F F cos ψ aq
a
---交轴分量电流产生的合成磁动势
一般情况下的电枢反应（总结）
位置 夹角 q轴
d轴
记作
电枢 反应 性质
交轴
对电机的影响
负载性质
波形 畸变
下降 不变
R
直、去 削弱 不变 下降 L
d轴
d、q 轴
d、q 轴
直、助 增强 不变 上升 C
交、直 去
削弱
交、 直助
增强
下降 下降 下降 上升
同步电机的基本工作原理
励磁绕组通入直流电流后建立恒定磁场，原动机拖动 转子以转速n 旋转时，其磁场切割定子绕组而感应交流电 动势 。
波形：由e=Blv可知，波形取决于磁密的空间分布。 频率：f=pn/60 大小：E=4.44fN1kw1Φ 相序：由转子的转向决定
同步电机的分类
按运行方式，同步电机分发电机、电动机和调相机。 按结构型式，同步电机分旋转电枢式和旋转磁极式。 旋转磁极式同步电机按磁极形状，又分隐极式和凸极
输出的有功功率越大，有功分量电流就越大， 交轴电枢反应越强，电磁转矩越大，为了保持 电机的转速不变，要求原动机输入更大的驱动 转矩——调节有功功率。
R、L R、C
电磁转矩
同步发电机带上负载后，电枢电流建 立电枢反应磁场，它与励磁电流作用 产生电磁力，在某些情况下形成电磁 转矩，实现机电能量转换。
1.有功电流产生电磁力,形成电磁转矩
当发电机带有功负载(阻性负载)时,可以近似认为
机电能量转换
有功电流产生电磁力,形成电磁转矩
即，电枢绕组流过有功电流时,产生交轴 电枢反应磁场。励磁绕组载流体在该磁 场作用产生电磁力，并形成制动性质的 电磁转矩。
型号 发电机型号表示该发电机的类型和特点 QFQS-200-2表示定子绕组水内冷、转
子绕组氢内冷、铁心氢冷的二极汽轮发 电机，容量为200MW。 ＴＳ854/210-40表示立式同步水轮 发电机，定子铁心外径为854cm，定子 铁心长度为210cm，有40个磁极。
额定值
额定容量和额定功率
指电机额定运行时，输出功率的保证值。同步发电机是 指输出的额定视在功率或有功功率，单位是KVA或KW。 电动机额定容量是指额定条件下转轴上输出的机械功率，
1.三个角
1)内功率因数角 是E0与F之间的时间相位角,与电机参数及负载有关. 2)外功率因数角 是U与F之间的时间相位角,与负载有关
3)功率角(功角) 是E0与U之间的时间相位角. 三个角之间的关系为ψ=Φ+δ
2.四个轴
直轴(纵轴、d轴）：主磁极轴线位置。 交轴（横轴、q轴）： 与直轴成900电角度的位置。 相轴： 每相绕组的轴线位置。 时轴： 时间相量在其上投影可得到时间量的瞬时值。
单位是KW。调相机用KVA或Kvar表示。
额定电压
额定运行时加在三相定子绕组上的线电压。
额定电流
在额定运行状态下三相定子绕组的线电流.
• 6.2同步发电机的运行原理
同步发电机的电枢反应 同步发电机的电动势方程和相量图； 同步发电机的运行特性 同步发电机的并列 同步发电机的有功功率功角特性和静态稳定 同步发电机的无功功率功角特性和Ｖ形曲线 同步调相机和同步电动机
式两种。 按原动机类别,同步电机分为汽轮发电机、水轮发电机
和柴油发电机等。 汽轮发电机一般作成隐极式，现代汽轮发电机均为2极，
转速为3000转/分钟，水轮发电机采用凸极式，极数 多，转速低。 同步电动机、柴油发电机和调相机一般作成凸极式。 按冷却介质和冷却方式分，有空外冷、氢冷、水内冷
同步电机的型号
同步电机结构图
Y
C
N A
S X
Z
B
1.ψ=0°时的电枢反应
空载电动势E0和电枢电流Ia同相位. q轴 A轴
C
B轴
C轴
Ff与Fa的夹角为ψ+90° 电枢反应性质： 交轴电枢反应
2.ψ=90°时的电枢反应
空载电动势 E0 超前电枢电流Ia90° Ff与Fa的夹角为ψ+90°
电枢反应性质：
直轴去磁电枢反应
电机学
第6章
概述
6.1.1同步电机的结构型式
一、汽轮同步电机的基本结构 定子
定子铁心：硅钢片叠成。 机座：钢板焊接面成，有足够的强度和钢度。 电枢绕组：三相对称绕组——铜线制成
转子 转子铁心：采用整块的含铬、镍和钼的合金钢锻成 护环：保护励磁绕组受离心力时不甩出 励磁绕组：铜线制成 滑环：引励磁电流经电刷、滑环进入励磁绕组 中心环：支持护环，阻止励磁绕组轴向移动
3.ψ=-90°时的电枢反应
空载电动势 E0 滞后电枢电流Ia90° Ff与Fa的夹角为ψ+90°
电枢反应性质：
直轴助磁电枢反应
4.0°＜ψ＜90°时的电枢反 应
空载电动势 E0 超前电枢电流ψ Ff与Fa的夹角为ψ+90°
电枢反应性质：
交轴电枢反应兼 直轴去磁电枢反应
4.0°＜ψ＜90°时的电枢反 应
励磁磁势和电枢磁势的区别
由电流相序决定 由原动机决定 转向 由磁极对数和电流频率决定 由电流瞬时值决定 恒定，由电枢电流决定 正弦波 电枢反应磁动势 由原动机的转速决定 由转子位置决定 恒定，由励磁电流决定 正弦波 励磁磁动势 转速 位置 大小 基波波形
准备工作
同步发电机的空载运行
同步发电机转子由原动机拖动到同步转速，转子绕组 通以恒定的直流励磁电流，定子电枢绕组开路，这种运行 状态，称为同步发电机的空载运行。
励磁电流If单独建立的励磁磁动势Ff产生的主、漏通。
主、漏磁通均随转子旋转，在气隙中形成旋转磁场。主磁 通交链电枢绕组，在电枢绕组中感应电动势；
漏磁通不交链电枢绕组，不在电枢绕组中感应电动势， 不参与定、转子之间的能量转换.
此种情况下
I Id Iq I d Isin ψ I q Icos ψ
---直轴分量 ---交轴分量
I d与E0成900 Iq 与E0同相位
4.0°＜ψ＜90°时的电枢反 应
此种情况下Fຫໍສະໝຸດ aqFaFfψ 900
F ad
F a F ad F aq
F F sin ψ ad
a
---直轴分量电流产生的合成磁动势
空载特性
空载时电磁关系： 空载特性： 空载电动势 大小： 空载特性曲线： 气隙线
电枢反应
电机带上负载后，电枢磁动势的基波 在气隙中使气隙 磁通的大小及位置均发生 变化, 这种影响称为电枢反应.
电枢反应的性质，取决于电枢磁动势 基波和励磁磁动势基波 之间的相对位置， 即与空载电动势 和电枢电流 之间的夹角 有关.