《电机技术》4.2.3 同步发电机的电磁功率和功角特性任务手册_第1页
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同步发电机的电磁功率和功角特性【任务要求】知识点技能点掌握功率方程掌握电磁功率掌握功角特性功率方程的分析与应用电磁功率的分析与应用会分析功角特性的物理意义重点难点功角特性功角特性【任务清单】任务1：功率方程1、功率流程图同步发电机的功率流程如图所示，原动机输入机械能，扣除机械损耗、铁耗、附加铜耗即为同步发电机通过气隙磁场从转子传递给定子的电磁功率，再扣除定子铜耗即为从发电机三相绕组端输出的电能。2、功率平衡方程功率平衡方程为：从转子方向通过气隙合成磁场传递到定子的电磁功率，扣除定子铜损便得到发电机定子端输出的电功率，即式中，，在大型同步发电机中，pCu不超过额定功率的1%，因而：任务2：电磁功率通过推导可以得到：1、凸极同步发电机因为对于凸极同步发电机：可得电磁功率PM：附加电磁功率是由于直轴、交轴磁阻不同引起的，它与励磁无关，故也称磁阻功率。2、隐极同步发电机由于隐极同步发电机的Xd=Xq=Xt，所以只有基本电磁功率，即任务3：功角特性功角特性：并联于无穷大电网的同步发电机，当电网电压和频率一定、参数（Xd,Xq,Xt）为常数、空载电动势E0不变（即If不变）时，PM=f(δ)。1、隐极(汽轮)同步发电机的功角特性（1）电磁功率PM与δ的正弦函数sinδ成正比；（2）δ在00~900范围内时，随着功角δ增大，电磁功率PM将增大；（3）δ=900时，电磁功率达到最大；（4）当δ在900~1800范围内时，随着功角δ增大电磁功率PM将减小；（5）当δ=1800时，电磁功率为零。（6）当δ超过1800时，电磁功率PM为负值，这说明同步电机不向电力系统输送有功功率，而是从电力系统吸收有功功率，同步电机运行在电动机工作状态。(2)凸极(水轮)同步发电机的功角特性水轮发电机的功角特性分两部分:结论:在δ<900时达到功率极限值。附加电磁功率的特点:3、两种同步发电机功角特性的区别4、功角δ的双重物理意义一是空载电动势E0和端电压U两个时间相量之间的夹角；二是主极励磁磁动势Ff(Φ0)轴线和合成等效磁动势FR(ΦR)轴线两个空间相量之间的夹角。功角δ是研究同步发电机运行状态的一个重要参数，它不仅决定了发电机输出有功功率的大小，而且还反映发电机转子的相对空间位置，通过它把同步电机的电磁关系和机械运动紧密联系起来。【任务拓展】请认真思考并回答下列问题1、什么是同步电机的功角特性？δ角有什么意义？2、有一台汽轮发电机数据如下：SN=31250kVA，UN=10.5kV（Y接法），cosφN=0.8（滞后），定子每相同步电抗Xt=7.0Ω，而定子电阻忽略不计，此发电机并联运行于无穷大电网。试求：当发电机在额定状态下运行时，功率角δ，电磁功率PM。3、一台隐极三相同步发电机，定子绕组为Y联结，UN=400V，IN=37.5A，cosΦN=0.85（滞后），xt=2.38Ω（不饱和值

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