同步電機的等效電路

同步電機是一個雙激磁系統，即它連線到兩個電路系統：

• 三相電源連線到電樞繞組。

• 直流電源連線到轉子勵磁繞組。

下圖顯示了三相同步電機單相的等效電路

令

• V = 加到電機每相的端電壓

• E_f = 勵磁電壓

• I_a = 電機從電源每相吸收的電樞電流

• R_a = 每相有效電樞電阻

• X_S = 電機電樞繞組每相的同步電抗

• Z_S = 電樞每相的同步阻抗

根據基爾霍夫電壓定律(KVL)，在電機的等效電路中，我們有：

$$\mathrm{V=E_{f}+I_{a}Z_{s}\:\:\:\:\:\:...(1)}$$

電機的同步阻抗為

$$\mathrm{Z_{S}=R_{a}+jX_{S}\:\:\:\:\:\:...(2)}$$

由公式(1)和(2)可得：

$$\mathrm{V=E_{f}+I_{a}(R_{a}+jX_{S})\:\:\:\:\:\:...(3)}$$

$$\mathrm{\Longrightarrow\:E_{f}=V-I_{a}R_{a}-jI_{a}X_{S}\:\:\:\:\:\:...(4)}$$

其中：

• I_aR_a是電樞電阻每相的電壓降。

• I_aX_S是由於電樞電抗和電樞反應效應引起的每相電抗電壓降。

此外，每相電樞電流由下式給出：

$$\mathrm{I_{a}=\frac{V-E_{f}}{Z_{S}}\:=\frac{E_{r}}{Z_{S}}\:=\frac{E_{r}}{R_{a}+jX_{S}}\:\:\:\:\:\:...(5)}$$

這裡，E_r是電樞電路中的合成電壓。

同步電機的等效電路有助於理解電機的執行情況，如下所示：

• 如果勵磁使E_r = V，則同步電機稱為正常勵磁。

• 如果勵磁使E_r < V，則同步電機稱為欠勵磁。

• 如果勵磁使E_r > V，則同步電機稱為過勵磁。

Manish Kumar Saini

更新於：2021年10月28日

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