电枢绕组不带任何负载时的运行情况,称为空载运行。空载运行是同步发电机最简单的运行方式,其气隙磁场由转子磁势单独建立,分析较为简单。
一、空载气隙磁场
-
凸极电机:气隙不均、径向磁密分布近似于平顶的波形、中线上磁密为0、磁密分解出空间基波和谐波。偏心气隙可以使气隙磁密分布接近正弦。
-
隐极电机:气隙视为均匀、励磁磁势分布为阶梯形、齿槽影响与磁密波动。合理地选择大齿的宽度可以使气隙磁密分布接近正弦。
-
感应电势的波形和大小与气隙磁密的分布形状及幅值大小紧密相关,在设计和制造电机时,应采取适当的措施,以获得尽可能接近正弦分布的气隙磁密,从而得到品质较高的感应电势。
二、空载特性
-
空载特性: n=n1, Ia=0时, E0=f(If), E0∝Ff,If∝Ff
-
空载特性E0=f(If)与电机磁路的磁化曲线Fff(Ff)具有类似的变化规律。
-
当If较小时,Ff较小,磁路不饱和,E0=f(If)呈直线(将其延长后的射线称为气隙线)。
-
If增大时,磁路逐渐饱和,磁化曲线开始进入饱和段。
-
为了合理地利用材料,空载额定电压UN一般设计在空载特性的弯曲处。
-
空载特性可以通过计算或试验得到。试验测定的方法与直流发电机类似。
-
同步电机的空载特性也常用标么值表示,空载电势以额定电压UN为基值,取E0=UN时的励磁电流IfN(称为额定励磁电流)为励磁电流的基值。
-
用标么值表示的空载特性具有典型性,不论电机容量的大小,电压的高低,其空载特性彼此非常接近。
-
空载特性在同步发电机理论中有着重要作用:
-
① 判断电机设计是否合理。
-
②空载特性结合短路特性(在后面介绍 )可以求取同步电抗的不饱和值。
-
③通过测取空载特性来判断三相绕组的对称性以及励磁系统的故障。