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直流电动机的结构和原理直流电动机的基本结构定子的主要作用是产生磁场和作为电机的机械支撑,由主磁、换向磁、机座和端盖以及电刷装置等组成。主磁用来产生主磁场,大部分直流电机的主磁不用永久磁铁,而是由励磁绕组通入直流电流来建立磁场。主磁由铁芯和绕组组成,铁芯用厚0.5~1.5mm的低碳钢板冲成,叠装后用铆钉铆紧,紧靠气隙的扩大部分称为靴,靴对励磁绕组起支撑作用,使气隙磁通有较好的波形分布,励磁绕组用缘铜线绕制而成,经缘漆浸渍处理,然后套在磁铁芯上。主磁N、S交替布置,均匀分布并用螺钉固定在机座的内圈上。
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假如当气隙均匀时,它产生的磁通密度分布也按正弦分布,当磁场旋转时,定子绕组中所匝链的磁通也就间按正弦规律变化,从而绕组感应电势也间按正弦规律变化,可以分别用空间矢量和时间相量表示,又因为二者有相同的角速度,所以可以画在同一坐标平面上,如果把相绕组轴线作为空间矢量参考轴,则会给分析同步电机的电磁关系带来方便。机空载磁势基波图假如绕组正处于面中心,感应E0为max值,交链磁通中0为零,所以E0应与时间轴t同相,0越前E0为90。时间相量有E0,空间失量有磁势Ff1、磁密Bf1、磁通0,它们与转子的轴线方向一致,称直轴或d轴,两之间的中线称为交轴或q轴。时间相量与空间失量之间的相角是无物理意义的。有负载时电枢反应磁势图空载时U=E0有负载时,便产生电枢磁势,对空间磁场的影响称电枢反应。电枢磁势与转子磁势的相对位置取决于负载电流的性质,假定I、E0同相位,=0;假定E0越前I;假定E0滞后I,0;称Arg=为内功率因数角。=0I、E0同相cos=1sin=0不发出无功功率,只发有功功率=90cos=0sin=1不发出有功功率,只发无功功率=180I、E0仅相cos=-1sin=0从电网吸收有功,电动机运行=-90cos=0sin=-1向电网送容性无功由于角可以是任意角,可以把电枢磁势分解为直轴和交轴两个分量分析,同步发电机常见的运行工况为0,电枢仅应磁场落后于转子磁场。
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发电机分为直流发电机和交流发电机两大类。后者又可分为同步发电机和异步发电机两种。现代发电站中最常用的是同步发电机。这种发电机的特点是由直流电流励磁,既能提供有功功率,也能提供无功功率,可满足各种负载的需要。
在突然短路初瞬,沿着交轴的电抗便为和。称为交轴瞬态电抗或交轴暂态电抗,称为交轴超瞬态电抗或交轴次暂态电抗。它们和相应的直轴参数有不同的数值。因为同步发电机在交轴没有激磁绕组,故一般说来,交轴瞬态电抗和交轴同步电抗相等,亦即=在有阻尼的情况下,由于阻尼绕组为一不对称绕组,它在交轴所起的阻尼作用与在直轴所起的阻尼作用不同。交轴超瞬态电抗的等效电路。由图中的简单关系,可得一般说来,阻尼绕组在直轴所起的作用较在交轴所起的作用为大,故亦就较略大。在不用阻尼绕组而由整块铁芯起阻尼作用的隐式电机中,便和近似相等。
发电机与系统之间振荡及滑保护为提高稳定运行水平,在一次、二次系统需采取多处措施,长期的运行实践明:“不管对系统稳定性的要求如何严格,措施如何完善,总可能因一些事先不可预计的各种偶然因素叠加,产生稳定破坏事故,而过分提高对系统稳定性的要求,需要大量的投资”。在现代的电力系统中,系统持续振荡令人关心的事情,是对大型发电机组有何严重影响。要求振荡时机组不解列、作为短时失步运行,是对大型汽轮发电机组说来,能否造成严重的后果?