同步电机并联运行

1、关于同步电机并联运行现在学习的是第一页，共60页第十六章第十六章 同步发电机的并联运行同步发电机的并联运行 掌握同步发电机在大容量电网上运行的工作特性；掌握同步发电机在大容量电网上运行的工作特性；掌握同步发电机投入电网并联运行的方法掌握同步发电机投入电网并联运行的方法;重点掌握功角特性和重点掌握功角特性和V形特性。形特性。1、提高供电的可靠性、提高供电的可靠性2、提高供电的经济性、提高供电的经济性3、提高电能的质量（主要是、提高电能的质量（主要是U和和f）无限容量无限容量系统同步电机并接在大容量电网上运行时的特点是：恒频恒频， 恒压恒压，1）S2）ZS 03）U = C4） f= C现在学习的

2、是第二页，共60页第十六章第十六章 同步发电机的并联运行同步发电机的并联运行 16-1 同步电机在大容量电网上运行的工作特性同步电机在大容量电网上运行的工作特性电机向电网输出有功功率，即02P同时也可向电网输出或吸收无功功率 （1）发电机运行发电机运行 )(0qddxxIjEUIqxI jQEddIqIqqxIjddxIj0（2）电动机运行电动机运行 电机自电网吸收有功功率，即02P同时也可向电网输出或吸收无功功率 002P（3）调相机运行调相机运行 调相机亦称同步补偿器。 电机仅向电网输出或吸收无功功率电机仅向电网输出或吸收无功功率。同步电机在大电网上时同步电机在大电网上时,恒速恒速运行状态

3、，运行状态，其有功功率的大小其有功功率的大小,完全由机械动力完全由机械动力(或负载或负载)P1决定决定. 无功功率的大小无功功率的大小, 由由E0（If)调节调节. 现在学习的是第三页，共60页第十六章第十六章 同步发电机的并联运行同步发电机的并联运行 一一 同步电机的电磁功率和电磁转矩同步电机的电磁功率和电磁转矩输入功率输入功率P1机械功率机械功率机械损机械损耗耗pmec附加损耗附加损耗pad铁损铁损pFe电磁功电磁功率率Pem定子铜损定子铜损pcu1输出功率输出功率P2 电功率电功率emcuemadFemecemPPPPPPPPPPP12011)(电枢电阻比同步电抗小得多01arr现在学习

4、的是第四页，共60页通常通常)(0qddxxIjEUIqxI jQEddIqIqqxIjddxIj0arddqqxUEIxUIcossin0212PpPPcuem)cos(cos2mUImUIPsinsincoscos mUIdqImUImUsincosdqxUEmUxUmUcossinsincos0cossinsincossin202ddqxmUxmUExmU2sin112sin20dqdxxmUxmUE ememPP 一一 同步电机的电磁功率和电磁转矩同步电机的电磁功率和电磁转矩现在学习的是第五页，共60页2sin112sin20dqdemxxmUxmUEP ememPP sin0demx

5、mUEP基本电磁功率基本电磁功率 2sin112 dqemxxmUP附加电磁功率附加电磁功率Pem18000900Pemmax emPemPNNNNNdZUmImUSS2基准容量基准容量:cos2sin112sin202dqdemxxUxEUPP一一 同步电机的电磁功率和电磁转矩同步电机的电磁功率和电磁转矩现在学习的是第六页，共60页sin0temxmUEP Pem18000900maxemP 对于隐极同步电机 tqdxxxtemxUmEP0max2时，电机有最大电磁功率最大电磁功率为 cossin20PxEUPtem一一 同步电机的电磁功率和电磁转矩同步电机的电磁功率和电磁转矩UItxI j

6、0EddIqItqxIjtdxIj*0*0*sinqtemIExUEP现在学习的是第七页，共60页2sin112sin12101dqdememxxmUxmUEPT 18000900emT2sin112sin20dqdxxmpUxmpUEppfn6060260211sin10temxmUETsin0txUmpE附加电磁转矩，亦即磁阻转矩 2sin112 12dqemxxmUT与励磁电流无关 ,根据这一原理设计制造的不加励磁,单靠磁阻转矩而运行的电动机称为反应式电动机，亦称磁阻电动机亦称磁阻电动机。 对于隐极同步电机 一一 同步电机的电磁功率和电磁转矩同步电机的电磁功率和电磁转矩现在学习的是第八页

7、，共60页 当电网电压当电网电压cU（即电机端电压）和频率（即电机端电压）和频率f恒定，参数恒定，参数dxqx为常数，励磁电势为常数，励磁电势)(0fIE不变时，同步电机的电磁功率不变时，同步电机的电磁功率emP决定于功率角决定于功率角)(fPem称为同步电机的称为同步电机的功角特性功角特性SNSN同步发电机 同步电动机 定子转子 Pem18000900maxemP-1800-900电动状态发电状态二二 功角特性功角特性现在学习的是第九页，共60页 Pem18000900maxemP-1800-900电动状态发电状态在02和20范围内为同步电机的静态稳定运行区域。范围内为同步电机的静态稳定运行

8、区域。0ddPem在2和2范围内为同步电机的静态不稳定运行区域。范围内为同步电机的静态不稳定运行区域。0ddPem定义ddPPemsyn为比整步功率比整步功率。愈大，电机稳定运行能力愈强愈大，电机稳定运行能力愈强。 synP2为同步电机的静态稳定运行极限的功率角2cos11cos20dqdsynxxmUxUEmPcos0tsynxUEmP1emTTTem1二二 功角特性功角特性现在学习的是第十页，共60页 Tem18000900maxemT-1800-900电动状态发电状态为静态过载倍数或过载能力为静态过载倍数或过载能力NemNemMTTPPkmaxmaxNNttNemMxUEmxUEmPPk

9、sin1sin00max 一般要求7 . 1Mk即额定负载时最大允许功率角约为额定负载时最大允许功率角约为35所以，同步电机一般设计为计为3525N增大励磁电流（即增大增大励磁电流（即增大0E可提高同步电机的极限功率。从而提高过载能力和静态稳定性可提高同步电机的极限功率。从而提高过载能力和静态稳定性。）和减小同步电抗（即增大短路比）和减小同步电抗（即增大短路比）二二 功角特性功角特性NNP现在学习的是第十一页，共60页凸极发电机无功功率的功角特性2sin112112cossin220dqdqdxxUmxxUmxUEmmUIQ隐极发电机无功功率的功角特性ttxUmxUEmmUIQ20cossin

10、三、V形特性曲线形特性曲线现在学习的是第十二页，共60页sincos0tIxUEUItxI j0EddIqItqxIjtdxIjtxUEIcossin0txUEmUmUIQcossin0ttxUmxUEm20cos在保持输入的有功功率1P为常数时 常数常数sincos02temxUmEPmUIP常数常数sincos0EI三、V形特性曲线形特性曲线现在学习的是第十三页，共60页励磁电流改变时的有功功率和无功功率功角特性1QQPememP1emP)()(1011fIfEfQaab)(2fIfQ b2emP增大励磁电流增大励磁电流不变2Q三、V形特性曲线形特性曲线现在学习的是第十四页，共60页UI0

11、E01E1I1txjI102E2ItxjI22同步发电机不同运行同步发电机不同运行方式时的相量图方式时的相量图03E3ItxI j33常数常数cossin0IEtxjI现在学习的是第十五页，共60页V形曲线:并联于无穷大电网的并联于无穷大电网的同步发电机同步发电机，保持有功功率不变时，表，保持有功功率不变时，表示电枢电流示电枢电流 I 和励磁电流和励磁电流 If 的关系曲线的关系曲线 I = f（If）0emPemPemPemP磁励常正IfI01cos超前发欠励滞后发过励emememPPP区域不稳定090现在学习的是第十六页，共60页V V形曲线的几个特点形曲线的几个特点1、每条曲线的最低点：

12、cos=1，连线向右倾斜2、不稳定区域边缘：=900，连线向右倾斜3、励磁电流增大时，电枢电流变化规律为先减小后增大现在学习的是第十七页，共60页1、正常励磁：=0 cos=1 发有功恒定, 发 Q=02、过励磁：0 cos 滞后滞后 发有功恒定, 发Q感性(滞后滞后)。电网增加感性负载时电网增加感性负载时, 发发电机必须调节至过励磁电机必须调节至过励磁,才能维持才能维持电网电压稳定电网电压稳定.3、欠励磁：0 cos 超前超前 发有功恒定, 发Q容性(超前超前,即从电网吸收滞后的无功功率)。电网增加电网增加容性负载时容性负载时,发电机必须调节至欠励磁发电机必须调节至欠励磁,才能维持电网电压稳

13、定才能维持电网电压稳定.三种励磁方式的比较现在学习的是第十八页，共60页一、发电厂投入并联时的理想条件一、发电厂投入并联时的理想条件1、发电机电压的有效值U与电网电压 的有 效值U1相等，且相位相同2、发电机的频率f与电网的频率f1相等3、发电机的相序与电网的相序一致、发电机的相序与电网的相序一致第二节第二节 同步发电机投入电网并联运行的条件和方法同步发电机投入电网并联运行的条件和方法二、同步发电机投入电网并联运行的方法同步发电机投入电网并联运行的方法1,准确同步法准确同步法（1）按电机与电网相序一致联接各相 （2）调同步发电机励磁电流，使电机端电压与电网电压相等 （3）调同步发电机的转速，使

14、之接近同步速 灯光黑暗法（直接接法）和灯光旋转法（交叉接法）两种灯光黑暗法（直接接法）和灯光旋转法（交叉接法）两种2、自同步法、自同步法现在学习的是第十九页，共60页准确同步法准确同步法当相灯当相灯1、2、3全暗全暗选择并网（合闸）瞬间应取选择并网（合闸）瞬间应取接在同一相的相灯（如图中接在同一相的相灯（如图中3灯）熄灭时刻灯）熄灭时刻 第二节第二节 同步发电机投入电网并联运行的条件和方法同步发电机投入电网并联运行的条件和方法现在学习的是第二十页，共60页2、自同步法、自同步法用准确同步法投入并联的优点是合闸时没有冲击电流，缺点是操作复杂且较费时间。尤其当电网出现故障而要求把备用发电机迅速投入

15、并联运行时，由于电网电压与频率不稳定，用准确同步法更难投入.这时往往采用自同步法，其步骤如下：先将发电机励磁绕组用限流电阻来短接，将发电机作为同步电动机起动，先将发电机励磁绕组用限流电阻来短接，将发电机作为同步电动机起动，当发电机转速升至接近同步转速时（电机和电网的频率差在当发电机转速升至接近同步转速时（电机和电网的频率差在 以下），以下），%5先合上并联并关，再立即加上直流励磁，即可由定、转子间的电磁力自动先合上并联并关，再立即加上直流励磁，即可由定、转子间的电磁力自动牵入同步。牵入同步。此法优点是操作简单、迅速，不需增添复杂设备，能在紧急情况下将发电机能在紧急情况下将发电机迅速并入电网；迅

16、速并入电网；缺点是合闸及投入励磁时有电流冲击。缺点是合闸及投入励磁时有电流冲击。合闸瞬间必须注意的是：合闸瞬间必须注意的是：励磁绕组必须通过一限流电阻短接起来励磁绕组必须通过一限流电阻短接起来。因为励磁绕组如果因为励磁绕组如果开路，将在其中感应出危险的高电压；励磁绕组如果直接短路，将在定、转子开路，将在其中感应出危险的高电压；励磁绕组如果直接短路，将在定、转子绕组中产生很大的冲击电流绕组中产生很大的冲击电流第二节第二节 同步发电机投入电网并联运行的条件和方法同步发电机投入电网并联运行的条件和方法现在学习的是第二十一页，共60页第第18章章 三相同步电动机三相同步电动机同步电动机：转速不随负载的

17、变化而改变同步电动机：转速不随负载的变化而改变现在学习的是第二十二页，共60页1）转子轴线超前定子轴线，产生的电磁）转子轴线超前定子轴线，产生的电磁转矩为制动性质显然是发电机。转矩为制动性质显然是发电机。2）转子轴线和定子轴线相重合，此时的）转子轴线和定子轴线相重合，此时的功功角为零，电磁转矩为角为零，电磁转矩为0，所以这是一种从，所以这是一种从发发电机向电动机过度的临界状态。电机向电动机过度的临界状态。3）转子轴线滞后与定子轴线一个功角，）转子轴线滞后与定子轴线一个功角，此此时产生的电磁转矩为驱动性质，所以我们时产生的电磁转矩为驱动性质，所以我们可以断定电机为电动机。可以断定电机为电动机。现

18、在学习的是第二十三页，共60页 18.2同步电动机的基本方程式同步电动机的基本方程式同步电动机的电势平衡方程式及相量图，同步电动机的电势平衡方程式及相量图，可以通过同步发电机的电势平衡方程式及相可以通过同步发电机的电势平衡方程式及相量图转化求得。量图转化求得。(I定义与发电机一致定义与发电机一致)基本方程式：与发电机一致基本方程式：与发电机一致现在学习的是第二十四页，共60页)(0qddxxIjEUIqxI jQE0ddIqI图中，图中，I 的反方向与的反方向与U的夹角为电动机的夹角为电动机对电网的功率因数角对电网的功率因数角,I滞后滞后,电电动机对电网呈感性动机对电网呈感性电动机的电动机的V

19、形曲线形曲线:发电机的发电机的V形形曲线改动曲线改动:发超前发超前改为改为吸滞后吸滞后,呈呈感性感性;发滞后发滞后改为改为吸超前吸超前,呈呈容性容性.调相机运行调相机运行?现在学习的是第二十五页，共60页一一,变频起动变频起动为了避免出现迅速交变的脉振转矩，在有主极励磁情况下为了避免出现迅速交变的脉振转矩，在有主极励磁情况下开始起动时，把加在定子上的电源开始起动时，把加在定子上的电源电压和频率电压和频率调得很低，调得很低，使三相合成旋转磁场的转速也很低，随着转子转速逐渐上升，使三相合成旋转磁场的转速也很低，随着转子转速逐渐上升，逐渐升高在定子上的电源电压的频率，直至额定值，同步电逐渐升高在定子

20、上的电源电压的频率，直至额定值，同步电动机便牵入同步速。动机便牵入同步速。二二,辅助电动机起动辅助电动机起动通常选用和同步电动机极数相同的异步电动机（容量为主机通常选用和同步电动机极数相同的异步电动机（容量为主机的的5%15%）作辅助电动机将同步电动机拖转至接近同步速，）作辅助电动机将同步电动机拖转至接近同步速，然后采用自整步法将同步电动机接入电网，再切断辅助电动然后采用自整步法将同步电动机接入电网，再切断辅助电动机电源。该方法只适用于空载起动，其所需设备多、操作复杂。机电源。该方法只适用于空载起动，其所需设备多、操作复杂。第二节第二节 同步电动机起动同步电动机起动 现在学习的是第二十六页，共

21、60页第二节第二节 同步电动机起动同步电动机起动 三三,异步起动异步起动 大多数同步电动机在转子上都装有类似异步电动机笼型绕组笼型绕组的起动绕组（即阻尼绕组阻尼绕组）。在定子接通电源后，便能产生异步转矩，电机起动。当转速接近同步转速时， 再加入励磁，即可牵入同步。异步起动的过程是：（1）用电阻短路转子的励磁绕组。用电阻短路转子的励磁绕组。如果起动时励磁绕组开路，由于励磁绕组的匝数很多，定子旋转磁场将在励磁绕组内感应很高的电压，可能损坏转子励磁回路的绝缘。如果起动时励磁回路直接短路，则将在励磁绕组内感应出一单相交流电流并产生一附加转矩,使起动发生困难。因此，通常用一个阻值为励磁绕组本身阻值10倍

22、左右的电阻来短路转子上的励磁绕组。（2）定子绕组接通电源，产生三相合成旋转磁场。定子绕组接通电源，产生三相合成旋转磁场。阻尼绕组内感应产生电流，载流的阻尼绕组与旋转磁场作用下受力旋转，直至其转速直至其转速1%95nn （3）将励磁绕组与直流励磁电源接通，转子磁场与定子磁场间的磁拉力将转将励磁绕组与直流励磁电源接通，转子磁场与定子磁场间的磁拉力将转子牵入同步速。牵入同步速后子牵入同步速。牵入同步速后,励磁绕组内没有感应电势。1%95nn 现在学习的是第二十七页，共60页 同步发电机的同步发电机的空载特性、短路特性空载特性、短路特性及及负载特性负载特性（特别是特别是零功率因数零功率因数下下）都是同

23、步发电机的基）都是同步发电机的基本特性，通过它们可以求出同步发电机的同步本特性，通过它们可以求出同步发电机的同步电抗及漏电抗，以确定同步发电机的其他特性，电抗及漏电抗，以确定同步发电机的其他特性，如如外外特性特性、调整调整特性特性第十七章第十七章 同步发电机同步发电机对称对称运行时的特性运行时的特性 现在学习的是第二十八页，共60页一、空载特性（一、空载特性（开路特性）开路特性）：当同步发电机运行于当同步发电机运行于 时，即称为空载运行。时，即称为空载运行。通过改变励磁电流，则气隙中的旋转磁通及电枢绕组中的感应电动势通过改变励磁电流，则气隙中的旋转磁通及电枢绕组中的感应电动势都会随之发生变化。

24、都会随之发生变化。 0,1aInn第十七章第十七章 同步发电机对称运行时的特性同步发电机对称运行时的特性 现在学习的是第二十九页，共60页因因 正比于正比于 ，而励磁磁势又正比于励磁电流，所以开路特性曲线与电机，而励磁磁势又正比于励磁电流，所以开路特性曲线与电机的磁化曲线在形状上完全相同。的磁化曲线在形状上完全相同。0E)(0fIfE 0开路特性主要有两个用处：开路特性主要有两个用处：（1 1）开路特性可以反映出电机设计是否合理。如同前面所分析的情况一样，）开路特性可以反映出电机设计是否合理。如同前面所分析的情况一样，额定电压应位于开路特性开始弯曲的部分，例如图中的额定电压应位于开路特性开始弯

25、曲的部分，例如图中的A A点，这样才比较点，这样才比较经济合理。经济合理。（2 2）同步电抗是同步电机中一个极为重要的参数，同步电机的许多性能由它）同步电抗是同步电机中一个极为重要的参数，同步电机的许多性能由它所决定。开路特性配合短路特性可以求出同步电抗。所决定。开路特性配合短路特性可以求出同步电抗。现在学习的是第三十页，共60页)(0fIfE )(0fIfENUEE000fffIII0fI,1时fI10E0E)(fIf*0fIE 同步发电机的空载特性曲线可用计算方法得到，也可用实验方法测得。由于存在磁滞现象，实验时励磁电流在所测的最大点和最小点之间必须向一个方向从依次递减或从小到大依次递增，

26、不能半途插补漏测点。测得数据所绘制的是一条磁滞回线。通常用得较多的是以通过原点的校正曲线校正曲线来作电机的空载特性如图线“1”所示，图中虚线为其气隙线（不饱和）。用标幺值表示为 空载电压为额定值时的励磁电流为一条过点（1，1）的曲线。当磁路线性时，0fI现在学习的是第三十一页，共60页 2.2.短路特性短路特性：当同步发电机运行于当同步发电机运行于 ，电枢三相绕组持续稳态短路（即电枢三相绕组持续稳态短路（即U=0U=0）时，）时，称为短路运行。如改变它的励磁电流，三相短路电流也随之而改变。短路称为短路运行。如改变它的励磁电流，三相短路电流也随之而改变。短路特性就是研究这两个量之间的变化关系，特

27、性就是研究这两个量之间的变化关系， 曲线。曲线。如果略去电枢电阻，并将如果略去电枢电阻，并将 代入上式可以得到：代入上式可以得到：1nn )(fkifIkaIIU.,0tkXIjE.0.电枢是纯电感电路，电枢是纯电感电路，短路电流滞后于电势短路电流滞后于电势90电角度，电角度，所以产生的电枢反应是直轴去磁效应。所以产生的电枢反应是直轴去磁效应。此时电机内的磁通很弱，此时电机内的磁通很弱，磁路是不饱和的，磁通正比于磁路是不饱和的，磁通正比于f所以同步电抗为一个常数所以同步电抗为一个常数。现在学习的是第三十二页，共60页 正比于正比于 ，而，而 又正比于又正比于 ，（不饱和），（不饱和）所以所以

28、正比于正比于 ，因此短路特性是一条通过，因此短路特性是一条通过原点的直线，原点的直线，kI0E0EfIkIfItkXIjE.0.现在学习的是第三十三页，共60页三相短路时，由于三相短路时，由于 滞后于滞后于 9090电角度，即电角度，即=90=90，因此在凸极电机中，因此在凸极电机中，短路电流全是直轴分量，而交轴分量为零。所以短路电流全是直轴分量，而交轴分量为零。所以 和隐极电机一样，凸极同步电机在三相短路时，由于电枢磁势的直轴去磁和隐极电机一样，凸极同步电机在三相短路时，由于电枢磁势的直轴去磁作用，使电机中磁通小，磁路也不饱和，所以式上式中的作用，使电机中磁通小，磁路也不饱和，所以式上式中的

29、 也是一个常也是一个常数。数。 kI.0.EdkXIjE.0.dX同步发电机在三相稳态短路时，由于短路电流所产生的同步发电机在三相稳态短路时，由于短路电流所产生的电枢磁势对主磁极去磁，减少了电机中的磁通及感应电势，电枢磁势对主磁极去磁，减少了电机中的磁通及感应电势，使短路电流不致过大，所以使短路电流不致过大，所以稳态的三相短路是没有危险的稳态的三相短路是没有危险的。现在学习的是第三十四页，共60页3.3.由开路及短路特性求取同步电抗：由开路及短路特性求取同步电抗：ktkdIExIEx00fKIKIfKI0E设短路时励磁电流为，在短路特性曲线上可查得对应的短路电流同时，由于磁路线性，则又可在空载

30、特性的气隙线上查得对应励磁电流时的空载励磁电势 0EktkdIExIEx00由于磁路不饱和，所以)(tdxx为不饱和不饱和同步电抗 经验公式经验公式dqXX65. 0现在学习的是第三十五页，共60页所谓零功率因数特性指所谓零功率因数特性指：在在 ， = =恒定值、恒定值、 =0=0的条件下，的条件下，电压和励磁电流的变化关系电压和励磁电流的变化关系1nn Icos)(fifU 17.4.零功率因数特性零功率因数特性由于同步电机是在由于同步电机是在电感电感负载下运行，而电机负载下运行，而电机本身的阻抗也是电感性的，因此，电势和本身的阻抗也是电感性的，因此，电势和电流之间夹角电流之间夹角=90，所

31、以电枢反应是纯，所以电枢反应是纯粹的直轴去磁效应。此时的相量图如图所粹的直轴去磁效应。此时的相量图如图所示。示。IxEIxIxUxxIUIxUxIUEadadddd)(0tIxUE00,qdIII0,aqadaFFF现在学习的是第三十六页，共60页17.4.零功率因数特性零功率因数特性同步发电机在同步发电机在电感电感负载下运行，磁极磁势补偿了电枢反应去磁磁势后，负载下运行，磁极磁势补偿了电枢反应去磁磁势后，剩余部分在电机气隙内产生磁通。剩余部分在电机气隙内产生磁通。当励磁电流增加时，磁路能逐渐饱和，电压上升逐渐缓慢，使曲线弯曲，当励磁电流增加时，磁路能逐渐饱和，电压上升逐渐缓慢，使曲线弯曲，实

32、际上，零功率因数特性曲线的形状与开路特性曲线颇为类似。实际上，零功率因数特性曲线的形状与开路特性曲线颇为类似。当当U=0时的情况时的情况:在开路特性上，在开路特性上， U=0 时，时， ；而；而在零功率因数曲线上，在零功率因数曲线上， U=0 时，时， 。为什么在零功率因数曲线上，电压为零为什么在零功率因数曲线上，电压为零时，励磁电流不为零呢？时，励磁电流不为零呢？0fiOAif现在学习的是第三十七页，共60页这是因为：这是因为：（1 1）零功率因数特性是在）零功率因数特性是在 I I为定值条件下得到的，由于绕组中流过电流，为定值条件下得到的，由于绕组中流过电流，产生漏抗压降产生漏抗压降 ，所

33、以需要一定励磁电流，所以需要一定励磁电流 ，以，以 产生电势产生电势 来平衡此漏电抗压降。来平衡此漏电抗压降。IXOCBC（2）零功率因数曲线是在纯电感负载下得到的，从图右以看出，）零功率因数曲线是在纯电感负载下得到的，从图右以看出，此时的电枢反应是一个纯粹的去磁作用，此时的电枢反应是一个纯粹的去磁作用，所以还需要一定的励磁电流所以还需要一定的励磁电流 来抵消此电枢反应去磁作用的影响。来抵消此电枢反应去磁作用的影响。ACfaadfafaNFkNFIAC_电枢反应去磁磁势所需的励磁电流faIIxBC _17.4.零功率因数特性零功率因数特性现在学习的是第三十八页，共60页 称为特性三角形，它的垂

34、直边是称为特性三角形，它的垂直边是定子漏抗压降，水平边是电枢反应去磁定子漏抗压降，水平边是电枢反应去磁磁势，这两边都正比于电枢电流，因此在电枢电流一定时，此特性三角形磁势，这两边都正比于电枢电流，因此在电枢电流一定时，此特性三角形的大小不变。所以当特性三角形的的大小不变。所以当特性三角形的B B点在开路特性上移动时，点在开路特性上移动时，A A点的轨迹就点的轨迹就是零功率因数特性。是零功率因数特性。 当然也可以用作图的方法求特性。当然也可以用作图的方法求特性。ABCNU=NUU xINNpICBx_且漏抗压降为x时的特性三角形又称保梯三角形。时的特性三角形又称保梯三角形。相应的定子漏抗相应的定

35、子漏抗px称保梯电抗，记作称保梯电抗，记作17.4.零功率因数特性零功率因数特性现在学习的是第三十九页，共60页17.5 同步发电机的短路比及电压调整率同步发电机的短路比及电压调整率0KINI短路比短路比是指同步发电机在能产让空载电压等于额定值的励磁电流作用下，发电机处于三稳态短路时的短路电流与额定电流之比。 )()(00NKNIIfKUUfNkcIIIIk0fI为不饱和（即运行在气隙线上）时产生空载额定电压所需的励磁电流，0fIfKI对应空载电压等于额定电压值时的励磁电流；对应稳态短路电流等于额定电流值时的励磁电流。IfkIfoIfoINIK0现在学习的是第四十页，共60页17.5 同步发电

36、机的短路比及电压调整率同步发电机的短路比及电压调整率空载额定电压时主磁路的饱和系数:IfkIfoIfoIN)(0)(0NNUUfUUfIIk)()(0)(0)(0NKNNNIIfKUUfUUfUUfcIIIIk）dNNIINxIUkEUkfKf不饱和()(0）dxk不饱和(13 . 15 . 0ck7 . 05 . 0ck3 . 18 . 0ckdx 短路比是表征电机性能的一个参数，通常对于汽轮发电机，对于水轮发电机短路比大，意味着 小，电机的过载能力就大。Eo现在学习的是第四十一页，共60页17.5 同步发电机的外特性和电压调整率同步发电机的外特性和电压调整率外特性：在外特性：在 的条件下，

37、同步发电机作的条件下，同步发电机作单机单机运行，端电压运行，端电压U随负载电流而变化的关系特性随负载电流而变化的关系特性曲线曲线。显然，。显然，外特性曲线和负载的性质密切相关。外特性曲线和负载的性质密切相关。如图所示：如图所示：常数常数、cos,1fInn现在学习的是第四十二页，共60页1）当是感性负载时：曲线（）当是感性负载时：曲线（1），此时随着负载电流的减少，端电压诼），此时随着负载电流的减少，端电压诼步上升。这是因为考虑了电枢反应的去磁作用的影响，随着电枢电步上升。这是因为考虑了电枢反应的去磁作用的影响，随着电枢电流的减少，电枢反应的去磁作用减弱，电机中的合成磁通增加，所流的减少，电枢

38、反应的去磁作用减弱，电机中的合成磁通增加，所以端电压诼渐增加。以端电压诼渐增加。2）当是容性负载时：曲线（）当是容性负载时：曲线（3），此时电流超前电压，此时的电枢反应是增），此时电流超前电压，此时的电枢反应是增磁作用，随着电枢电流的减小，电枢反应的增磁作用减弱，合成的磁通在减小，磁作用，随着电枢电流的减小，电枢反应的增磁作用减弱，合成的磁通在减小，所以端电压下降。所以端电压下降。3）纯电阻负载：曲线（）纯电阻负载：曲线（2）。）。现在学习的是第四十三页，共60页定义：发电机的端电压随负载的改变而变化，变化的程度我们可以通过电压调整率 来衡量。即：空载与额定负载之间的电压调整率。当然，负载是任

39、意负载，不仅仅指额定负载。影响电压调整率的因素有：功率因数和同步电抗。影响电压调整率的因素有：功率因数和同步电抗。一般发电机的电压调整率较大，常在一般发电机的电压调整率较大，常在20%-40%之间。之间。U1%10000EUUEUNN17.5.2电压调整率电压调整率：现在学习的是第四十四页，共60页一、一、超导体回路超导体回路磁链不变磁链不变的概念的概念：超导体回路：指超导体回路：指电阻为零电阻为零的一个闭合线圈。的一个闭合线圈。 第十九章第十九章 同步发电机的突然短路同步发电机的突然短路 dxdx基本要求：了解发电机突然短路的的物理过程、瞬变电抗基本要求：了解发电机突然短路的的物理过程、瞬变

40、电抗和超瞬变电抗和超瞬变电抗第一节第一节 突然短路物理过程分析的的基础突然短路物理过程分析的的基础 现在学习的是第四十五页，共60页如果将一个永久磁铁移近该线圈，由于改变了如果将一个永久磁铁移近该线圈，由于改变了该闭合线圈的磁链，在线圈中将感应出电势，该闭合线圈的磁链，在线圈中将感应出电势， 外磁场对超导回路的磁链。在此电势作用下，外磁场对超导回路的磁链。在此电势作用下，在线圈中产生电流在线圈中产生电流i，由电流产生磁链，由电流产生磁链 ，并产生，并产生自感电势自感电势 。于是。于是 即即 dtde000dtdeaa00iReea0)(00aadtddtddtda)(0a=常数 不论在什么情况

41、下，交链超导体回路的磁链不变。不论在什么情况下，交链超导体回路的磁链不变。现在学习的是第四十六页，共60页 一、一、 时三相突然时三相突然短路短路 A相绕组用一个等效线圈相绕组用一个等效线圈AX来来代表；代表；转子上的励磁绕组转子上的励磁绕组F及阻及阻尼绕组尼绕组Z，各用短路线圈，各用短路线圈来代表，来代表，并假定这些绕组都是超导回路。并假定这些绕组都是超导回路。此时，此时，当满足当满足a图，发生短路图，发生短路时时 ;0AF0D0第二节第二节 对称突然短路的物理过程对称突然短路的物理过程0)0(A现在学习的是第四十七页，共60页因为主磁场随着转子是以同步转速旋转，当磁场沿着正向转过因为主磁场

42、随着转子是以同步转速旋转，当磁场沿着正向转过900,Aa000aAA超瞬变状态超瞬变状态现在学习的是第四十八页，共60页 要通过转子回路，去交要通过转子回路，去交链转子上的励磁绕组和链转子上的励磁绕组和阻尼绕组。但是转子上阻尼绕组。但是转子上的闭合绕组都要保持它的闭合绕组都要保持它们所交链的磁链不变，们所交链的磁链不变，因此在励磁绕组及阻尼因此在励磁绕组及阻尼绕组中将感应电流。此绕组中将感应电流。此感应电流企图阻止电枢感应电流企图阻止电枢反应磁通进入转子，所反应磁通进入转子，所以以 只能沿着励磁绕组只能沿着励磁绕组及阻尼绕组的漏磁路而及阻尼绕组的漏磁路而形成闭合回路，如图形成闭合回路，如图b所

43、示。所示。 aaadaad超瞬变状态超瞬变状态现在学习的是第四十九页，共60页 这条磁路的主要组这条磁路的主要组成部分是空气，磁成部分是空气，磁阻很大，定子绕组阻很大，定子绕组要产生一定的电枢要产生一定的电枢反应磁通，反应磁通，就需要就需要有很大的定子电流，有很大的定子电流，所以瞬态短路电流所以瞬态短路电流 要比稳态短路电流要比稳态短路电流 大得多大得多.。随着转子随着转子旋转，主磁场对定旋转，主磁场对定子绕组作正弦变化，子绕组作正弦变化，所以定子绕组中产所以定子绕组中产生正弦变化的交流生正弦变化的交流电流。电流。KiKiKmKmII超瞬变状态超瞬变状态现在学习的是第五十页，共60页rLT 实际上各个绕组都存在着电阻。因此，磁链不变原则仅在初瞬才成立实际上各个绕组都存在着电阻。因此，磁链不变原则仅在初瞬才成立此后，随着在电阻上能量的损耗，各绕组的磁链及维持该磁链所需的此后，随着在电阻上能量的损耗，各绕组的磁链及维持该磁链所需的电流亦将逐渐衰减，最后才过渡到稳定的短路状态电流亦将逐渐衰减，最后才过渡到稳定的短路状态。其中，阻尼绕组电感最小，故而衰减最快。衰减后，阻尼绕组便失去了其中，阻尼绕组电感最小，故而衰减最快。衰减后，阻尼绕组便失去了“抵