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负载运行时电枢反应

发布时间:2019-02-23 07:31      浏览次数:
同步发电机空载运行时,气隙中只存在励磁磁动势产生的机械旋转磁场。定子绕组中只感应有空载电势E,此时端电压U=E。当电枢绕组接上三相对称负载后,电枢绕组和负载一起构成闭合通路,通路中流过的是三相对称的交流电流。当三相对称电流流过三相对称绕组时,将会形成一个以同步速度旋转的电枢磁动势。它的存在使气隙磁势的分布发生变化,从而使气隙磁场以及绕组中的感应电势发生变化。这种现象与直流电机带负载后的情况基本相同,即电枢电流产生的磁场对主极磁场产生影响,故仍称之为电枢反应。但与直流电机的电枢反应不同的是,在直流
电机中,两个磁场都是静止的,而同步电机中两个磁场只是保持相对静止,本身都是旋转的,并且强调的是两个基波磁场之间的相互作用。
根据前面的旋转电机理论可以知道,在对称负载时电枢磁动势的基波分量a是一个与转子同方向同转速的圆形旋转磁动势,它与基波励磁磁动势f1彼此在空间相对静止。f1和a之间的相对位置与励磁电动势E与电枢电流I之间的相角差有关,角在同步电机中定义为内功率因数角,
=0时,I与E同相;>0时,电流I滞后E;<0时,电流I超前E。下面先讨论角对电枢反应的影响(助磁、去磁或交磁)。暂时只考虑隐极式同步电机,并只考虑磁路不饱和的情况。
理论上讲,角可以是任意角度。图6-14表示一台同步电机的剖面图,图中转子磁极的轴线定义为直轴,用d表示,将与直轴正交的方向定义为交轴,用q表示,AX、BY、CZ分别为定子等效三相集中绕组,各相时间参考轴与各相相轴重合,A相绕组的轴线作为空间相量的参考轴,图示瞬间,q轴与A相相轴重合。根据交流绕组磁动势分析结论,f1和Φ与d轴重合,E在q轴上,a与I重合。

[图片]图6-14 同步电机的电枢反应

图6-15 交直轴电枢磁动势的作用

参照图6-15,可以将a分解成交轴aq和直轴ad两个分量,即a=ad+aq,写出幅值形式,
Fad=Fasin
Faq=Facos(6-7)
也可将每相电流都分解为Id和Iq两分量,即
I=Id+Iq(6-8)式中:Id=Isin;Iq=Icos
其中Iq与所属相的E同相位,三相Iq系统合成交轴电枢磁势aq,称为I的交轴分量;Id滞后所属相E90°,三相Id系统合成直轴电枢磁势ad,称为I的直轴分量。下面分析几个特殊角时的情况。
(1)当=0°时,Fad=0,Faq=Fa,电枢磁势的轴线与转子的交轴重合;在任意瞬间,电枢磁势的轴线恒与转子交轴重合。电枢磁势是交轴磁势;交轴电枢反应使合成磁场幅值增加而轴线从极轴逆转向后移一个角度,从而产生一定的电磁转矩;
(2)当=90°时,Fad=Fa,Faq=0,电枢磁势的轴线落后转子交轴90°。在任意瞬间,电枢磁势的轴线恒与转子交轴相差90°,电枢磁势是直轴磁势。气隙合成磁动势的轴线与励磁磁势同方向,直轴分量起了去磁作用。
一般情况下,0<<90°,电枢磁势的交、直轴分量同时存在,故电枢反应主要起交磁和去磁的作用。

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