《电机学》知识点总结课件

电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案1电机学电机学知识点总结知识点总结1电机学知识点总结电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案2重点复习内容l电路、磁路电路、磁路l变压器变压器l直流电机直流电机l交流电机一般理论交流电机一般理论l感应电机感应电机l同步电机同步电机2重点复习内容电路、磁路电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案3电路l线值与相值的关系线值与相值的关系l额定值的含义及其相互联系额定值的含义及其相互联系（UN、IN、PN）l交流电路的复数运算交流电路的复数运算3电路线值与相值的关系电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案4磁路l铁磁材料的磁阻铁磁材料的磁阻l磁路欧姆定律磁路欧姆定律l磁化曲线磁化曲线4磁路铁磁材料的磁阻电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案5磁路欧姆定律磁路欧姆定律(Ohms Law)磁路基本定律磁路欧姆定律：FRm5磁路欧姆定律(Ohms Law)磁路基本定律磁路欧姆定电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案6磁路与电路的对比电路电路磁路磁路基本物理量及表达式基本物理量及表达式 单位单位基本物理量及表达式基本物理量及表达式单位单位电流：电流：IA磁通：磁通：Wb电动势：电动势：EV磁动势：磁动势：F=NIA电压降：电压降：UV磁压降：磁压降：Rm=HlA电阻：电阻：R=l/A磁阻：磁阻：Rm=l/AH-1电导：电导：G=1/RS磁导：磁导：m=1/RmH欧姆定律：欧姆定律：E=IR欧姆定律：欧姆定律：F=Rm基尔霍夫第一定律：基尔霍夫第一定律：I=0基尔霍夫第一定律：基尔霍夫第一定律：=0基尔霍夫第二定律：基尔霍夫第二定律：E=U基尔霍夫第二定律：基尔霍夫第二定律：F=Rm=Hl6磁路与电路的对比电路磁路基本物理量及表达式单位基本电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案7磁化曲线随着电流增加：随着电流增加：H会增加，会增加，饱和程度增加，饱和程度增加，Fe减小；减小；Rm增大；增大；导磁性能降低。导磁性能降低。7磁化曲线随着电流增加：电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案8铁心损耗磁滋损耗：磁滋损耗：涡流损耗：涡流损耗：铁心损耗：铁心损耗：8铁心损耗磁滋损耗：涡流损耗：铁心损耗：电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案9变压器1.理解变压器的工作原理和额定值含义；理解变压器的工作原理和额定值含义；2.掌握变压器空载运行的电磁过程，感应掌握变压器空载运行的电磁过程，感应主电动势和漏电动势的含义和表达式；电主电动势和漏电动势的含义和表达式；电抗的一般表达式以及与参数关系；抗的一般表达式以及与参数关系；3.变比含义；空载电流大小和波形与铁心变比含义；空载电流大小和波形与铁心磁路饱和程度的关系。磁路饱和程度的关系。9变压器1.理解变压器的工作原理和额定值含义；2.掌握电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案10变压器的工作原理i10N1i10e1l电磁感应原理电磁感应原理l把一种电压的交流电能转变成频率相同的另一种电压把一种电压的交流电能转变成频率相同的另一种电压的交流电能的交流电能l两个相互绝缘的绕组套在一个共同的铁心上，它们之两个相互绝缘的绕组套在一个共同的铁心上，它们之间只有磁的耦合，没有电的联系。间只有磁的耦合，没有电的联系。l一次侧（原绕组）：通入交流电流侧，即吸收电能侧。一次侧（原绕组）：通入交流电流侧，即吸收电能侧。一次侧通入电流产生交变磁通，进而感应电动势一次侧通入电流产生交变磁通，进而感应电动势。10变压器的工作原理i10N1i10e1电磁感应原理电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案11变压器的工作原理AXu1 i1 0e1axe2i2u2i10N1i10e1、e2l二次侧（副绕组）：接负载侧，即输出电能侧。与二次侧（副绕组）：接负载侧，即输出电能侧。与一次侧产生的磁通交链，进而产生感应电势一次侧产生的磁通交链，进而产生感应电势。实现电。实现电能在不同电压等级之间的传递能在不同电压等级之间的传递。l由于感应电动势的大小与绕组的匝数成正比，因此在由于感应电动势的大小与绕组的匝数成正比，因此在一次侧电压不变的情况下，改变原、副绕组的匝数比即一次侧电压不变的情况下，改变原、副绕组的匝数比即可改变二次侧输出电压，变压器因此得名可改变二次侧输出电压，变压器因此得名。11变压器的工作原理AX u1 i1 0 e1a电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案12变压器的额定值ABCZXYABCXYZ12变压器的额定值ABCZXYABCXYZ电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案13感应电动势、电压比电压平衡方程式电压平衡方程式变比变比匝比匝比电势比电势比电压比电压比13感应电动势、电压比电压平衡方程式变比电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案14主磁通主磁通的大小与波形主主磁通的大小与波形主要取决于电源电压的大要取决于电源电压的大小与波形。小与波形。14主磁通主磁通的大小与波形主要取决于电源电压的大小与波形。电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案15当当U1=C 时：时：f 或或 N1 m 饱和度饱和度 Fe 当当 f=C 时：时：U1 m 饱和度饱和度 Fe 变压器铁心的导磁性能15当U1=C 时：f 或 N1 m 饱和度 电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案16O尖顶波的磁化电流饱和程度越大，磁化电饱和程度越大，磁化电流畸变越厉害。流畸变越厉害。16O尖顶波的磁化电流饱和程度越大，磁化电流畸变越厉害。电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案17激磁阻抗的特点激磁电阻激磁电阻Rm：表征：表征铁心损耗铁心损耗大小的一个等效参数大小的一个等效参数激磁电抗激磁电抗Xm：表征铁心：表征铁心磁化性能磁化性能高低的一个等效参数高低的一个等效参数Rm=pFe/Im2=f(Fe)，Xm=f(Fe)其中：其中：pFe Cfe f1.3 Bm2 G注意：不是磁阻！注意：不是磁阻！当当f=C、U1 时：时：m Bm Fe Xm pFeIm2Rm Oi17激磁阻抗的特点激磁电阻Rm：表征铁心损耗大小的一个等效参电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案18变压器4.理解负载运行时电磁过程，掌握其磁理解负载运行时电磁过程，掌握其磁动势和电动势平衡方程。动势和电动势平衡方程。5.理解折算的原则和方法，各个物理量理解折算的原则和方法，各个物理量折算的关系以及折算后变压器方程组。折算的关系以及折算后变压器方程组。6.掌握变压器掌握变压器T等效电路、近似等效电路、近似T型和简型和简化等效电路图以及适用范围。化等效电路图以及适用范围。18变压器4.理解负载运行时电磁过程，掌握其磁动势和电动势电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案19感应电动势感应电动势磁通磁通磁动势磁动势电磁关系总结N1i112N2i2N1im一一次次绕绕组组二二次次绕绕组组19感应电动势磁通磁动势电磁关系总结N1i112N2电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案20基本方程式数学模型数学模型20基本方程式数学模型电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案21为什么要进行绕组归算l将物理模型简化为数学模型；将物理模型简化为数学模型；l将复杂的电磁藕合问题简化为单纯将复杂的电磁藕合问题简化为单纯的电路问题；的电路问题；l化难为易，便于分析与求解。化难为易，便于分析与求解。21为什么要进行绕组归算将物理模型简化为数学模型；电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案22绕组归算的原则l不改变变压器的物理本质；不改变变压器的物理本质；l不改变能量传递关系与大小；不改变能量传递关系与大小；l不改变不改变电动势平衡电动势平衡关系、关系、磁动势磁动势平衡平衡关系、关系、能量平衡能量平衡关系关系22绕组归算的原则不改变变压器的物理本质；电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案23绕组归算的物理概念在二次侧，用一个匝数在二次侧，用一个匝数为为N1的等效绕组，来代的等效绕组，来代替匝数为替匝数为N2的实际绕组。的实际绕组。23绕组归算的物理概念在二次侧，用一个匝数为N1的等效绕组，电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案24归算值归算值实际值实际值二次绕组归算公式24归算值实际值二次绕组归算公式电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案25变压器三种等效电路25变压器三种等效电路电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案26对应的基本方程式和相量图型等效电路型等效电路RkI1ImZLU1-U2E1=E2RmXm-I2Xk26对应的基本方程式和相量图型等效电路RkI1ImZ电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案27变压器7.熟练掌握变压器空载实验和短路实验的原熟练掌握变压器空载实验和短路实验的原理及其参数的计算方法。理及其参数的计算方法。8.掌握短路电压（阻抗电压）的物理含义及掌握短路电压（阻抗电压）的物理含义及其对变压器性能的影响。其对变压器性能的影响。9.标幺值的含义以及变压器基准值的选取，标幺值的含义以及变压器基准值的选取，注意变压器中折算和标幺值之间的联系，短注意变压器中折算和标幺值之间的联系，短路阻抗的标幺值短路电压路阻抗的标幺值短路电压27变压器7.熟练掌握变压器空载实验和短路实验的原理及其参数电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案282.5 等效电路参数的测定l开路试验开路试验l短路试验短路试验282.5 等效电路参数的测定开路试验短路试验电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案29开路试验l试验目的试验目的l确定变比确定变比k、激磁阻抗、激磁阻抗Zm等参数。等参数。l试验方法试验方法l低压侧加电压，高压侧开路。低压侧加电压，高压侧开路。29开路试验试验目的电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案30短路试验l试验目的试验目的l确定短路阻抗确定短路阻抗Zk 等参数等参数。l试验方法试验方法l高压侧加电压，低压侧短路。高压侧加电压，低压侧短路。30短路试验试验目的电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案31阻抗电压（短路电压）定义：在短路试验中，使短路电流达到额定电流定义：在短路试验中，使短路电流达到额定电流时，一次侧加的电压。时，一次侧加的电压。记为：记为：UkN=I1NZk(75)阻抗电压通常以百分值表示，即：阻抗电压通常以百分值表示，即：31阻抗电压（短路电压）定义：在短路试验中，使短路电流达到额电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案32基本概念定义：定义：基值的选取：取各物理量基值的选取：取各物理量的额定值。的额定值。相对值相对值32基本概念定义：基值的选取：取各物理量的额定值。相对值电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案33基值的选取基值基值一次测一次测二次侧二次侧电压电压U1bU1NU2bU2N电流电流I1bI1NI2bI2N33基值的选取基值一次测二次侧电压U1bU1NU2bU2电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案34阻抗的基值34阻抗的基值电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案35标幺值的优点1便于分析与比较各物理量额定值的标么值为各物理量额定值的标么值为1与变压器容量大小无关与变压器容量大小无关35标幺值的优点1便于分析与比较各物理量额定值的标么值为电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案36标幺值的优点2简化计算36标幺值的优点2简化计算电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案37标幺值的优点3无需归算同一物理量，同一物理量，归算前后标幺值相等。归算前后标幺值相等。37标幺值的优点3无需归算同一物理量，电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案38标幺值的优点4三相系统的线、相标幺值相等38标幺值的优点4三相系统的线、相标幺值相等电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案39变压器10.理解变压器电压调整率的含义以及表达式理解变压器电压调整率的含义以及表达式（负载大小、短路阻抗标幺值和负载性质）。（负载大小、短路阻抗标幺值和负载性质）。11.掌握变压器的损耗含义和效率表达式以及掌握变压器的损耗含义和效率表达式以及和参数关系（效率与负载大小、性质和空载、和参数关系（效率与负载大小、性质和空载、短路损耗有关），理解效率最大值的含义。短路损耗有关），理解效率最大值的含义。12.理解三相变压器联结组别含义和时钟表示理解三相变压器联结组别含义和时钟表示法，能掌握根据绕组联结图判断其联结组别，法，能掌握根据绕组联结图判断其联结组别，也能根据联结组别画出变压器联结组图。也能根据联结组别画出变压器联结组图。39变压器10.理解变压器电压调整率的含义以及表达式（负载大电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案40外特性定义：变压器对外的伏安特性。定义：变压器对外的伏安特性。我们的希望：我们的希望：U2I2OU2N工程实际：工程实际：U2I2OU2I2NU20为了反映负载电为了反映负载电压随负载电流大压随负载电流大小的变化，引入小的变化，引入电压调整率电压调整率。为了供电稳定，为了供电稳定，希望希望u越小越越小越好。好。40外特性定义：变压器对外的伏安特性。我们的希望：U2I2O电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案41电压调整率的内涵1.与负载的大小有关；与负载的大小有关；2.与变压器的内部参数有关；与变压器的内部参数有关；3.与负载的性质有关。与负载的性质有关。2=0:阻性阻性O=I2*U2*11阻性阻性感性感性容性容性20:感性感性20:容性容性41电压调整率的内涵与负载的大小有关；2=0:阻性O=I电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案42效率的计算可变损耗等于不变可变损耗等于不变损耗时，效率达到损耗时，效率达到最大。最大。42效率的计算可变损耗等于不变损耗时，效率达到最大。电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案43绕组首末端标志绕组绕组名称名称单相变压器单相变压器三相变压器三相变压器首端首端末端末端首端首端末端末端中点中点高压高压绕组绕组AXA B CX Y ZN低压低压绕组绕组axa b cx y zn中压中压绕组绕组AmXmAm Bm CmXm Ym ZmNm43绕组首末端标志绕组单相变压器三相变压器首端末端首端末端中电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案44三相变压器的联结组反映三相变压器高、低压绕组反映三相变压器高、低压绕组线电压线电压（或线电动势）（或线电动势）之间的相位关系，以此解决一次绕组与二次绕组之之间的相位关系，以此解决一次绕组与二次绕组之间线电压相位的改变问题。间线电压相位的改变问题。44三相变压器的联结组反映三相变压器高、低压绕组线电压（或线电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案45变压器l三相变压器的连接组别三相变压器的连接组别作图和判断步骤：先画出高压线圈的位形图；便于比较，将A,a连成等电位点；画出低压侧的位形图（a,x；b,y；cz等）；将AB,ab连线，得出结论EAB,12点，Eab多少？UCAUABUAABUBCUCUBCcab45变压器三相变压器的连接组别作图和判断步骤：UCAUAB电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案46ABCXYZabcxyzUccUbbUABUABUCAUAA三相变压器的联结组(3)BUBCUCUABUAUBUCUBCYy6UaUcUbaUaUab180 180 46ABCXYZabcxyzUccUbbUABUAB电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案47abcxyzABCXYZUCAUABUAA aUa三相变压器的联结组(4)UabUaUcUbbBUBCUCUbcUcUABUAUBUCYd5UBCUab150 150 47abcxyzABCXYZUCAUABUAA aUa电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案48三相变压器的联结组(5)UAABUBCUCUABUBCUCAY,d748三相变压器的联结组(5)UAABUBCUCUAB电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案49相量图判断联结组注意点l绕组绕组极性或同名端极性或同名端仅与绕组接法有关，仅与绕组接法有关，与首末端标志无关与首末端标志无关l相电动势相电动势均从首端指向末端，线均从首端指向末端，线UAB则从则从A指向指向B端端49相量图判断联结组注意点绕组极性或同名端仅与绕组接法有关，电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案50相量图判断联结组注意点l同一铁心柱上绕组（上下对应绕组），同一铁心柱上绕组（上下对应绕组），首端为同名端（同极性）时相电动势首端为同名端（同极性）时相电动势相位相同相位相同，首端不同极性时则电动势，首端不同极性时则电动势相反。相反。l相量图中的相量图中的ABC和和abc的的排列顺序必排列顺序必须相同须相同。50相量图判断联结组注意点同一铁心柱上绕组（上下对应绕组），电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案51变压器13.熟记变压器理想并联运行的条件。熟记变压器理想并联运行的条件。14.掌握变压器并联运行时的负载分配以掌握变压器并联运行时的负载分配以及与短路阻抗的关系。及与短路阻抗的关系。14.了解自耦变压器、仪用互感器的工作原了解自耦变压器、仪用互感器的工作原理。理。51变压器13.熟记变压器理想并联运行的条件。14.掌握电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案52理想并联运行的三个条件1.各变压器的额定电压相等，各变压器的额定电压相等，变比相同；变比相同；2.各变压器的联结组号相同；各变压器的联结组号相同；3.各变压器的短路阻抗标幺值各变压器的短路阻抗标幺值相等，阻抗角相同。相等，阻抗角相同。52理想并联运行的三个条件各变压器的额定电压相等，变比相同；电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案53变比相等时的负载分配53变比相等时的负载分配电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案54负载分配的实用计算公式54负载分配的实用计算公式电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案55直流电机1.理解直流电机的工作原理；掌握直流电理解直流电机的工作原理；掌握直流电机各种励磁方式的特点机各种励磁方式的特点.2.了解直流电枢绕组中导体、元件、节距了解直流电枢绕组中导体、元件、节距等含义。等含义。3.掌握物理中心线、几何中心线含义以及掌握物理中心线、几何中心线含义以及电刷安放的位置。电刷安放的位置。55直流电机1.理解直流电机的工作原理；掌握直流电机各种励电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案564.理解和掌握负载时电枢反应的性质、理解和掌握负载时电枢反应的性质、决定影响的因素等。决定影响的因素等。直流电机564.理解和掌握负载时电枢反应的性质、决定影响的因素等。电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案57空载时直流电机的气隙磁场l空载磁场空载磁场：当电枢电流为零或：当电枢电流为零或很小时，由励磁电流单独建立很小时，由励磁电流单独建立的磁场，空载磁通用的磁场，空载磁通用m表示。表示。m0fl主磁通主磁通：经过气隙，同时交链励磁绕：经过气隙，同时交链励磁绕组和电枢绕组的磁通，用组和电枢绕组的磁通，用0表示，它表示，它是机电能量转换的桥梁是机电能量转换的桥梁。l漏磁通漏磁通：不经过气隙，仅与励磁绕组：不经过气隙，仅与励磁绕组交链的磁通，用交链的磁通，用f表示。它不参与机表示。它不参与机电能量转换。电能量转换。l主磁场分布主磁场分布：气隙磁密在一个极下按：气隙磁密在一个极下按平顶波平顶波规律分布。规律分布。m57空载时直流电机的气隙磁场空载磁场：当电枢电流为零或很小时电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案58分析思路电枢电流电枢电流ia电枢磁动势电枢磁动势fa电枢磁场电枢磁场ba空载磁场空载磁场b0气隙合成磁场气隙合成磁场b电电枢枢反反应应负载时的电枢磁动势和电枢反应58分析思路电枢电流ia电枢磁动势fa电枢磁场ba空载磁场电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案59直流电机l直流电机的电枢反应直流电机的电枢反应励磁电流形成的磁场励磁电流形成的磁场电枢电流形成的磁场电枢电流形成的磁场负载时的磁场负载时的磁场59直流电机直流电机的电枢反应励磁电流形成的磁场电枢电流电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案60负载时电枢磁动势和电枢反应电枢磁动势：电枢电流产生的磁动势。电枢磁动势：电枢电流产生的磁动势。电枢反应：电枢磁动势对主磁场的影响。电枢反应：电枢磁动势对主磁场的影响。直轴（直轴（d轴）：主极轴线。轴）：主极轴线。dq交轴（交轴（q轴）：与直轴正交的轴线。轴）：与直轴正交的轴线。几何中性线：相邻两主极之间的中心线几何中性线：相邻两主极之间的中心线，也就是交轴。，也就是交轴。物理中性线：电枢圆周上通过圆心和物理中性线：电枢圆周上通过圆心和磁通密度为磁通密度为0点的直线。点的直线。几何几何中性线中性线物理物理中性线中性线几个基本概念60负载时电枢磁动势和电枢反应电枢磁动势：电枢电流产生的磁动电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案61直流电机l直流电机的电枢反应直流电机的电枢反应fa(x)ba(x)结论：结论：l电枢磁动势电枢磁动势是一个是一个三三角形波角形波，其轴线位置，其轴线位置与电刷的轴线位置重与电刷的轴线位置重合。合。l当电刷位于几何中性当电刷位于几何中性线上时，电枢磁动势线上时，电枢磁动势为为交轴电枢磁动势交轴电枢磁动势。l交轴电枢磁密是一个交轴电枢磁密是一个马鞍形波马鞍形波。61直流电机直流电机的电枢反应fa(x)ba(x)结论：电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案62交轴电枢反应交轴电枢反应交轴电枢反应交轴电枢磁动势对主磁场的影响交轴电枢磁动势对主磁场的影响62交轴电枢反应交轴电枢反应电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案63负载时电枢磁动势和电枢反应励磁电流形成的磁场励磁电流形成的磁场电枢电流形成的磁场电枢电流形成的磁场负载时的磁场负载时的磁场63负载时电枢磁动势和电枢反应励磁电流形成的磁场电枢电流电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案64b0ba(x)b(x)O交轴电枢反应结论结论1：每个主极下，主磁场一半被：每个主极下，主磁场一半被削弱削弱、另一半被、另一半被加强加强，交轴，交轴电枢反应使气隙磁场电枢反应使气隙磁场b发生发生畸变畸变，物理中性线，物理中性线偏离偏离几何中性线一几何中性线一个个角度。角度。结论结论2：对：对发电机发电机，物理中性线，物理中性线顺着顺着电机的旋转方向偏离几何中电机的旋转方向偏离几何中性线一个性线一个角度；对角度；对电动机电动机，物理中性线，物理中性线逆着逆着电机的旋转方向偏电机的旋转方向偏离几何中性线一个离几何中性线一个角度。角度。结论结论3：不计铁心饱和时，主磁场一半被削弱、另一半被加强，：不计铁心饱和时，主磁场一半被削弱、另一半被加强，去磁作用与助磁作用恰好相等，使得去磁作用与助磁作用恰好相等，使得每极总磁通量不变每极总磁通量不变，0。结论结论4：考虑铁心饱和时，交轴电枢反应的去磁作用大于助磁作：考虑铁心饱和时，交轴电枢反应的去磁作用大于助磁作用，使得用，使得每极总磁通量略有减小每极总磁通量略有减小，U；电动机状态：；电动机状态：EaXRa凸凸极极机机XXadXaqXdXqXd=X+XadXq=X+XaqXdXqXRa129同步电机参数的比较电机漏抗电枢反应电抗直轴交轴基本关系电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案130同步电机5.5.理解同步发电机的功率流平衡方程和理解同步发电机的功率流平衡方程和转矩方程，重点掌握电磁功率一般表达转矩方程，重点掌握电磁功率一般表达式以及隐极和凸极电机相应的表达式。式以及隐极和凸极电机相应的表达式。了解同步电机空载和短路特性的特点，了解同步电机空载和短路特性的特点，重点掌握利用其特性求饱和与不饱和时重点掌握利用其特性求饱和与不饱和时同步（直轴）电抗的方法。同步（直轴）电抗的方法。130同步电机5.理解同步发电机的功率流平衡方程和转矩方程，电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案131同步发电机的电磁功率交轴电枢电流是产生电磁功率、实交轴电枢电流是产生电磁功率、实现机电能量转换的必要条件。现机电能量转换的必要条件。131同步发电机的电磁功率交轴电枢电流是产生电磁功率、实现机电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案132隐极同步发电机的短路特性分析IfIOOIfkIN短路特性短路特性纯去磁纯去磁短路特性不饱和短路特性不饱和132隐极同步发电机的短路特性分析IfIOOIfkIN短路特电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案133凸极同步发电机的短路特性分析所以：所以：结论：利用空载特结论：利用空载特性和短路特性，可性和短路特性，可以求出以求出Xd。133凸极同步发电机的短路特性分析所以：结论：利用空载特性和电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案134同步电机6.6.理解同步发电机并联运行并联运行理解同步发电机并联运行并联运行的条件。熟练掌握与电网并联时同步电的条件。熟练掌握与电网并联时同步电机的功角特性及其特点，深入理解功角机的功角特性及其特点，深入理解功角的物理意义。的物理意义。134同步电机6.理解同步发电机并联运行并联运行的条件。熟电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案135同步发电机投入并联运行的条件1.同步发电机与电网的同步发电机与电网的相序相序必须一致；必须一致；2.同步发电机与电网的同步发电机与电网的频率频率应相同；应相同；3.同步发电机的激磁电动势同步发电机的激磁电动势E0应与电网应与电网电压电压U的的幅值幅值、相位相位、波形波形相同。相同。135同步发电机投入并联运行的条件同步发电机与电网的相序必须电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案136同步发电机的功角特性前提：前提：lE0、U、f 保持不变；保持不变；l忽略电枢电阻，忽略电枢电阻，Ra=0。l不计饱和不计饱和寻求：寻求：lPef()136同步发电机的功角特性前提：电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案137隐极与凸极同步电机功角特性比较凸极同步发电机：凸极同步发电机：隐极同步发电机：隐极同步发电机：137隐极与凸极同步电机功角特性比较凸极同步发电机：隐极同步电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案138隐极与凸极同步电机功角特性比较PePe1Pe2PeO隐极同步发电机：隐极同步发电机：Pe=Pe1sin，Pe2=0 当当=90时：时：Pe=Pe(max)凸极同步发电机：凸极同步发电机：Pe=Pe1+Pe2，与，与sin没有正比关系没有正比关系 Pe2与与E0没有关系，只取决于电网电压和凸极效应没有关系，只取决于电网电压和凸极效应Pe(max)出现在出现在0，cos滞后，滞后，Q0(感性感性)欠励磁：欠励磁：0，cos超前，超前，Q0P”e Pecos=1cos(-)=0.8cos=0.8146同步发电机的V形曲线并联于无穷大电网的同步发电机，保持电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案147同步电机9.9.掌握同步电动机的电压方程和相量掌握同步电动机的电压方程和相量图，掌握其功角特性和功率方程，以及图，掌握其功角特性和功率方程，以及其工作特性的含义和特点（功率因数特其工作特性的含义和特点（功率因数特性）以及性）以及V V型曲线的特点。对于同步电型曲线的特点。对于同步电动机上述问题在结合发电机状态原理的动机上述问题在结合发电机状态原理的基础上进行理解。了解同步电动机的起基础上进行理解。了解同步电动机的起动方法，重点掌握同步补偿机的原理和动方法，重点掌握同步补偿机的原理和特性。特性。147同步电机9.掌握同步电动机的电压方程和相量图，掌握其电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案148同步电机电压方程与相量图发电机惯例：发电机惯例：电动机惯例：电动机惯例：148同步电机电压方程与相量图发电机惯例：电动机惯例：电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案149隐极同步电机的标幺值系统发电机：发电机：电动机：电动机：149隐极同步电机的标幺值系统发电机：电动机：电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案150同步电动机的功率因数特性IfIfI”fIfIfI”f1.01.0O超超前前滞滞后后结论：结论：l在同一激磁电流下，随在同一激磁电流下，随着负载的增加，功率因着负载的增加，功率因数从超前变到滞后；数从超前变到滞后；l在同一负载下，调节激在同一负载下，调节激磁电流，可以改善功率磁电流，可以改善功率因数。因数。150同步电动机的功率因数特性IfIfI”fIfIf电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案151同步电动机无功功率的调节正常励磁：正常励磁：M=0，cosM=1，Q=0过励磁：过励磁：M0，cosM超前，超前，Q0，cosM滞后，滞后，Q0(感性感性)151同步电动机无功功率的调节正常励磁：M=0，cosM电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案152同步电动机的V形曲线正常正常励磁励磁超前超前过励过励滞后滞后欠励欠励不稳定区不稳定区IfIMOPe=0Pe0P”e Pecos M=1cos M=0.8cos(-M)=0.8结论：结论：l调节励磁电流，就调节励磁电流，就可以调节同步电动可以调节同步电动机的无功电流和功机的无功电流和功率因数；率因数；l当同步电动机工作当同步电动机工作在过励状态时，向在过励状态时，向电网吸收电网吸收超前超前无功，无功，可改善电网的功率可改善电网的功率因数。因数。152同步电动机的V形曲线正常超前滞后不稳定区IfIMOPe电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案153超前与滞后的无功功率功率功率因数角因数角电压与电电压与电流的关系流的关系同步发电机同步发电机同步电动机同步电动机0I滞后于滞后于U向电网发出滞后向电网发出滞后的无功功率的无功功率(过励过励)从电网吸收滞后从电网吸收滞后的无功功率的无功功率(欠励欠励)从电网吸收超前从电网吸收超前的无功功率的无功功率(过励过励)向电网发出超前向电网发出超前的无功功率的无功功率(欠励欠励)0，cos滞后，滞后，Q0(感性感性)欠励磁：欠励磁：0，cos超前，超前，Q0P”e Pecos=1cos(-)=0.8cos=0.8163同步发电机的V形曲线并联于无穷大电网的同步发电机，保持电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案164同步电机9.9.掌握同步电动机的电压方程和相量掌握同步电动机的电压方程和相量图，掌握其功角特性和功率方程，以及图，掌握其功角特性和功率方程，以及其工作特性的含义和特点（功率因数特其工作特性的含义和特点（功率因数特性）以及性）以及V V型曲线的特点。对于同步电型曲线的特点。对于同步电动机上述问题在结合发电机状态原理的动机上述问题在结合发电机状态原理的基础上进行理解。了解同步电动机的起基础上进行理解。了解同步电动机的起动方法，重点掌握同步补偿机的原理和动方法，重点掌握同步补偿机的原理和特性。特性。164同步电机9.掌握同步电动机的电压方程和相量图，掌握其电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案165同步电机电压方程与相量图发电机惯例：发电机惯例：电动机惯例：电动机惯例：165同步电机电压方程与相量图发电机惯例：电动机惯例：电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案166隐极同步电机的标幺值系统发电机：发电机：电动机：电动机：166隐极同步电机的标幺值系统发电机：电动机：电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案167同步电动机的功率因数特性IfIfI”fIfIfI”f1.01.0O超超前前滞滞后后结论：结论：l在同一激磁电流下，随在同一激磁电流下，随着负载的增加，功率因着负载的增加，功率因数从超前变到滞后；数从超前变到滞后；l在同一负载下，调节激在同一负载下，调节激磁电流，可以改善功率磁电流，可以改善功率因数。因数。167同步电动机的功率因数特性IfIfI”fIfIf电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案168同步电动机无功功率的调节正常励磁：正常励磁：M=0，cosM=1，Q=0过励磁：过励磁：M0，cosM超前，超前，Q0，cosM滞后，滞后，Q0(感性感性)168同步电动机无功功率的调节正常励磁：M=0，cosM电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案169同步电动机的V形曲线正常正常励磁励磁超前超前过励过励滞后滞后欠励欠励不稳定区不稳定区IfIMOPe=0Pe0P”e Pecos M=1cos M=0.8cos(-M)=0.8结论：结论：l调节励磁电流，就调节励磁电流，就可以调节同步电动可以调节同步电动机的无功电流和功机的无功电流和功率因数；率因数；l当同步电动机工作当同步电动机工作在过励状态时，向在过励状态时，向电网吸收电网吸收超前超前无功，无功，可改善电网的功率可改善电网的功率因数。因数。169同步电动机的V形曲线正常超前滞后不稳定区IfIMOPe电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案170超前与滞后的无功功率功率功率因数角因数角电压与电电压与电流的关系流的关系同步发电机同步发电机同步电动机同步电动机0I滞后于滞后于U向电网发出滞后向电网发出滞后的无功功率的无功功率(过励过励)从电网吸收滞后从电网吸收滞后的无功功率的无功功率(欠励欠励)从电网吸收超前从电网吸收超前的无功功率的无功功率(过励过励)向电网发出超前向电网发出超前的无功功率的无功功率(欠励欠励)0I超前于超前于U向电网发出超前向电网发出超前的无功功率的无功功率(欠励欠励)从电网吸收超前从电网吸收超前的无功功率的无功功率(过励过励)从电网吸收滞后从电网吸收滞后的无功功率的无功功率(欠励欠励)向电网发出滞后向电网发出滞后的无功功率的无功功率(过励过励)170超前与滞后的无功功率功率电压与电流的关系同步发电机同步电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案171同步补偿机l定义：一台不带机械负载的同步电动定义：一台不带机械负载的同步电动机，专门用于发出（或者吸收）无功机，专门用于发出（或者吸收）无功功率，以改善电网的功率因数。也称功率，以改善电网的功率因数。也称同步调相机同步调相机。171同步补偿机定义：一台不带机械负载的同步电动机，专门用于电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案172同步补偿机l相量图：相量图：过励：电容器过励：电容器欠励：电感器欠励：电感器结论结论：只要调节励磁电流的大小，就可以：只要调节励磁电流的大小，就可以灵活的调节无功功率的大小与性质。灵活的调节无功功率的大小与性质。172同步补偿机过励：电容器欠励：电感器结论：只要调节励磁电电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案173同步补偿机的应用l当电网负荷较大时，为了改善功率因数，同当电网负荷较大时，为了改善功率因数，同步补偿机应过励运行。步补偿机应过励运行。l当电网负荷很轻时，高压长输电线路将呈现当电网负荷很轻时，高压长输电线路将呈现较大的电容作用，使受端电网电压升高。此较大的电容作用，使受端电网电压升高。此时，同步补偿机应运行在欠励状态，吸收电时，同步补偿机应运行在欠励状态，吸收电网中多余的无功功率。网中多余的无功功率。173同步补偿机的应用当电网负荷较大时，为了改善功率因数，同电机学电机学电机学电机学 教案教案教案教案174Thanks for your attention!174Thanks for your attention!