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1、.3 同步电机的电枢反应,引言：1.问题的提出 RLC负载实验，看发电机电压变化。2.负载时电机内的电磁物理情况,负载,Ff1励磁绕组通直流电流产生，转速为n1，由原动机带动，位置取决于转子的位置，磁场的大小恒定不变。,Fa 由定子三相电流产生，基波电枢磁动势转速为n1，转向与转子转向一致，极数与转子极数相同，幅值大小不变，位置：哪相电流达最大值，电枢磁动势就恰好转到哪相绕组轴线上。,Fa与Ff1两磁动势在空间均以n1速度同向旋转，故相对静止。,3.什么叫电枢反应,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
2、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.,4.几个基本名词概念,（1）内功率因数角；（外）功率因数角；,（2）d轴（纵轴、直轴）转子磁极中心线；q轴（横轴、交轴）转子磁极极间中心线。,励磁磁动势和电枢磁动势的区别,.3.1 时的电枢反应,正方向规定（发电机惯例）（1）电动势、电流，末进首出；（2）磁动势：正向电流建立正向磁动势。,空载电动势 和电枢电流 同相位.,选取U相电动势达最大值瞬时分析：,电枢反应性质：电枢磁动势位于交轴，故称交轴电枢反应。,特点：1）交磁作用，使磁场轴线改变位置；2）电磁转矩为制动转矩；3）相量 同相，表明发电机向电网输送
3、红有功，同步发电机处于发电运行状态。,.3.2 时的电枢反应,空载电动势 超前电枢电流,电枢反应性质：电枢磁动势位于直轴上，且与Ff1反向，故称直轴去磁电枢反应。,特点：1）对转子磁场起去磁作用，使发电机端电压降低。若保持端电压不变，气隙合成磁场近似保持不变，应相应增大励磁电流，此时电机为过励磁运行状态。,2）电枢反应结果，不会使气隙磁场畸变。,3）发电机发出有功功率为零，仅发出感性无功功率。,6.3.3 时的电枢反应,空载电动势 滞后电枢电流,电枢反应性质：电枢磁动势位于直轴上，且与Ff1同向，故称直轴助磁（增磁）电枢反应。,特点：1）对转子磁场起增磁作用，使发电机端电压上升。若保持端电压不
4、变，气隙合成磁场近似保持不变，应相应减少励磁电流，此时电机为欠励磁运行状态。,2）电枢反应结果，不会使气隙磁场畸变。,3）发电机发出有功功率为零，向电网输出容性无功功率。,6.3.4 一般情况下的电枢反应,一、空载电动势 超前电枢电流 角,此种情况下,-直轴分量-交轴分量,-直轴分量电流产生的合成磁动势-交轴分量电流产生的合成磁动势,电枢反应性质：Fad作用于交轴，称为交轴电枢反应，起交磁作用；Faq作用于直轴，称为直轴电枢反应，起去磁作用。,特点：既交磁，又去磁。1）使气隙磁场轴线位置发生改变；,2）使气隙磁场受到削弱，直轴去磁作用，导致端电压降低。,二、空载电动势 超前电枢电流 角,特点：
5、既交磁又增磁，1）使气隙磁场轴线位置发生改变；2）导致端电压上升。,6.3.4 一般情况下的电枢反应（总结）,6.3.5 电枢反应与机-电能量转换,电枢反应是同步电机在负载运行时的重要物理现象，它不仅是引起端电压变化的主要原因，而且也是电机实现机-电能量转换的枢纽。,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，越大，这就要求原动机输入更大的驱动转矩，维持电机的转速不变。,说明发电机带感性(或容性)无功负载时,不需要原动机增加能量.,但是直轴去磁（或助磁）电枢反应对气隙磁场有去磁（或助磁）作用，致使电压下降（或上升）。为维持电压恒定所需的励磁电流也需要相应增加（或减小）。,直轴电枢反应磁场与励磁电流共同作用,在励磁绕组上产生电磁力,但不能形成电磁转矩.,一般情况下，发电机既带有功负载，又带感性无功负载，有功电流的变化影响发电机的转速及频率，无功电流的变化影响发电机的电压。,综上所述，交轴电枢反应的存在是实现机电能量转换的关键。,为了保持发电机的频率和电压的稳定，必须随负载变化及时调节发电机的输入功率和励磁电流。,
