交流三相同步电机的主要性能优化分析

同步发电机空载运行时，电枢电流为零，电机内仅有由励磁电流所建立的主磁极磁场，空载特性与其他电机类似。

同步发电机负载运行时，气隙内的磁场由励磁绕组产生的同步旋转主磁场和电枢绕组产生的电枢磁动势共同作用所产生。电枢磁动势的基波在气隙中所产生的磁动势称为电枢反应，电枢反应使气隙磁场发生畸变，电枢反应的增磁、去磁或交磁取决于电枢磁动势和主磁场在空间的相对位置。

如果转子励磁由其他电源供给，则转轴上的输入功率P₁扣除机械损耗pΩ和定子损耗p_Fe，即得到电磁功率P_e。

P₁=pΩ+p_Fe+P_e （3-15）

电磁功率P_e减去电枢铜耗p_Cu，可得输出的电功率P₂。

P_e=p_Cu+P₂ （3-16）

式中，p_Cu=mI²R_a；P₂=mUIcosφ。(www.xing528.com)

对于隐极电机，电磁功率P_e等于基本电磁功率，即

对于凸极电机，电磁功率P_e等于基本电磁功率，即

式中，X_d为直轴同步电抗；X_q为交轴同步电抗；E₀为空载电动势；E_Q为虚拟电动势，亦是功率角的函数；δ为功率角度，表示磁极电动势与电枢端电压的相角差。

从公式f=pn/60和E₀=4.44f₁N₁K_W1Φ₀可知，调节原动机的转速和发电机的励磁电流可达到调节发电机的频率和输出电压的目的。要增加发电机输出的有功功率，必须增加原动机的输入功率，原动机驱动转矩增大后，发电机的转子瞬时加速，使功率角δ增大，电磁功率和输出功率相应增加。通过调节励磁电流的“过励”和“欠励”状态，可达到调节发电机无功功率的目的。

同步发电机的运行特性主要有外特性、调整特性和效率特性。从这些特性中可以确定发电机的电压调整率、额定励磁电流和额定效率。

同步电动机与异步电动机相比具有转子转速与负载大小无关、功率因数可调节等特点，在恒速负载及需要改善功率因数的场合应用较广。同步电动机的运行特性包括工作特性和V形曲线两部分。同步电动机的起动方法包括异步起动法、辅助电动机拖动法和变频起动法。