīng)有功晶功率外痕，還要袍供應(yīng)大蜓量滯后豈性的無(wú)膽功功率獨(dú)。費(fèi)◆棗電網(wǎng)所疏供給的默全部無(wú)估功功率改一般由夜并網(wǎng)的棄發(fā)電機(jī)痕分擔(dān)。閉◆電亂網(wǎng)的電咽壓和頻洲率不會(huì)崖因?yàn)橐徽撆_(tái)發(fā)電垂機(jī)運(yùn)行勿情況的短改變而賊改變，栗即并網(wǎng)禾發(fā)電機(jī)愛(ài)的電壓納和頻率帆將維持圾常數(shù)。篇◆如燙果保持故原動(dòng)機(jī)旅的拖動(dòng)紫轉(zhuǎn)矩不種變(即不渠調(diào)節(jié)史原動(dòng)掘機(jī)的絮汽門寄、油逼門或權(quán)水門)，那么傭發(fā)電機(jī)版輸出的狗有功功柳率亦將具保持不簡(jiǎn)變。紅◆疾圖17密.1采1給出了趟有功功顯率不變延而空載毛電勢(shì)變拴化時(shí)，弓隱極發(fā)瓦電機(jī)的淘電勢(shì)相壓量圖，捐和的矢舅端必須玻落在直炮線AB和CD上。繡①汪如果思在某離一勵(lì)共磁電黨流時(shí)始，正驚好與炊平行購(gòu)，此成時(shí)無(wú)處功功剃率為己零,發(fā)電機(jī)萬(wàn)輸出的拿全部是叨有功功浩率，發(fā)喝電機(jī)正透常勵(lì)磁躺。②如厘果增浴加勵(lì)卵磁電京流到1，則將姥沿直線AB右移鞏到1，將概沿直稻線CD下移銜至1，1滯后例于，蒸發(fā)電展機(jī)處讀于過(guò)庸勵(lì)狀糞態(tài)，覆輸出搞功率咳中除弓了有橡功功碎率外壁，還演有滯丟后性刮的無(wú)陶功功衫率；余③過(guò)如將過(guò)勵(lì)磁撤電流拍減少聯(lián)到2，則雪沿BA左移板到2，沿DC上移到2，2超前舞于，車發(fā)電揀機(jī)處啟于欠鈴勵(lì)狀鑼態(tài)，蔑發(fā)電挽機(jī)輸陰出功遠(yuǎn)率中辦除了叫有功扯功率鄰?fù)?，泛還有貪超前染性的迫無(wú)功西功率然。V形曲卵線◆可倆見(jiàn)，呢通過(guò)因調(diào)節(jié)繁勵(lì)磁亡電流表可以潮達(dá)到纖調(diào)節(jié)跌同步溫發(fā)電波機(jī)無(wú)誼功功偽率的兆目的味。當(dāng)然從某屢一欠臘勵(lì)狀欄態(tài)開(kāi)迎始增趣加勵(lì)朋磁電下流時(shí)撤，發(fā)摘電機(jī)聲輸出維的超眠前的俱無(wú)功柜功率比開(kāi)始值減少拖，電盾樞電賣流中枯的無(wú)叢功分赤量也盯開(kāi)始遣減少或；達(dá)黎到正殘常勵(lì)家磁狀漆態(tài)時(shí)見(jiàn)，無(wú)撞功功攝率變蠻為零煙，電扎樞電賣流中此的無(wú)趁功分渾量也乓變?yōu)殚l零，掩此時(shí)擇；軋如果應(yīng)繼續(xù)井增加齒勵(lì)磁薪電流燈，發(fā)脹電機(jī)抬將輸元出滯鬧后性牌的無(wú)諒功功挖率，尖電樞壓電流婦中的被無(wú)功制分量浩又開(kāi)籃始增猜加。滋◆奏電熱樞電投流隨亮勵(lì)磁巖電流朵變化劉的關(guān)使系表尖現(xiàn)為廚一個(gè)V形曲理線。V形曲銹線是越一簇惠曲線帥，每繁一條V形曲線瘦對(duì)應(yīng)一老定的有辯功功率順。V形曲線酒上都有堪一個(gè)最擊低點(diǎn)，糖對(duì)應(yīng)cos飯j=0的情負(fù)況。銜將所面有的譯最低籍點(diǎn)連摟接起怪來(lái)，著將得汪到與cos傲j=0對(duì)應(yīng)襪的曲盆線，爬該線針左邊魄為欠戰(zhàn)勵(lì)狀價(jià)態(tài)，臟功率益因數(shù)伐超前標(biāo)，右敬邊為掛過(guò)勵(lì)挽狀態(tài)殘，功航率因委數(shù)滯嶄后（尊見(jiàn)圖17.訓(xùn)12）。V形曲傲線可漠以利表用圖17曾.1撕1所示都的電租勢(shì)相圍量圖把及發(fā)峽電機(jī)應(yīng)參數(shù)聾大小池來(lái)計(jì)瘡算求寸得，獵亦可繪直接油通過(guò)萍負(fù)載溪試驗(yàn)花求得明。同步發(fā)生電機(jī)并失網(wǎng)運(yùn)行同步發(fā)廚電機(jī)并價(jià)聯(lián)至電成網(wǎng)◆單機(jī)栽供電的形缺點(diǎn)是漁明顯的釘：既不扯能保證怨供電質(zhì)看量(電壓和卡頻率的樓穩(wěn)定性)和可靠鴨性(發(fā)生率故障擋就得顫停電)，又無(wú)藥法實(shí)現(xiàn)筑供電的辨靈活性染和經(jīng)濟(jì)顏性。這踏些缺點(diǎn)胸可以通亂過(guò)多機(jī)況并聯(lián)來(lái)拘改善。卸◆通過(guò)傻并聯(lián)可姑將幾臺(tái)砌電機(jī)或旅幾個(gè)電湊站并成砌一個(gè)電景網(wǎng)?，F(xiàn)販代發(fā)電左廠中都閘是把幾庫(kù)臺(tái)同步階發(fā)電機(jī)饅并聯(lián)起爭(zhēng)來(lái)接在曲共同的晨匯流排負(fù)上(見(jiàn)圖17.漫1)，一犁個(gè)地襯區(qū)總戴是有潔好幾堵個(gè)發(fā)猶電廠宏并聯(lián)袖起來(lái)相組成謝一個(gè)益強(qiáng)大背的電拼力系超統(tǒng)(電網(wǎng))。壯◆電般網(wǎng)供刪電比翠單機(jī)噴供電瓦有許宏多優(yōu)墻點(diǎn)：敢①匙提高際了供雹電的駁可靠稍性，旗一臺(tái)辛電機(jī)拋發(fā)