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当旋转磁场以同步转速n1开始旋转时,转子因机械惯性尚未转动,转子的瞬间转速n=0,这时转差率s=1。转子转动起来之后,n>0,(n1-n)差值减小,电动机的转差率s<1。如果转轴上的阻转矩加大,则转子转速n降低,即异步程度加大,才能产生大的感应电动势和感应电流,产生大的电磁转矩,这时转差率s增大。异步电动机运行时0同步电动机的结构和原理同步电动机的基本结构同步电动机的定子称为电枢,结构与三相异步电动机的定子相同,由定子铁芯、定子绕组、机座和端盖等组成。定子铁芯由硅钢片组成,铁心槽内嵌入三相对称绕组。转子由转子铁芯、励磁绕组、启动绕组和转轴组成。转子铁芯由铸钢或锻钢制成,上面绕有励磁绕组。励磁绕组与励磁电源相连,接入励磁电流。启动绕组由嵌装于磁表面的铜条组成,铜条两端用铜环连接,同异步电动机的鼠笼型转子相同。三相同步电动机的转子有隐式和凸式两种。
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如把转子抽去,则定了电流所遇到的电抗将是电枢反应电抗或同步电抗,而将接近于漏抗X。需要强调指出,只有当定子流过对称电流时,亦即只有当空气隙磁场为圆形旋转磁场时,同步电抗才有意义。当定子绕组中流过不对称三相电流时,我们便不能无条件地应用同步电抗,这一点将在后文中阐明。E0空载电势;xs为定子漏抗;Xa为电枢反应等值电抗。隐同步发电机等值电路凸同步发电机的同步电抗Xd、Xq对凸同步发电机,因磁路并不是均匀的,所以电枢电流需要分解为直轴分量Id和交轴分量Iq来分别讨论。交轴同步电抗Xq:电枢反应的存在是实现能量传递的关键,假如=0,I与E0同相,根据左手定则,电磁力将构成反转子方向的转矩,此时的电流为有功电流I=Iq,Iq所产生的电磁转矩与原动转矩相平衡。
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广义的直流电机包括有刷电机和无刷电机。有刷电机又称直流电机或碳刷电机,常说的直流电机就是指有刷直流电机,它采用机械换向,外部磁极不动内部线圈(电枢)动,换向器和转子线圈一起旋转,电刷和磁铁都不动,于是换向器和电刷摩擦摩擦,完成电流方向的切换。(视频传送门)。
同步发电机的电枢反应及等值电势电路图隐同步发电机电枢反应及等值电势电路图定子与转子两种旋转磁场对转子绕组没有相对运动,因而不会在转子上产生感应电势。这两个磁场只在定子绕组产生感应电势,在不考虑磁路饱和的情况下,转子磁场感应空载电势E0,电枢磁场感应的电势为电枢反应电势Ea,则有E0+Ea=Uf+I(ra+jxs)可用隐同步电势的等值电路图1式中,Uf为机端电压xs为定子绕组漏抗ra为定子电阻凸机空载磁势波形图对凸转子而言,空载时转子磁势波为方波,取其基波分析。
这个制动转矩和空载转矩加起来,比原动机的拖动转矩要大,使得转子转动的速度变慢。为了保持同步发电机以同步转速运转,就增加原动机的拖动转矩(增加汽轮机的进汽量),于是转子又要加速,直到原动机所供给的机械功率与发电机输出的电功率(还要加上发电机内部的损耗)重新达到平衡,发电机才重新以稳定的同步转速运转。由于定子绕组中出现了电流,则在发电机定、转子和气隙中,由绕组电流产生的磁势F建立了第二个磁场电枢反应磁场。我们称电枢反应磁场对主磁场的影响叫电枢反应。如果负荷是纯电阻性的,气隙磁路是均匀的,那么电枢反应的结果是使发电机的气隙磁场发生向移,即气隙合成磁场对于主磁场来说,逆着转子旋转的方向偏转了一个d角度。