15.0同步发电机的运行原理

1、第十五章第十五章 同步发电机的运行原理同步发电机的运行原理 15.1同步发电机的空载运行同步发电机的空载运行 空载运行：空载运行：同步发电机被原动机拖到同步转速，转子同步发电机被原动机拖到同步转速，转子 绕组通入直流励磁电流，而定子绕组开路（定子电流绕组通入直流励磁电流，而定子绕组开路（定子电流 为零）时的运行状态。为零）时的运行状态。 此时电机的气隙中只此时电机的气隙中只 有转子电流（励磁电有转子电流（励磁电 流）流）I If f单独作用的磁单独作用的磁 势势F Ff f和磁场，称为励和磁场，称为励 磁磁势和励磁磁场磁磁势和励磁磁场 0 0主磁通基波分量主磁通基波分量 f f主极漏磁通 主极

2、漏磁通 动画动画 当转子以同步转速当转子以同步转速n1旋转时，主磁通切割定子绕组，旋转时，主磁通切割定子绕组， 感应出三相电势，基波为感应出三相电势，基波为 0110 4.44 N EfN k 改变励磁电流改变励磁电流I If f以改变主磁通以改变主磁通0 0的大小，可得到不同的大小，可得到不同 的空载电势的空载电势E E0 0值。绘制值。绘制E E0 0f(If(If f) )曲线曲线空载特性曲线空载特性曲线 由于由于E E0 0 0 0 ，F Ff f I If f， 因此适当改变比例尺，空载因此适当改变比例尺，空载 特性曲线即可变为特性曲线即可变为磁化曲线磁化曲线 电机的饱和系数：电机的

3、饱和系数： 同步电机中同步电机中k k约为约为1.11.25 0 N Eacoddh k abogdcU f I 气隙线气隙线 0 E N U 0 abc d g h 0 f F 两极动画两极动画 如：磁势如：磁势 ，空间磁场密度，空间磁场密度 XA 时空矢量图时空矢量图 矢量的长度等于该正弦波的矢量的长度等于该正弦波的幅值幅值，与，与 空间参考轴的夹角表示空间参考轴的夹角表示波幅的位置波幅的位置 1 F 空间矢量空间矢量在空间按正弦规律分布的在空间按正弦规律分布的 物理量物理量 B S N XA 1 F 空间参空间参 考轴考轴 1 F B B 定子定子 气隙气隙 时间矢量时间矢量（相量相量）

4、随）随时间时间按正弦规律交变的物理量按正弦规律交变的物理量 矢量的长度等于该物理量的矢量的长度等于该物理量的有效值有效值，该矢量在时间，该矢量在时间 参考轴（参考轴（一般取纵轴为时轴一般取纵轴为时轴）上的投影的）上的投影的 倍为该倍为该 物理量的物理量的瞬时值瞬时值 如：相量如：相量 时间参考轴时间参考轴 (时轴时轴) 2 电压瞬时值 2 电流瞬时值 U I U I E I U 2 XA A相相轴相相轴 B相相轴相相轴 C相相轴相相轴 三相绕组合成磁势特点三相绕组合成磁势特点 对称的三相绕组内通有对称的三相电流时，三相绕组合成磁对称的三相绕组内通有对称的三相电流时，三相绕组合成磁 势基波是一个

5、势基波是一个正弦分布正弦分布、幅值恒定幅值恒定的的圆形旋转磁势圆形旋转磁势 a F I 时轴时轴 旋转磁动势的瞬时位置视相绕组电流大小而定，当某相电流达旋转磁动势的瞬时位置视相绕组电流大小而定，当某相电流达 到到最大值最大值时，合成磁动势的幅值就与该相轴线时，合成磁动势的幅值就与该相轴线重合重合。 空间参考轴空间参考轴 取取A A相相轴为空间参考轴，且相相轴为空间参考轴，且 将时轴与将时轴与A A相相轴重合相相轴重合 I a F 结论结论： 与与 重合重合 a F I 时空矢量图时空矢量图 A相轴相轴 时轴时轴 动画动画 A A S X X 将空间矢量和时间矢量画在将空间矢量和时间矢量画在 一

6、个图中构成一个图中构成时空矢量图时空矢量图 励磁磁势励磁磁势Ff的基波的基波Ff1和它产生和它产生 的气隙磁密的气隙磁密Bf同相，其波幅均同相，其波幅均 处在转子直轴方向上，且与转处在转子直轴方向上，且与转 子一起旋转，为子一起旋转，为空间矢量空间矢量。 与任一相绕组交链的磁通与任一相绕组交链的磁通 量量 和所感应的电和所感应的电 势势 ，为，为时间矢量时间矢量。 将定子各相的时间参考轴将定子各相的时间参考轴 （时轴）取在各自的绕组轴（时轴）取在各自的绕组轴 线时，矢量线时，矢量 和矢量和矢量 同方向。同方向。 0 f B 直轴直轴d 交轴交轴q A A相相轴相相轴 N 1 直轴直轴 相轴相轴

7、 时轴时轴 0 f B f F 0 E 1 2f 动画动画 0 E 0 15.2 对称负载时的电枢反应对称负载时的电枢反应 当定子绕组接负载后，定子绕组中产生三相对称当定子绕组接负载后，定子绕组中产生三相对称 电流，该电流产生电枢磁动势基波电流，该电流产生电枢磁动势基波Fa a也为旋转磁也为旋转磁 动势，转速为动势，转速为 ，且转向与励，且转向与励 磁磁场相同，即与主极磁势磁磁场相同，即与主极磁势Ff f相对静止。此时，相对静止。此时， 气隙磁场由气隙磁场由Ff和和Fa共同建立。共同建立。 1 6060 60 fpn nn pp 对称负载时电枢磁动势基波对称负载时电枢磁动势基波Fa对主极磁场的

8、影响对主极磁场的影响 称为称为电枢反应电枢反应 空载时，同步电机中只有一个以同步转速旋转的空载时，同步电机中只有一个以同步转速旋转的 转子磁场，即励磁磁场。转子磁场，即励磁磁场。 电枢反应的性质与负载的性质和大小有关，主要取电枢反应的性质与负载的性质和大小有关，主要取 决于决于Fa和和Ff 的空间相对位置。这一相对位置又与励的空间相对位置。这一相对位置又与励 磁电势磁电势 和电枢电流和电枢电流 之间的相位差之间的相位差有关。有关。 0 E I 一、一、 和和 同相位时同相位时（0 0 ）的电枢反应的电枢反应 0 E I 分析可见，分析可见， Fa作用于作用于q轴，轴， 此时的电枢此时的电枢 反

9、应称为反应称为交交 轴电枢轴电枢 反应反应， Fa称为交轴称为交轴 电枢磁动势。电枢磁动势。 d轴 NS A X CY B Z q轴 A相相轴 1f F a F F d轴 q轴 时轴 F 1f F 0 E E a E 0 a I a F 二、二、 滞后滞后 900时时（90900 0 ）的电枢反应的电枢反应 0 E I 分析可见，分析可见，Fa与励磁磁势与励磁磁势Ff的方向相反，即减弱的方向相反，即减弱 了主极磁场，此时的电枢发应为了主极磁场，此时的电枢发应为纯粹的直轴去磁纯粹的直轴去磁 的电枢的电枢 反应，反应，Fa称为直轴电枢磁动势称为直轴电枢磁动势Fad。 NS A A X X C CY

10、 Y B B Z Z d轴轴 q轴轴 A A相相轴相相轴 1f F a F F d轴轴 q轴轴 时轴时轴 a F F 1f F 0 E E a E 0 a I a F a E 三、三、 超前超前 900时时（90900 0 ）的电枢反应的电枢反应 0 E I 分析可见，分析可见，Fa与励磁磁势与励磁磁势Ff的方向相同，即增强了的方向相同，即增强了 主极磁场，此时的电枢发应为主极磁场，此时的电枢发应为纯粹的直轴增磁纯粹的直轴增磁电枢电枢 反应，反应，Fa也称为直轴电枢磁动势也称为直轴电枢磁动势Fad。 d轴轴 Y Y X X C C NS A A B B Z Z q轴轴 A A相相轴相相轴 1f

11、 F a F F d轴轴 q轴轴 时轴时轴 a F F 1f F E a E 0 a I 0 E 以以 滞后滞后 一个锐角时（一个锐角时（0 0090900 0 ）为进行分析）为进行分析 0 E I 分析可见，电枢反应磁势分析可见，电枢反应磁势Fa比励磁磁势比励磁磁势Ff滞后滞后 （900+）电角度电角度 四、一般情况下四、一般情况下（-90-90090900 0 ）的电枢反应的电枢反应 d轴轴 q轴轴 时轴时轴 a F F 1f F 0 E E a E ad F aq F d I q I I X X NS A A C CY Y B B Z Z d轴轴 q轴轴 A A相相轴相相轴 1f F a

12、 F F 将任意时刻的电枢反应磁势将任意时刻的电枢反应磁势Fa分解为直轴和交轴两分解为直轴和交轴两 个分量，即个分量，即 sin ada FF aadaq FFF cos aqa FF 也可以将每相电流也可以将每相电流I I分解为直轴分量分解为直轴分量I Id d和交轴分量和交轴分量I Iq q sin d II dq III cos q II 可以认为三相交轴电流可以认为三相交轴电流 系统产生了交轴电枢磁势系统产生了交轴电枢磁势 Faq，对主极磁势，对主极磁势Ff1起交磁作用；三相直轴电流起交磁作用；三相直轴电流 系统产生直轴电枢磁势系统产生直轴电枢磁势Fad，对主极磁势，对主极磁势Ff1起

13、助磁起助磁 （去磁）作用（去磁）作用 d I q I （2）相电流相量）相电流相量 与该电流系统产生的合成磁动与该电流系统产生的合成磁动 势矢量势矢量Fa重合；重合； （3）主极磁动势）主极磁动势Ff和电枢反应磁势和电枢反应磁势Fa的空间相角差的空间相角差 等于等于 和和 的时间相角差，或等于空载电的时间相角差，或等于空载电 势势 和和 电流的时间相角差加电流的时间相角差加900； 总结：总结：画时空矢量图时需要注意的问题画时空矢量图时需要注意的问题 （1）取每相的相轴和时轴重合；）取每相的相轴和时轴重合； I I 0 I 0 E （4）当）当00时，时，Fa=Faq，即只有交轴电枢反应；，即

14、只有交轴电枢反应； 当当 900时，时， Fa=Fad，即只有直轴去磁（助，即只有直轴去磁（助 磁）电枢反应磁）电枢反应 当当为任意角时，为任意角时， Fa=FadFaq，电枢反应可以分解，电枢反应可以分解 为一个直轴分量加一个交轴分量为一个直轴分量加一个交轴分量 15.3 同步电抗的概念同步电抗的概念 同步电抗是同步电机中一个极为重要的参数，它的同步电抗是同步电机中一个极为重要的参数，它的 大小对同步电机的性能影响很大大小对同步电机的性能影响很大 15.3.1隐极同步发电机的同步电抗隐极同步发电机的同步电抗 隐极电机的气隙是均匀的，气隙各点磁阻相同。隐极电机的气隙是均匀的，气隙各点磁阻相同。

15、 负载是的三相电枢电流负载是的三相电枢电流I产生旋转的电枢反应电势产生旋转的电枢反应电势 Fa及电枢反应磁通及电枢反应磁通a，在定子绕组中感应三相对，在定子绕组中感应三相对 称电势称电势Ea，Ea称为称为电枢反应电势电枢反应电势 动画动画 xa 电枢反应电抗电枢反应电抗 它表示对称负载下单位电枢它表示对称负载下单位电枢 电流所产生的电枢反应磁场在一相绕组中所感应电流所产生的电枢反应磁场在一相绕组中所感应 的电动势。其大小反应电枢反应的强弱。的电动势。其大小反应电枢反应的强弱。 因为因为 E Ea a a a 且不计饱和时且不计饱和时 a a Fa a I I 即即 有有E Ea a I I。同

16、时电势。同时电势 亦滞后电流亦滞后电流I 90I 900 0。 所以电势所以电势E Ea a可以表示为负电抗压将：可以表示为负电抗压将： aa EjIx 电流电流I I还产生漏磁通还产生漏磁通 ，进而在定子绕组中感 ，进而在定子绕组中感 应出漏电势应出漏电势E E ，同样有 ，同样有 E E I I ，且，且E E 滞后 滞后I I 90900 0，也可表示为，也可表示为 EjIx x 定子绕组漏电抗 定子绕组漏电抗 三相电流流过电枢绕组，产生的与定子相铰链三相电流流过电枢绕组，产生的与定子相铰链 的总磁通为（的总磁通为（a ），感应的总电势为），感应的总电势为 () aaat EEjIxjI

17、xjI xxjIx ta xxx 隐极同步电机的同步电抗隐极同步电机的同步电抗 注：注：同步电抗表征电机在稳定运行时，电枢旋转磁同步电抗表征电机在稳定运行时，电枢旋转磁 场和漏磁场总效应的一个综合参数。场和漏磁场总效应的一个综合参数。 不计磁路饱和时，不计磁路饱和时，xt是一个常数是一个常数 考虑饱和时，由于主磁路磁阻随饱和程度增大而增考虑饱和时，由于主磁路磁阻随饱和程度增大而增 大，使相应的大，使相应的xa随磁路饱和的增大而减小，进而使随磁路饱和的增大而减小，进而使xt 减小减小 15.3.2 凸极同步发电机的同步电抗凸极同步发电机的同步电抗 凸极电机的气隙是不均匀的，但沿直轴两侧和沿交凸极

18、电机的气隙是不均匀的，但沿直轴两侧和沿交 轴两侧是对称的。轴两侧是对称的。 将电枢反应磁势将电枢反应磁势Fa，分解为，分解为 Fad和和Faq，其中，其中Fad固定地作固定地作 用在直轴磁路上，用在直轴磁路上， Faq固定固定 地作用在交轴磁路上，分别地作用在交轴磁路上，分别 对应着对称的气隙分布。不对应着对称的气隙分布。不 考虑饱和影响时，分别研究考虑饱和影响时，分别研究 Fad 、 Faq的作用，再进行叠的作用，再进行叠 加得出加得出Fa的作用，这种方法的作用，这种方法 称为称为双反应理论双反应理论 交轴磁路交轴磁路 直轴磁路直轴磁路 不计饱和时影响时有不计饱和时影响时有 dadadad

19、IFE qaqaqaq IFE 类似隐极电机有类似隐极电机有 addad EjI x aqqaq EjI x ad x直轴电枢反应电抗 qa x交轴电枢反应电抗 其中其中 dad xxx qaq xxx 直轴同步电抗直轴同步电抗 交轴同步电抗交轴同步电抗 注：注：凸极机中，凸极机中， 进而进而 隐极机中，隐极机中， 故可以将隐极机作为凸故可以将隐极机作为凸 极机的一个特例极机的一个特例 adaq xx dq xx dqt xxx 15.4 隐极同步发电机的负载运行隐极同步发电机的负载运行 15.4.1 不计饱和时隐极同步发电机的负载运行不计饱和时隐极同步发电机的负载运行 内部各物理量的关系内部

20、各物理量的关系 转子励磁电流转子励磁电流 定子三相电流定子三相电流 a F F 1f F 0 E E a E 0 a f I I E 两极动画两极动画 电势平衡方程式电势平衡方程式 0 E E a E U I 规定正方向规定正方向 0aa EEEEUI R 其中其中Ra定子绕组电阻定子绕组电阻 0 () aa aa at EUI REE UI RjIxjIx UI Rjx 代入电势表达式代入电势表达式 得：等效电路得：等效电路 0 E a R t x I U 0 E a IR t jIx I U 相量图相量图 0 () at EUI Rjx 三个角度存在关系三个角度存在关系 E E0 0和和表

21、示为表示为: : 1 sin tan cos t a I xU I RU 22 0 (cos )(sin ) at EI RUI xU （1）一电压）一电压 为参考相量；为参考相量； （2）根据负载功率因数）根据负载功率因数cos来来 确定确定角，画出角，画出 ； （3）根据公式）根据公式 确定主极电势确定主极电势 U I 0 E 15.4.2 考虑饱和时隐极同步发电机的负载运行考虑饱和时隐极同步发电机的负载运行 在大多数情况下，同步电机都工作在饱和区，在大多数情况下，同步电机都工作在饱和区， 即在磁化曲线的膝部附近运行。这时叠加原理即在磁化曲线的膝部附近运行。这时叠加原理 不再适用，即不再适

22、用，即 0a EEE 此时的电磁关系为此时的电磁关系为 a F F f F E f I I E 0a 磁动势平衡方程为磁动势平衡方程为 fa FFF 电动势平衡方程为电动势平衡方程为 a EEEUIR aa EUI REUIRjI x 或或 15.5 凸极同步发电机的负载运行凸极同步发电机的负载运行 15.5.1 不计饱和时凸极同步发电机的负载运行不计饱和时凸极同步发电机的负载运行 不考虑饱和时，用双反应理论内部各物理量的关系不考虑饱和时，用双反应理论内部各物理量的关系 转子励磁电流转子励磁电流 定子三相电流定子三相电流 ad F 1f F 0 E E ad E 0 ad f I I d I

23、q I aq F aq E aq E 电势平衡方程式电势平衡方程式 0adaqa EEEEEEEUIR 化简化简 0 () ()() aadaqadadqaq adadqaqdq adadqaq EUIREEEUI RjI xjI xjI x UIRjI xjI xj IIx UIRjIxxjIxx 0addqq EUIRjI xjI x 讨论讨论：要计算上式，必须先将电流：要计算上式，必须先将电流 分解为直轴分解为直轴 分量分量 和交轴分量和交轴分量 ，也就是必须知道，也就是必须知道 和电流和电流 的夹角的夹角 I q I d I I 0 E 将电势方程式两边同时减去将电势方程式两边同时减去

24、 得到与得到与 同相位的量同相位的量 () ddq jIxx 0 () () () Qddq addqqddq adqq aq EEjIxx UIRjI xjI xjIxx UIRj IIx UIRjIx Q E 0 E 这样就可以求出的这样就可以求出的 和和 夹角夹角，通过，通过 得出角得出角 讨论讨论：要计算上式，必须先将电流：要计算上式，必须先将电流 分解为直轴分解为直轴 分量分量 和交轴分量和交轴分量 ，也就是必须知道，也就是必须知道 和电流和电流 的夹角的夹角 I q I d I I 0 E 0 E U d轴轴 q轴轴 时轴时轴 a F F 1f F 0 E E a E ad F a

25、q F d I q I I （4 4）根据公式）根据公式 确定主极电势确定主极电势 （3 3）将电流）将电流 分解为分解为 和和 ； （2 2）根据公式）根据公式 求出求出 ，进而得出，进而得出角；角； （1 1）由已知条件画出电压）由已知条件画出电压 和和 ； 相量图相量图 Qaq EUIRjI x a IR dd jI x I U q jIx Q E qq jI x d I q I 1 sin tan cos q a IxU IRU 0 coscoscoscossin ad dad EUIRI xUIRIx 注：注：根据几何根据几何 关系有关系有 0addqq EUI RjI xjI x

26、U I Q E I d I q I 0 E 0 E 例题：例题： 一台凸极同步发电机，定子绕组为一台凸极同步发电机，定子绕组为Y Y接，接，U UN N=11kV=11kV，I IN N 460A460A，coscosN N0.80.8（滞后），已知（滞后），已知x xd d1717，x xq q99， 电阻忽略不计（电阻忽略不计（RaRa0 0）。）。 试求在额定负载下运行时的试求在额定负载下运行时的E E0 0为多少？并作相量图。为多少？并作相量图。 分析：复数运算，先求出电势分析：复数运算，先求出电势E EQ Q，确定出，确定出角，将电流角，将电流IaIa分分 解为解为I Id d和和I

27、 Iq q，最后根据公式，最后根据公式 求出空载电势求出空载电势E E0 0 也可以根据相量图的几何关系，用也可以根据相量图的几何关系，用 求解出空载电势求解出空载电势E E0 0 0addqq EUI RjI xjI x 1 sin tan cos q a IxU IRU 0 coscoscoscossin addad EUI RI xUIRIx 解解：以电压为参考量：以电压为参考量 3 00 11 10 06350 0 3 UV 解法一解法一、根据方程式进行复数运算、根据方程式进行复数运算 10 cos0.836.87 0 46036.87IA 有有 1、求、求角角 00 0 6350 0

28、9 46036.87 6350248433129434.45 20.55 Qaq j j EUI RjIx 0 20.55 所以所以 角为角为 000 20.5536.8757.42 2 2、分解、分解I Id d和和I Iq q 0 460sin57.433.6n87si d AII 000 387.6(90)387.6(9020.55 ) d IA 0 460cos57.432.7s47co q AII 0 247.7247.720.55 q IA 3 3、求、求E E0 0 0 0 0 00 6350 0017 387.669.459 247.7 20.55 11737.44400.4

29、12535.1 20.55 addqq EUI RjI xjI V x jj j 解法二解法二、根据相量图的几何关系求解、根据相量图的几何关系求解 1110 sin 460 96350 0.6 tantantan 1.56557.42 cos06350 0.8 q a IxU I RU 0 00 coscossin 6350cos20.55 0 460 17sin57.42 12535 ad E UIRIx V 000 57.4236.8720.55 得得 空载电势为空载电势为 a IR dd jI x I U q jIx Q E qq jI x d I q I 0 E 15.4.2 考虑饱和

30、时凸极同步发电机的负载运行考虑饱和时凸极同步发电机的负载运行 考虑饱和后，叠加原理不再适用，气隙合成磁考虑饱和后，叠加原理不再适用，气隙合成磁 场应由合成磁动势来决定，并在严格意义上还场应由合成磁动势来决定，并在严格意义上还 应考虑交、直轴磁势之间的交叉饱和影响。应考虑交、直轴磁势之间的交叉饱和影响。 为简化计算，交叉饱和影响忽略不计，即交、为简化计算，交叉饱和影响忽略不计，即交、 直轴各自的合成磁动势产生各自的磁场，分直轴各自的合成磁动势产生各自的磁场，分 别感应交、直轴电势，气隙电动势仍为交、别感应交、直轴电势，气隙电动势仍为交、 直轴感应电势之和直轴感应电势之和 daq EEE 各物理量

31、的关系各物理量的关系 转子励磁电流转子励磁电流 定子三相电流定子三相电流 ad F f F E d E d f I I d I q I aq F aq E aq E d F 电势平衡方程式电势平衡方程式 daqa EEEEEEUIR 15.5 同步发电机的运行特性同步发电机的运行特性 基本特性包括基本特性包括：（：（1）空载特性（）空载特性（2）短路特性（）短路特性（3） 零功率因数负载特性零功率因数负载特性 （n,cos为常数，为常数，I If f,U,I,U,I三个量保三个量保 持持1 1个个不变，另两者之间的关系即是一种特性不变，另两者之间的关系即是一种特性) ) 标么值标么值 基值的选

32、取基值的选取: 容量基值容量基值 ，单位为，单位为 VAVA NNN SmUI 电压基值电压基值 ，单位为，单位为 V V NN UU 电流基值电流基值 ，单位为，单位为 A A NN II 阻抗基值阻抗基值 ，单位为，单位为 N N N U Z I 励磁电流基值励磁电流基值 ，单位为，单位为 A A 00 () fNfN IIEU 本节内容包括两个方面：（本节内容包括两个方面：（1）基本特性及其测）基本特性及其测 定方法定方法 （2）主要参数）主要参数xt ,xd ,xq ,x的测定方法的测定方法 15.5.1 空载特性空载特性 空载特性：同步发电机在空载特性：同步发电机在n nn nN N

33、，I=0I=0的状态下，的状态下， 测得的测得的E E0 0=f(I=f(If f) )特性特性 气隙线气隙线 f I 0 E N U 0 0 1f F 由于由于E E0 0 0 0 ，F Ff f I If f， 因此适当改变比例尺，因此适当改变比例尺， 空载特性曲线即可变为空载特性曲线即可变为 磁化曲线磁化曲线 空载特性的用处空载特性的用处 （1）空载特性可以反应电）空载特性可以反应电 机的设计是否合理；机的设计是否合理； （2）空载特性和短路特性）空载特性和短路特性 配合可以求出不饱和时的配合可以求出不饱和时的 同步电抗同步电抗 15.5.2 短路特性短路特性 短路特性：同步发电机在短路

34、特性：同步发电机在n nn nN N， U=0U=0的状态下，测得的的状态下，测得的I Ik k=f(I=f(If f) ) 特性特性 当当U=0U=0时，时，I Ik k仅由电机的仅由电机的 内部阻抗（同步电抗）内部阻抗（同步电抗） 限制，因限制，因R Ra a很小，可认很小，可认 为为I Ik k是纯感性的，只产是纯感性的，只产 生直轴去磁电抗，合成生直轴去磁电抗，合成 磁势磁势 很小，主磁路不饱和。很小，主磁路不饱和。 故短路特性为一条通故短路特性为一条通 过原点的直线过原点的直线 1fad FFF f I 0 k I ( ) kf If I 0 E a R t x k I 0U d轴轴

35、 q轴轴 ad F F 1f F 0 E E I ad F a E a E 0kd EjI x 求取求取X Xd d的不饱和值的不饱和值 短路时，磁路不饱和，且有短路时，磁路不饱和，且有U=0U=0，I Ik k=I=Id d，电势方程式，电势方程式 0 d k E x I 对于某一励磁电流对于某一励磁电流If，从，从 空载特性的气隙线上查空载特性的气隙线上查 E E0，从短路特性上查从短路特性上查I Ik k， 可得可得x xd d 交轴同步电抗，可以交轴同步电抗，可以 根据经验公式得出根据经验公式得出 0.65 qd xx 1 1 d k E x I 2 2 d k E x I 或或 f

36、I 气隙线气隙线 N U 0 0 E k I 0 E 2f I 1f I 1 E 2 E 1k I 2k I k I 同步发电机的短路比同步发电机的短路比 短路比：在空载产生额定电压的励磁电流短路比：在空载产生额定电压的励磁电流I If0 f0下发生 下发生 三相稳态短路时的短路电流三相稳态短路时的短路电流I Ik0 k0与额定电流 与额定电流I IN N之比之比 f I 气隙线气隙线 N U 0 0 Ek I N I 0k I 0f I 0f I fk I 0 E 000 0 0 0 * 0 () () 1 fN fkk ff Nf k fk NN Nd c N d II II UU k I

37、 k I k x I k E UU II x I I 汽轮发电机汽轮发电机k kc c0.40.41.01.0 水轮发电机水轮发电机k kc c0.80.81.81.8 15.5.3 零功率因数负载特性零功率因数负载特性 零功率因数特性：同步发电机在零功率因数特性：同步发电机在n nn nN N，I=C(I=C(常数常数) )， coscos0 0的状态下，测得的的状态下，测得的 U=f(IU=f(If f) )特性特性 由于负载是电感，发电机的内由于负载是电感，发电机的内 阻抗也基本是电抗，阻抗也基本是电抗，E E0 0和和I I的夹的夹 角角90900 0，电枢反应为纯直轴，电枢反应为纯直

38、轴 去磁磁势去磁磁势 d轴轴 ad F F 1f F 0 E E I ad F U jIx d jIx f I N U 0 U 空载特性空载特性 零功率因零功率因 数特性数特性 a R t x 0 E I U 在在U U0 0时：时： 气隙电势为气隙电势为 对应气隙磁动势的对应气隙磁动势的 励磁电流为励磁电流为 EIx f IOB 电枢反应的去磁磁动电枢反应的去磁磁动 势对应的励磁电流为势对应的励磁电流为 fafkf IIIBC ABC称称特性三角形特性三角形 实测的零功率因数曲实测的零功率因数曲 线略低线略低 p N A B x I 保剃保剃(Potier)电抗电抗 隐极电机中，极间漏磁较小隐极电机中，极间漏磁较小 (1.05 1.