圆柱转子同步电动机的相量图
设:
Ef=励磁电压
V=施加到电枢的每相端电压
Ia=电动机从电源汲取的每相电枢电流
Ra=每相电枢有效电阻
XS=电枢绕组每相的同步电抗
Cosφ=功率因数
δ=转矩角
圆柱转子同步电动机的电压方程为:
$$\mathrm{V=E_{f}+I_{a}(R_{a}+jX_{S})\:\:\:\:\:\:...(1)}$$
$$\mathrm{\Longrightarrow\:V=E_{f}+I_{a}R_{a}+jI_{a}X_{S}\:\:\:\:\:\:...(2)}$$
借助公式(2),可以绘制在不同功率因数下运行的三相圆柱转子同步电动机的相量图。
滞后功率因数下的相量图
在滞后功率因数Cosφ下运行的同步电动机的相量图如图1所示。
假设同步电动机从电源汲取滞后电流。此处,电源电压(V)作为参考相量沿OA取值,使得OA = V。对于滞后功率因数cosφ,电枢电流(Ia)滞后于电源电压(V)φ角,沿OB方向,其中OB = Ia。
电枢电阻中的电压降为IaRa,与电枢电流同相。相量IaRa由CD表示。
同步电抗中的每相电压降为IaXS。该相量垂直于相量IaRa,由DA表示。
因此,相量V等于Ef和IaRa的相量和。V和Ef之间的角度δ称为*转矩角*。它在功率传递和同步电动机运行的稳定性中起着重要作用。
单位功率因数下的相量图
在单位功率因数下运行的同步电动机的相量图如图2所示。
假设同步电动机以单位功率因数从电源汲取电流(Ia)。此处,电源电压(V)作为参考相量沿OA取值,使得OA = V。
对于单位功率因数,电动机汲取的电枢电流(Ia)与电源电压(V)同相,由OB表示,其中OB = Ia。
电枢电阻中的电压降为IaRa,与电枢电流同相。相量IaRa由CD表示。
同步电抗中的每相电压降为IaXS。该相量垂直于相量IaRa,由DA表示。
因此,相量V等于Ef、IaRa和jIaXS的相量和。V和Ef之间的角度δ称为*转矩角*。它在功率传递和同步电动机运行的稳定性中起着重要作用。
超前功率因数下的相量图
在超前功率因数cosφ下运行的同步电动机的相量图如图3所示。
假设同步电动机以超前功率因数cosφ从电源汲取电流(Ia)。此处,电源电压(V)作为参考相量沿OA取值,使得OA = V。
对于超前功率因数,电动机汲取的电枢电流(Ia)超前于电源电压(V)相位角φ,由OB表示,其中OB = Ia。
电枢电阻中的电压降为IaRa,与电枢电流同相。相量IaRa由CD表示。
同步电抗中的每相电压降为IaXS。该相量垂直于相量IaRa,由DA表示。
因此,相量V等于Ef、IaRa和jIaXS的相量和。