第5章同步电机

1、第5章同步电机5.1 三相同步电机的基本结构三相同步电机的基本结构电机与拖动电机与拖动U1V2V1W1W2U21. 主要部件主要部件(1) 定子（电枢）定子（电枢）(2) 转子转子 由硅钢片叠成。由硅钢片叠成。 对称三相绕组。对称三相绕组。定子铁心定子铁心定子绕组定子绕组机座和端盖等机座和端盖等转子铁心转子铁心励磁绕组励磁绕组阻尼绕组和转轴等阻尼绕组和转轴等 由整块铸（锻）钢制成。由整块铸（锻）钢制成。 工作时施加直流励磁。工作时施加直流励磁。阻尼绕组阻尼绕组电机与拖动电机与拖动2. 励磁方式励磁方式(1) 直流励磁机励磁直流励磁机励磁 励磁绕组由小型直流发电机供电。励磁绕组由小型直流发电机供

2、电。(2) 静止整流器励磁静止整流器励磁 交流励磁机交流励磁机整流整流直流电直流电(3) 旋转整流器励磁旋转整流器励磁 交流励磁机交流励磁机整流整流直流电直流电励磁绕组。励磁绕组。电刷电刷集电环集电环励磁绕组。励磁绕组。电机与拖动电机与拖动(1) 按能量转换的方式不同：按能量转换的方式不同： 同步发动机、同步电动机。同步发动机、同步电动机。(2) 按相数的不同按相数的不同: 三相、单相。三相、单相。(3) 按转子结构的不同：按转子结构的不同：3. 主要种类主要种类NS隐极式、凸极式。隐极式、凸极式。+3 3 +NS电机与拖动电机与拖动励磁机励磁机发电机发电机水轮机水轮机 卧式、立式。卧式、立式

3、。(5) 按原动机的不同：按原动机的不同： 汽轮发电机、水轮发电机。汽轮发电机、水轮发电机。(4) 按安装方式的不同：按安装方式的不同：电机与拖动电机与拖动电机与拖动电机与拖动320MW水水轮发电机轮发电机吊装吊装小浪底电站水轮机组安装小浪底电站水轮机组安装电机与拖动电机与拖动三峡电站首台机组安装三峡电站首台机组安装电机与拖动电机与拖动水力发电水力发电电机与拖动电机与拖动10000kW水轮发电机转子水轮发电机转子凸极式同步电机凸极式同步电机NSNS+凸极式凸极式隐极式同步电机隐极式同步电机NS+隐极式隐极式火力发电厂火力发电厂励励磁磁机机发发电电机机汽汽轮轮机机电机与拖动电机与拖动燃燃烧烧室室

4、燃料燃料锅炉的锅炉的炉膛炉膛循环水循环水汽轮机汽轮机发电机发电机3000 r/min升压变压升压变压器器超热高压蒸汽超热高压蒸汽电能输出电能输出汽轮发动机汽轮发动机电机与拖动电机与拖动三相同步电机三相同步电机电机与拖动电机与拖动同步发电机同步发电机电机与拖动电机与拖动小型同步电机小型同步电机电机与拖动电机与拖动4. 额定值额定值(1) 额定电压额定电压 UN ：线电压的额定值。：线电压的额定值。(2) 额定电流额定电流 IN ：线电流的额定值。：线电流的额定值。(3) 额定功率额定功率 PN ：输出功率的额定值。：输出功率的额定值。 三相同步电动机：三相同步电动机：PN =3 UNINcos

5、N N三相同步发电机：三相同步发电机：PN =3 UNINcos N (4) 额定转速额定转速 nN ：额定运行时的转速。：额定运行时的转速。(5) 额定频率额定频率 fN ： 50Hz。电机与拖动电机与拖动V1V2W2W1U1U2NS5.2 三相同步电机的工作原理三相同步电机的工作原理定定 子子 +UfIf转子转子 励磁励磁 绕组绕组 一、一、 同步电机基本原理同步电机基本原理旋转磁场。旋转磁场。直流磁极。直流磁极。转子转速：转子转速： n = n1=60 f1p同步同步电机与拖动电机与拖动励磁机励磁机F0旋转的旋转的 F0 和和0E0原动机原动机电枢三相电枢三相绕组中感应绕组中感应 定子：

6、定子：转子：转子：1、同步发电机、同步发电机V1V2W2W1U1U2NS 2. 同步电动机同步电动机定子：定子：转子：转子：旋转磁场。旋转磁场。直流磁极。直流磁极。转子转速：转子转速： n = n1=60 f1p同步同步电机与拖动电机与拖动二、二、 三相同步发电机空载运行三相同步发电机空载运行电枢电枢(定子定子) ： I1 (Fa ) = 0转子每极磁通：转子每极磁通： 0 空载电动势：空载电动势： E0 = 4.44 f1 kw1 N10 或或E0 = j4.44 kw1 N1 f10 电机与拖动电机与拖动同步电机的空载特性同步电机的空载特性00, E返回If，F0F0励磁磁动势励磁磁动势E

7、0励磁电动势励磁电动势 0空载主磁通空载主磁通空载特性空载特性If0UN O气隙线气隙线三、同步电机的负载运行和电枢反应三、同步电机的负载运行和电枢反应电机与拖动电机与拖动三相同步发电机负载运行三相同步发电机负载运行三相电枢电流三相电枢电流电枢旋转磁动势电枢旋转磁动势 Fa转子旋转磁动势转子旋转磁动势 F0气隙旋转磁动势气隙旋转磁动势 F 电枢反应电枢反应 Fa 对对气隙磁场气隙磁场的影响。的影响。 电枢反应的性质决定于负载性质，即励磁电动势与电电枢反应的性质决定于负载性质，即励磁电动势与电枢电流的相位差枢电流的相位差 内功率因数角内功率因数角 励磁电动势励磁电动势E0与电枢电流与电枢电流I1

8、的相位差的相位差i=Imcos t t旋转相量旋转相量I实际值实际值时间参考轴时间参考轴复习复习1相量相量旋转相量在时间参考轴上的分量与实际值一一对应！旋转相量在时间参考轴上的分量与实际值一一对应！复习复习2旋转磁动势旋转磁动势 定子三相对称绕组中对称三相电流产生基波旋转磁定子三相对称绕组中对称三相电流产生基波旋转磁动势。动势。 当某相电流达到最大时，三相合成基波旋转磁动势当某相电流达到最大时，三相合成基波旋转磁动势的幅值与该相绕组轴线重合。的幅值与该相绕组轴线重合。 NSU1U2U相电流最大时相电流最大时U相相轴相相轴Fa复习复习3旋转磁动势产生的旋转磁场，及其通过绕旋转磁动势产生的旋转磁场

9、，及其通过绕组的主磁通组的主磁通 气隙旋转磁场通过气隙旋转磁场通过U相绕组的主磁通：相绕组的主磁通： 旋转磁动势产生的气隙旋转磁场：旋转磁动势产生的气隙旋转磁场： U相时间相时间参考轴参考轴当以当以U相相轴为其时间参相相轴为其时间参考轴时，主磁通与旋转磁考轴时，主磁通与旋转磁动势同相位；相电流与合动势同相位；相电流与合成磁动势同相位。成磁动势同相位。2Um1m1m22cos() dcoscosBtxxBtt110m1( , )cos()cos()FB x ttxBtxU1U2N S注意：注意：x=0选在选在U相相相轴处相轴处磁密幅值与磁密幅值与U相轴夹角相轴夹角U相相相轴相轴复习复习4概念引伸

10、概念引伸 以电角度考察时，旋转磁动势矢量的角速度以电角度考察时，旋转磁动势矢量的角速度旋转时旋转时间相量的角速度间相量的角速度 时间相量：时间相量： 2 f空间矢量：空间矢量： = = 2 f 2 pn1 2 p60f 60 p 相矢量图：可把某瞬时的时间相量（磁通、电动势、电相矢量图：可把某瞬时的时间相量（磁通、电动势、电流）和空间旋转矢量流）和空间旋转矢量( (磁动势磁动势) )画在一起。画在一起。 因定、转子磁动势相对静止，因定、转子磁动势相对静止，V1V2W2W1U1U2NS1. 相电动势相电动势E0与相电流与相电流I1同相时同相时( 0 )U相电动势相电动势E0最大，最大， 0 ，相

11、电流，相电流I1最大最大(图示图示)此时，旋转磁动势幅值（轴线）与此时，旋转磁动势幅值（轴线）与U相轴重合相轴重合定转子磁动势相对位置不变定转子磁动势相对位置不变0F0E0aaqFF1I轴轴d0F0E0aaqFF1I轴轴d相矢量图作图要点相矢量图作图要点2、F0与与Fa 相对位置固定相对位置固定4、F0与与 0 同相位同相位3、Fa与与I1 同相位同相位1、E0落后落后 0 90 0 相矢量图相矢量图 0 时，电枢磁动势为纯交轴磁动势，产生交轴电时，电枢磁动势为纯交轴磁动势，产生交轴电枢反应。枢反应。V1V2W2W1U1U2NS2. 相电动势相电动势E0超前相电流超前相电流I1 90 ( 90

12、 )U相电动势相电动势E00， 90 ，相电，相电流流I1最大最大旋转磁动势幅值（轴线）与旋转磁动势幅值（轴线）与U相轴相轴重合重合0F0E0aadFF1I轴轴d 90 相矢量图相矢量图 90 时，电枢磁动势为纯直轴去磁磁动势，产生时，电枢磁动势为纯直轴去磁磁动势，产生去磁的直轴电枢反应。去磁的直轴电枢反应。0F0E0aadFF1I轴轴d V1V2W2W1U1U2NS3. 相电动势相电动势E0超前相电流超前相电流I1 任意角度任意角度(0 90 )0F0E0aF1I轴轴d FaqFad当当 0 90 时，电枢反应磁动势既时，电枢反应磁动势既有直轴去磁分量，又有交轴分量。有直轴去磁分量，又有交轴

13、分量。V1V2W2W1U1U2NS 气隙合成磁动势气隙合成磁动势F 与励磁磁动势与励磁磁动势F0 的关系的关系0F0E0aF1I轴轴d 对于同步发电机对于同步发电机，气隙合成磁动势，气隙合成磁动势总是滞后于励磁磁动势一个角度总是滞后于励磁磁动势一个角度功率角功率角 。F F0FaF 四、四、 三相同步电机的可逆运行三相同步电机的可逆运行NSSNn1 n1 电动机状态电动机状态NSSNn1 n1 理想空载状态理想空载状态SNn1 NSn1 发电机运行发电机运行电机与拖动电机与拖动用一对等效磁极表示气隙合成磁场用一对等效磁极表示气隙合成磁场5.3 三相同步发电机的稳态分析三相同步发电机的稳态分析1

14、. 基本方程式基本方程式UfIfF00 E0I1Faa EaE R1I1E0 U1 I1EaEU1 = E0 + Ea + ER1I1 Ea a Fa I1，不计磁饱和不计磁饱和Ea 滞后于滞后于a 90o ，不计电枢铁耗，不计电枢铁耗，a 与与 I1 同相位。同相位。电机与拖动电机与拖动一、隐极同步发电机一、隐极同步发电机EEa =j Xa I1E=j XI1 Xa 电枢反应电抗。电枢反应电抗。 X 电枢漏电抗。电枢漏电抗。U1 = E0(R1 + j X+ j Xa ) I1U1 = E0 (R1 + j Xs ) I1 Xs = Xa + X 同步电抗。同步电抗。 忽略忽略 R1，则，则

15、U1= E0j XsI1电机与拖动电机与拖动2. 等效电路等效电路R1 jXsE0I1+U13. 相量图相量图 根据负载的功率因数和电路方程作相量图。根据负载的功率因数和电路方程作相量图。并设：并设： U1 = U1 0o。电机与拖动电机与拖动电感性负载相量图电感性负载相量图U1I1 R1I1jXs I1E0U1I1 jXs I1E0忽略忽略 R1 时：时：电机与拖动电机与拖动励磁电动势励磁电动势E0 电枢合成电动势电枢合成电动势 EU1 = E(R1j X) I1忽略：忽略： R1 和和 X 则则 U1=E故有：故有： = 励磁磁动势励磁磁动势F0 在空间在空间滞后气隙合成磁动势滞后气隙合成

16、磁动势 F 角角在时间上滞后在时间上滞后 角角功率角？功率角？ 【例例 51】 某三相同步发电机，某三相同步发电机， PN = 50 kW， UN = 400 V，Y 形联结，形联结，cos N = 0.8（电感性）。（电感性）。R1 =0.2 ，Xs = 1.2 。求空载电压等于额定电压，电。求空载电压等于额定电压，电枢电流等于额定电流，内功率因数角枢电流等于额定电流，内功率因数角 = 53.1o 时的时的相电压相电压U1 、线电压、线电压U1L 、功率因数角、功率因数角 和功角和功角。解：解：E0= UN3= 4001.732= 231.21 V I1 = IN =PN 3UN cos N

17、 = 501031.7324000.8= 90.32 A取参考相量：取参考相量：I1 = 90.32 / 0o A则则E0 = 231.21 53.1o V电机与拖动电机与拖动U1= E0( R1jXs ) I1= 231.21 53.1o ( 0.21j1.2 )90.32 / 0o = 143 32.36o V由此求得由此求得 U1 = 143 V U1L =3 U1 = 1.732143 V = 247.39 V = 32.36o = = 53.1o 32.36o = 20.74o 电机与拖动电机与拖动1. 双反应理论双反应理论电机与拖动电机与拖动 特点：气隙不均匀。特点：气隙不均匀。

18、同样的同样的 Fa 产生不同的产生不同的a 对应不同的对应不同的 Xa 。V1V2W2W1U1U2NSF0FaFa直轴直轴交交轴轴凸极同步电机电枢反应磁通及其磁路凸极同步电机电枢反应磁通及其磁路返回adFadaqadF直轴电枢反应磁路直轴电枢反应磁路交轴电枢反应磁路交轴电枢反应磁路 双反应理论双反应理论电机与拖动电机与拖动V1V2W2W1U1U2NSF0Fa如果磁路不饱和，可以应用叠加原理；如果磁路不饱和，可以应用叠加原理；将将 I1 分解为两个分量。分解为两个分量。直轴直轴交交轴轴 E0 I1IqId直轴分量：直轴分量：Id = I1 sin交轴分量：交轴分量：Iq = I1 cosI1 =

19、 Id + Iq气隙合成磁动势产生的电动势直轴电枢反应电气隙合成磁动势产生的电动势直轴电枢反应电动势交轴电枢反动势交轴电枢反应电动势应电动势励磁电动势励磁电动势FaqFad2. 基本方程式基本方程式Uf IfF0 0 E0 I1FadFaqadaqIdIqEad EaqR1I1EE0 U1 I1EadEaqEU1 = E0 + Ead + Eaq + ER1I1 Ead ad Fad Id； Eaq aq Faq Iq；电机与拖动电机与拖动发电机惯例发电机惯例E Fa I1 因此有如下关系：因此有如下关系：Ead =jXad IdE=j XI1Eaq =jXaq Iq Xad 直轴电枢反应电抗

20、。直轴电枢反应电抗。 Xaq 交轴电枢反应电抗。交轴电枢反应电抗。 X 电枢漏电抗。电枢漏电抗。U1 = E0jXad IdjXaq IqjXI1R1I1= E0j (Xad + X) Idj (Xaq + X) IqR1I1电机与拖动电机与拖动 Xd = Xad + X 直轴同步电抗。直轴同步电抗。 Xq = Xaq + X 交轴同步电抗。交轴同步电抗。忽略忽略 R1，则，则U1 = E0jXd Idj Xq IqU1 = E0jXd IdjXq IqR1I1电机与拖动电机与拖动R1 jXs3. 等效电路等效电路 设：设：EQ = E0j (XdXq ) IdU1 = EQR1I1j Xq

21、I1忽略忽略 R1，则，则U1 = EQj Xq I1EQI1+U13. 相量图相量图 根据电路方程和根据电路方程和负载性质作相量图。负载性质作相量图。设：设：U1 = U1 0oEQ与与E0同相位同相位U1I1 R1I1jXqI1EQjXdIdE0jXqIq电感性负载相量图电感性负载相量图忽略忽略 R1 时：时：电机与拖动电机与拖动 U1I1 jXqI1EQjXdIdE0jXqIq tan =U1sin XqI1U1cos R1I1 = 由相量图导出：由相量图导出：E0 = U1cos Xd Id 【例例 52】 某三相同步发电机，某三相同步发电机， 已知已知 U1L = 11 kV，Y 形

22、联结，形联结，I1 = 460 A，cos = 0.8（电感性）。（电感性）。Xd = 16 ，Xq = 8 ，R1 忽略不计。求忽略不计。求、 、E0 。解：解：U1 = U1L3= 6 351 V = 111031.732Vtan =U1sin XqI1U1cos 6 3510.684606 3510.8=V = 1.474 = arctan1.474 = 55.85o = = 55.85o 36.87o = 18.98o E0 = U1cos XdId = (6351cos18.98o16460sin 55.85o )V = 12 096.63 V电机与拖动电机与拖动5.4 三相同步发电

23、机的功率和转矩三相同步发电机的功率和转矩一、一、 功率平衡方程功率平衡方程(1) 输入功率输入功率P1 = T11 (2) 空载损耗空载损耗P0 = PFe + Pfw + Pad(3) 电磁功率电磁功率Pe = P1P0(4) 铜损耗铜损耗PCu = 3R1I12(5) 输出功率输出功率P2 = PePcu = 3U1I1cos (6) 功率关系功率关系P1 = P0 + Pe = PFe+ Pme+ Pad + PCu + P2电机与拖动电机与拖动NSNS功率流程图和效率功率流程图和效率：P1P0PePCuP2 = 100% % P2P1二、二、 电磁功率与功角特性电磁功率与功角特性电机与

24、拖动电机与拖动1. 隐极同步发电机的功角特性隐极同步发电机的功角特性 Pe = 3 (U1cos +R1I1 ) I1U1I1 R1I1jXs I1E0由相量图可见：由相量图可见：U1 cos I1R1 = E0cos 故：故： Pe = 3E0 I1 cos U1sin = Xs I1 cos Pe = 3 sin U1E0XsOPe 90o PeM当当 = 90o 时时: Pe = PeM 电机与拖动电机与拖动U1I1 jXs I1E0忽略忽略 R1 时：时： 如果忽略如果忽略 R1，则有，则有 Xq Iq = U1sin Xd Id = E0U1cos 2. 凸极同步发电机的功角特性凸极

25、同步发电机的功角特性U1sinXqIq =E0U1cosXdId =电机与拖动电机与拖动Pe = 3 (U1cos +R1I1 ) I1 = 3EQ I1 cos 3EQ IqEQ =E0 Xd Id XqId U1I1 jXqI1EQjXdIdE0jXqIq Pe3U1E0Xd = sin1Xq+ ( ) sin23U1221XdPe = Pe + Pe电机与拖动电机与拖动 讨论：讨论：3U1E0Xd Pe = sinPe E0当转子有励磁，即当转子有励磁，即If 0 时存在。时存在。1XqPe = ( ) sin23U1221XdPe 是由于是由于 Xd Xq 而引起的，而引起的， 基本分

26、量。基本分量。 附加分量。附加分量。与与If 是否存在无关。是否存在无关。OPe 90o PeM PePe 结论：结论： Pe 使使 PeM； PeM 产生在产生在90o 处；处； 功角特性与矩角特性不再是正弦波。功角特性与矩角特性不再是正弦波。电机与拖动电机与拖动三、三、 转矩平衡与矩角特性转矩平衡与矩角特性(2) 空载转矩空载转矩T1 = P11T0 = P01T e = Pe1(3) 电磁电磁转矩转矩(4) 转矩平衡转矩平衡T1 = Te + T0= P1 n1 602 = P0n1602 = Pen1602 电机与拖动电机与拖动(1) 输入输入转矩转矩3U1E0Xd1 Te= sin1

27、Xq+ ( ) sin23U12211Xd5.5 三相同步发电机的运行特性三相同步发电机的运行特性1. 外特性外特性 当当 n = nN，If、cos = 常数时，常数时， U1L = f (I1L)。OU1LI1Lcos = 0.8 ( 0)cos = 0.8 ( 0)cos =1UNIN 额定点：额定点： I1L= IN、 cos = cos N 、 U1L = UN 时，时，If = IfN。电压调整率：电压调整率： 保持保持 nN、 cos N、IfN 时，时，VR = 100% % E0UNPUNP电机与拖动电机与拖动2. 调节特性调节特性保持保持 n = nN、U1L = UN、c

28、os = cos N 时，时， If = f ( I1 )。OIf I1cos = 0.8 ( 0)cos = 0.8 ( 0)cos =1电机与拖动电机与拖动5.6 同步发电机与电网的并联运行同步发电机与电网的并联运行 并联运行的优点并联运行的优点(1) 提高电力系统的经济指标。提高电力系统的经济指标。(2) 减少发电厂的备用机组的容量。减少发电厂的备用机组的容量。(3) 提高电能供应的可靠性。提高电能供应的可靠性。(4) 提高电能供应的质量。提高电能供应的质量。1. 并联运行的条件并联运行的条件 相序一致、频率相同、电压相等。相序一致、频率相同、电压相等。 以避免电网与发电机之间产生大的冲

29、击电流以避免电网与发电机之间产生大的冲击电流和在发电机轴上产生大的冲击转矩。和在发电机轴上产生大的冲击转矩。电机与拖动电机与拖动 U1A Q U1B(1) 电压相等电压相等 如果：如果：U1AU1B则：则：U = U1AU1B 0(2) 频率相等频率相等如果：如果： A BU1AU1B A B U = 0 2U1U1AU1BUU1AU1BUU1AU1BUU1AU1BU电机与拖动电机与拖动(3) 相序一致相序一致 如果相序不一致，如果相序不一致，则则UU = 0UV = U1A VU1BVUW = U1AWU1BWU1AUU1AVU1AWU1BUU1BVU1BWUVUW2. 并联运行的方法并联运

30、行的方法 调节调节 If 调节调节 E0 ；调节；调节 n 调节调节 f 。(1) 理想同步法理想同步法同步指示器同步指示器(2) 自同步法自同步法查相序、短励磁、投入、切电阻、加励磁查相序、短励磁、投入、切电阻、加励磁电机与拖动电机与拖动3. 有功功率的调节有功功率的调节 无穷大电网：无穷大电网： 容量很大、频率和电压基本不受负载与其他干扰的影容量很大、频率和电压基本不受负载与其他干扰的影响，即恒频恒压的电网。响，即恒频恒压的电网。 发电机并网运行时：发电机并网运行时： 发电机的频率和端电压受电网的约束，而与电网保发电机的频率和端电压受电网的约束，而与电网保持一致。持一致。 并网时，使励磁电

31、动势等于电网端电压，即并网时，使励磁电动势等于电网端电压，即E0 = U1， = 0Pe = 3 sin U1E0Xs= 0电机与拖动电机与拖动T1T1T0n Te T1 Te + T0(1) 有功功率的调节方法有功功率的调节方法 = 0，T1 = T0(2) 静态稳定静态稳定0Pe /Te 90o aa电机与拖动电机与拖动nn = n1T1 = Te + T0产生产生 Te、Pe、I1、P20Pe /Te 90o aT T1= Te + T0a 点点： 干扰使干扰使 T1 Te抑制了抑制了 进一步增大进一步增大 b 点。点。bT1 = Te + T0 干扰消失后，较大的干扰消失后，较大的 T

32、e，使机组恢复到使机组恢复到 a 点运行。点运行。0Pe /Te 90o aa 点点： 干扰使干扰使 T1n Ten Te失步。失步。 干扰消失后，干扰消失后，n 不可能恢不可能恢复到复到 n1，即工作点不可能再，即工作点不可能再恢复到恢复到 a 点运行。点运行。不稳定不稳定运行点运行点电机与拖动电机与拖动 在突加负载、切除负载等正常操作时，或电在突加负载、切除负载等正常操作时，或电压突变、突发短路、失去励磁等非正常运行时，压突变、突发短路、失去励磁等非正常运行时，同步电机能否保持同步运行的问题。同步电机能否保持同步运行的问题。 稳定运行条件：稳定运行条件： dTed 0 过载能力：过载能力：

33、kM =PeMPN= 1.56 2.0(3) 动态稳定动态稳定电机与拖动电机与拖动4. 无功功率的调节与无功功率的调节与V形曲线形曲线 发电机并网在无穷大电网上；发电机并网在无穷大电网上； 忽略忽略 R1和和 T0 ，并不计磁路饱和的影响；，并不计磁路饱和的影响； 假设调节假设调节 If 时，输入时，输入 P1 保持不变。保持不变。Pe = 3 sin U1E0Xs= 3U1I1cos = 常数常数即：即：E0 sin = 常数常数 I1cos = 常数常数(1) 正常励磁正常励磁 当当If = If0 时，时， I1与与U1 同相，同相，cos = 1，Q2 = 0，电机呈电阻性，不输出无功

34、；，电机呈电阻性，不输出无功；U1E0j XsI1I1电机与拖动电机与拖动U1E0I1jXsI1E0aa当当 IfE0 (2) 欠励磁欠励磁 (当当If If0 时时)jXsI1bb I1 ( I1 ) 超前于超前于U1， 电机输出电容性无功；电机输出电容性无功； 即吸收电感性无功；即吸收电感性无功； If Q2 。I1 If减小有无极限？减小有无极限？电机与拖动电机与拖动E0jXsI1I1 E0 sin = 常数：常数：E0顶点顶点aa I1cos = 常数：常数：I1顶点顶点bb =90 , E0 U1E0I1jXsI1E0aajXsI1bb(3) 过励磁过励磁 (当当If If0 时时)

35、 当当 IfE0I1 E0jXsI1I1 I1 ( I1 ) 滞后于滞后于U1， 电机输出电感性无功；电机输出电感性无功；If Q2 。电机与拖动电机与拖动OI1IfP2P2欠励欠励过励过励 If0 调节调节If 可使同步发电机在任意特定负载下的可使同步发电机在任意特定负载下的 cos 达达到到 1，或改变其负载性质。或改变其负载性质。 结论：结论：cos =1电机与拖动电机与拖动 同步发电机的同步发电机的 V 型曲线型曲线 当当 U1 = UN、f1 = f N、一、一定的定的P2 下：下： I1 = f (If )不稳定区不稳定区 【例例53】 一台一台 Y 联结水轮发电机，并联在联结水轮

36、发电机，并联在UN = 10.5 kV的电网上运行，发电机的的电网上运行，发电机的 Xd = 1.3 ，Xq = 0.7 ， R1 忽略不计，忽略不计， = 18.09o 时，时， I1 =3 990 A，E0 = 9 970 V。求该发电机输出的有功功。求该发电机输出的有功功率率 P2 和无功功率和无功功率 Q2（电容性的还是电感性的）。（电容性的还是电感性的）。解：解：U1 = UN3= 10.51031.732= 6 062.36 V 忽略忽略R1，则，则3U1E0XdP2 = Pe = sin 3 ( ) sin2 1XqU1221Xd= 64.77 MW 电机与拖动电机与拖动 = arccos P23U1 I1 = a