同步發機電勢波形的改善
發布時間：2024-03-10 點擊：124
1.感應電勢中的高次諧波
在同步發電機氣隙中的磁感應強度是難以做到完全按正炫規律發布的，一般是近似梯形發布，因此，發電機定子每相組中的感應電勢也是非正炫的梯形波，龍崗發電機組。
根據富氏級數分析，梯形波感應電勢可分解為
從式中可見，同步發電機每相電勢中，除基波外還包含一系列奇次諧波，其中三次諧波影響最大。
2.應電勢波形的改善
高次諧波的存在，不僅使感應電勢的波形變壞，而且諧波電勢在發電機中將引起額外的附加損耗，使發電機效率下降，溫升增高，同時輸電線中的高次諧波所產生的電磁場對其附近的通信還將產生有害的干擾。因此，應設法采取措施來消除高次諧波的影響。
改善發電機電勢波形的方法有：
(1)采用短繞組前面分折已知，梯形波可分解為基波和各高次諧波。在同步發電機定子繞組中，由基波磁場產生基波電勢，三次諧波磁場產生三次諧波電勢，五次諧波磁場產生
五次諧波電勢表示基波磁場和五次諧波磁場，圖中可知，如果基波磁場的極矩為t,那么，五次諧波磁場的極矩t=1/5t.
如果把一個y=4/5t的短距線圈放在五次諧波磁場中，這時短距線圈的兩條有效邊恰好處在同一極性，在短距線圈每條有效邊中，五次諧波電勢大小相等，而方向相反，對整個線圈而言，兩者串聯相互抵消，所以該線圈出線端間的五次諧波感應電勢為零。同理，取y=6/7t，則可消除七次諧波電勢，由此可知，選擇適當的線圈節距，就可消除或削弱感應電勢中的高次諧波。
(2)采用分布繞組采用分布繞組，不僅使定子鐵心圓周得到充分的利用，而且還可改善電勢波形。對于分布繞組，雖然在每個瞬間各個線圈所產生的感應電勢是近似梯形波，但是每個極相組幾個繞組元件串聯后，疊加后總的感應電勢的波形就接近于正弦波形了。
(3)三次諧波的消除在同步發電機定子繞組感應電勢的高次諧波中，三次諧波電勢數值最大。但由于三次諧波電勢的頻率是基波電勢頻率的三倍，因此，三相繞組中的三次諧波電勢彼此的相位差為3×120°=360°，即同相位。
如果繞組接成星形時，線電壓中的三次諧波為
uab3=ua3-ub3=0
ubc3=ub3-uc3=0
uca3=uc3-ua3=0
可見三相繞組接成星形時，它們的線電壓中是沒有三次諧波的。
如果三相繞組接成三角時，在三角形團合回路中，總電勢為三相電勢的總和。對基波而言，由于相位彼此相差120°，因此ea1+eb1+ec1=0，在三角形回路中不會產生基波電流。但對三相繞組中的三次諧波，由于相位相同，于是總電勢為一相電勢的三倍，這樣大的三次諧波電勢，就會在三角形回路中產生很大的三次諧波電流，引起附加損耗，所以同步發電機定子繞組一般都采用星形接法。
綜上分析可知，三相定子繞組接成星形，可消除輸出電壓中的三次及其倍數的各次諧波，而適當選擇繞組元件的節距，可減小或消除五次和七次諧波。這樣使電勢波形就接近于正弦波了。
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根據富氏級數分析，梯形波感應電勢可分解為
從式中可見，同步發電機每相電勢中，除基波外還包含一系列奇次諧波，其中三次諧波影響最大。
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(1)采用短繞組前面分折已知，梯形波可分解為基波和各高次諧波。在同步發電機定子繞組中，由基波磁場產生基波電勢，三次諧波磁場產生三次諧波電勢，五次諧波磁場產生
五次諧波電勢表示基波磁場和五次諧波磁場，圖中可知，如果基波磁場的極矩為t,那么，五次諧波磁場的極矩t=1/5t.
如果把一個y=4/5t的短距線圈放在五次諧波磁場中，這時短距線圈的兩條有效邊恰好處在同一極性，在短距線圈每條有效邊中，五次諧波電勢大小相等，而方向相反，對整個線圈而言，兩者串聯相互抵消，所以該線圈出線端間的五次諧波感應電勢為零。同理，取y=6/7t，則可消除七次諧波電勢，由此可知，選擇適當的線圈節距，就可消除或削弱感應電勢中的高次諧波。
(2)采用分布繞組采用分布繞組，不僅使定子鐵心圓周得到充分的利用，而且還可改善電勢波形。對于分布繞組，雖然在每個瞬間各個線圈所產生的感應電勢是近似梯形波，但是每個極相組幾個繞組元件串聯后，疊加后總的感應電勢的波形就接近于正弦波形了。
(3)三次諧波的消除在同步發電機定子繞組感應電勢的高次諧波中，三次諧波電勢數值最大。但由于三次諧波電勢的頻率是基波電勢頻率的三倍，因此，三相繞組中的三次諧波電勢彼此的相位差為3×120°=360°，即同相位。
如果繞組接成星形時，線電壓中的三次諧波為
uab3=ua3-ub3=0
ubc3=ub3-uc3=0
uca3=uc3-ua3=0
可見三相繞組接成星形時，它們的線電壓中是沒有三次諧波的。
如果三相繞組接成三角時，在三角形團合回路中，總電勢為三相電勢的總和。對基波而言，由于相位彼此相差120°，因此ea1+eb1+ec1=0，在三角形回路中不會產生基波電流。但對三相繞組中的三次諧波，由于相位相同，于是總電勢為一相電勢的三倍，這樣大的三次諧波電勢，就會在三角形回路中產生很大的三次諧波電流，引起附加損耗，所以同步發電機定子繞組一般都采用星形接法。
綜上分析可知，三相定子繞組接成星形，可消除輸出電壓中的三次及其倍數的各次諧波，而適當選擇繞組元件的節距，可減小或消除五次和七次諧波。這樣使電勢波形就接近于正弦波了。
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