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同步電機的電勢相量圖與方程式
一、電勢相量圖
同步電機理論中,用電勢相量圖來進行分析是十分重要和方便的方法。
作相量圖時,U與Ia的夾角為負載功率因數角j,Xs為已知量,根據方程式求得E0。
(1)隱極電機相量圖畫法
① 在水平方向作出相量U;
② 根據j角作出相量Ia;
③ 在U的尾端,加上相量jXsIa,它超前Ia 90°。
④ 作出由U的首端指向jXsIa尾端的相量,該相量便是E0。

(2)凸極電機相量圖畫法
凸極電機首先必須將Ia分解為Id和Iq,然后才能根據方程式作出其電勢相量圖。
由于Iq與E0同方位,Id與E0正交,找出E0方位即可。
電勢方程式E0=U+jXdId+jXqIq兩邊同時加上-j(Xd-Xq)Id,
E0-j(Xd-Xq)Id=U+jXdId+jXqIq-j(Xd-Xq)Id
E0-j(Xd-Xq)Id=U+jXqIq+jXqId
=U+jXqIa
左邊相量E0-j(Xd-Xq)Id顯然與E0處于同一方位,右邊的相量U+jXqIa可以很方便地求得,這樣就可找到E0的方位。
凸極電機的相量圖畫法:
① 在水平方位作出相量U/錯開j角作Ia;
② 在U的尾端加上相量jXqIa,超前于Ia90°經過U首端和jXqIa尾端的直線為的E0方位(q軸)
③ 將Ia分解為Id和Iq;
④ 根據方程E0=U+jXqIq+jXdId作出E0。

二、電勢方程式
負載后,發電機電樞繞組中存的電勢:
①由Ff產生的E0;
②由Fa產生的Ea;
③由Fs產生的Es。
電樞電阻很小,其壓降可以忽略。發電機每相的電勢方程為: E0+Ea+Es=U
對凸極電機來說,
Ea+Es=-jXdId-jXqIq
E0=U+jXdId+jXqIq
對隱極電機來說, Ea+Es=-jXsIa
E0=U+jXsIa ( 注:用相量相加!)
三、計算內功率因數角y的公式:
對于隱極式同步發電機:y=arctan[(IaXs+Usinj)/(Ucosj)]
對于凸極式同步發電機: y =arctan [(IaXq+Usinj)/(Ucosj)]
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