同步电机
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船舶电气设备及系统
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b) 时间矢量图
E 0C 0A
IC
1
时间参考轴 0 0 IA
0C
E 0A
E 0B
IB
0B
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c) 时-空统一矢量图
Ff
直轴 D轴
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4.1.1 三相交流同步电机的基本结构 三相交流同步电机由定子部分和转子部分构成 以转子绕组形式分类，有旋转电枢式和旋转磁极式。
旋转电枢式同步电机图
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旋转磁极式同步电动机
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定子
AVR
交流励磁机 转子 旋转 整流器
发电机
图5-4 无刷同步发电机
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4.1.2 三相交流同步发电机的基本工作原理 当转子由原动机以恒定转速驱动。极性相间的励 磁磁场随轴一起旋转，并依次切割定子各相绕组 （相当于绕组导体反向切割励磁磁场）。定子三 相电枢绕组就会感应出大小和方向按周期性变化 的交变正弦电动势。由于三相电枢绕组在空间相 差120º电角度，三相电动势相位也相差120º。
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1）电枢电流与空载电势同相位时(即Ψ =0)的电枢反应 a) 定子绕组电动势、电流和磁动势的空间矢量图 Ff
A
B0
Y
交轴电枢反应
A相轴线
ns
Z
ns
N
B
S
C
X
Fa
直轴(Direct Axis )：与主磁场同轴。
交轴(Quadrature Axis )：与主磁场相交的轴。
o
iA
iB
iC
t
ns
S
X
Fa
C
Ba ( a )
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时-空统一矢量图
Ff
直轴 D轴
B0 ( 0 )
d轴 1
Ba ( a )
交轴 Q轴
I
Fa ( Fad )
E0
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式中 o 为每极下的总磁通 . 空载电动势的频率 f 与转子的转速n和磁极对数p成正比, 即 pn f 60 由以上两式可得
E0 Ke 0 n
Ke为电势常数
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4.1.3 铭牌数据
额定容量 ，连接方式 , 线电压 , 额 定频率，磁极对数 , 额定转速 , 采用绝缘 等级, 冷却方式, 设计标准环境温度等。
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4.2.2 同步发电机对称负载运行 同步发电机定、转子之间的气隙同时出现两个旋 转磁场。 当同步发电机接通负载时, 三相电枢绕组的三相电 流将产生旋转磁场 a, 这种旋转磁场称为电枢反 应磁场。电枢磁场对磁极主磁场的影响称为电枢 反应。 电枢反应效应与负载性质有关。
3） 电枢电流超前于空载电动势90的电枢反应 直轴增磁电枢反应：电枢磁 场 a 与磁极磁场 o 在同一轴 线上,且方向相同,起增磁效应 使合成磁场 大于主磁场 o 。
Ff
A
Z
B0 ( 0 )
Fa Y
N
Ba ( a )
i(u )
o
iA
i B iC
t
ns
S
C
X
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三相同步发电机额定值 同步发电机的主要额定值有： 额定容量 SN 或额定功率PN 额定电压 UN 额定电流 IN 额定功率因数 cosΦN 额定频率 fN 额定转速 nN 额定励磁电压（额定励磁电流）
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其瞬时值为：
eu E m sin t ev E m sin(t 120) ew E m sin(t 240)
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空载电动势的有效值为
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E0 Em / 2 4.44kfN0
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转子部分 转子磁极有两种结构形式 隐极式 凸极式（也称显极式）
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按同步发电机的励磁电源的不同有两种基本类型， 即自励的、他励的
图5-3 自励同步发电机
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船舶电气设备及系统 §4. 2 三相交流同步发电机运行特性
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通常把同步发电机转子转速为同步额定转 速条件下，空载电动势E0与励磁电流的关 系曲线称为同步发电机空载特性曲线E0=f （If）或称开路特性曲线。
Er：剩磁电压（在额定转速下使If=0时所 测得的电枢开路电压）。
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Y
B
S
C
X
Fa
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2） 电枢电流落后于空载电动势90时的电枢反应
直轴去磁电枢反应 ：
电枢磁场 a与磁极磁场 o 在同一轴线上 , 但方向相 反 , 起去磁效应使合成磁 场 < o。
Ff
A
Z
B
B0 ( 0 )
Y
N
i(u )
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定子部分
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定子是由定子铁心、定子三相绕组、机座以及固 定这些部分的其他结构件组成。 定子铁心由硅钢片叠压而成。
定子铁心槽内嵌放三相依次相差120º 电角度（或 120º /P空间机械角度）的。绕组，称为三相电枢 绕组，是交流电路部分。
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B0 ( 0 )
1
d轴
Fn ( Faq )
交轴 Q轴
I
E0
直轴(Direct Axis )：与主磁场同轴。
交轴(Quadrature Axis )：与主磁场相交的轴。
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d)气隙合成磁场与主磁场的相对位置
B0
A
Z
ns
B
N
Te
