講義第二章第一部分ppt課件

1、電力系統(tǒng)穩(wěn)定與控制第二章 電力系統(tǒng)的主要元件特性 電力系統(tǒng)元件構(gòu)造表示圖電力系統(tǒng)元件構(gòu)造表示圖網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)系統(tǒng)控制中心控制中心Park 變換變換電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定器穩(wěn)定器PSS氣隙力矩氣隙力矩勵磁勵磁系統(tǒng)系統(tǒng)勵磁器勵磁器發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)汽輪機(jī)汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)定子定子汽輪機(jī)汽輪機(jī)控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)功率功率給定給定鍋爐壓力鍋爐壓力蒸汽流速蒸汽流速轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運動方程1 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運動方程描畫的是發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子角、角速度和角加速度與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運動方程描畫的是發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子角、角速度和角加速度與作用在轉(zhuǎn)子上的不平衡轉(zhuǎn)矩或功率之間的關(guān)系。作用在轉(zhuǎn)子上的不平衡轉(zhuǎn)矩或功率之間的關(guān)系

2、。 在發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子軸上的不平衡功率為在發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)運轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)子軸上的不平衡功率為0 0，因此轉(zhuǎn)子的角加，因此轉(zhuǎn)子的角加速度為速度為0 0，轉(zhuǎn)子角和角速度維持常數(shù)。，轉(zhuǎn)子角和角速度維持常數(shù)。 在系統(tǒng)穩(wěn)定研討中，各種操作、缺點或擾動的最終影響是使發(fā)電機(jī)的在系統(tǒng)穩(wěn)定研討中，各種操作、缺點或擾動的最終影響是使發(fā)電機(jī)的輸入機(jī)械功率或輸出電磁功率發(fā)生改動，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子角和角速度的動態(tài)輸入機(jī)械功率或輸出電磁功率發(fā)生改動，從而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子角和角速度的動態(tài)過程，過程， 因此對轉(zhuǎn)子運動方程的研討和仿真是電力系統(tǒng)穩(wěn)定研討的關(guān)鍵。因此對轉(zhuǎn)子運動方程的研討和仿真是電力系統(tǒng)穩(wěn)定研討的關(guān)鍵。根據(jù)旋轉(zhuǎn)物體的力學(xué)定律，同步

3、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子機(jī)械角加速度與作用在轉(zhuǎn)子軸上的不平衡轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系可以用如下方程描畫 上式即為發(fā)電機(jī)的 轉(zhuǎn)子運動方程 t 時間，單位為秒 (s) 轉(zhuǎn)子機(jī)械角加速度，單位為弧度秒2 (rad/s2)； 轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度，單位為弧度秒 (rad/s)； J轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量，單位為公斤米2 (kgm2)；M 表示作用在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸上的不平衡轉(zhuǎn)矩，單位為牛頓米 (Nm)；MT、ME、MD分別是發(fā)電機(jī)的輸入機(jī)械轉(zhuǎn)矩、輸出電磁轉(zhuǎn)矩和阻尼轉(zhuǎn)矩。 同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運動方程2 MdtdJJDETMMMM同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運動方程3 當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以額定轉(zhuǎn)速當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子以額定轉(zhuǎn)速(即同步轉(zhuǎn)

4、速即同步轉(zhuǎn)速)旋轉(zhuǎn)時，動能為旋轉(zhuǎn)時，動能為 (2-1-2)式中式中 為轉(zhuǎn)子在額定轉(zhuǎn)速下的動能，單位為焦?fàn)枮檗D(zhuǎn)子在額定轉(zhuǎn)速下的動能，單位為焦?fàn)?J)，由上式得，由上式得代入轉(zhuǎn)子運動方程中可得代入轉(zhuǎn)子運動方程中可得 (2-1-3)WJK1202WKJWK202202WddtMK同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運動方程4 標(biāo)幺化處置系統(tǒng)基值下標(biāo)幺化處置系統(tǒng)基值下設(shè)功率基值為設(shè)功率基值為SB(單位為單位為VA，即，即Nm/s) 取轉(zhuǎn)矩基值為取轉(zhuǎn)矩基值為 MSBB0將將(2-1-3)式兩端同時除以式兩端同時除以MB可得可得 220200WSddtWSddtMKBKB*TddtTddtMJJ0*0為發(fā)

5、電機(jī)機(jī)械轉(zhuǎn)速的標(biāo)幺值為發(fā)電機(jī)機(jī)械轉(zhuǎn)速的標(biāo)幺值TWSJSJKBB202其中：其中：為發(fā)電機(jī)的慣性時間常數(shù)，單位為秒為發(fā)電機(jī)的慣性時間常數(shù)，單位為秒 同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運動方程5設(shè)同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的極對數(shù)為設(shè)同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的極對數(shù)為p，根據(jù)電機(jī)學(xué)實際，發(fā)電機(jī)的機(jī)械角速度，根據(jù)電機(jī)學(xué)實際，發(fā)電機(jī)的機(jī)械角速度 和電角和電角速度速度之間存在以下關(guān)系之間存在以下關(guān)系 pp00*0MdtdTJ或或TddtMJ* 分別是采用電角速度分別是采用電角速度的有名值和標(biāo)幺值時的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運動方程的有名值和標(biāo)幺值時的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運動方程 代入上式，得代入上式，得同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運動方程

6、6以電角度方式出現(xiàn)的轉(zhuǎn)子運動方程：以電角度方式出現(xiàn)的轉(zhuǎn)子運動方程：和和、0的關(guān)系的關(guān)系0q軸U為發(fā)電機(jī)對同步參考相量為發(fā)電機(jī)對同步參考相量 的相對轉(zhuǎn)子角的相對轉(zhuǎn)子角 Uddtddtddt022TddtMJ022 *由右圖：由右圖：式中轉(zhuǎn)子角式中轉(zhuǎn)子角的單位為弧度的單位為弧度(rad)，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速 的單位為弧度秒的單位為弧度秒 002fTfddtMJ360022*如取轉(zhuǎn)子角如取轉(zhuǎn)子角的單位為度，應(yīng)采用的單位為度，應(yīng)采用 00360f同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運動方程7轉(zhuǎn)子運動方程的各種方式匯總：轉(zhuǎn)子運動方程的各種方式匯總：TddtMJ022 *TfddtMJ360022*0MdtdTJ

7、TddtMJ* ，有名值，有名值 ，標(biāo)幺值，標(biāo)幺值 ，單位為弧度，單位為弧度 ，單位為度，單位為度將將表示為標(biāo)幺值表示為標(biāo)幺值略去下標(biāo)略去下標(biāo) 同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運動方程8轉(zhuǎn)矩的近似處置轉(zhuǎn)矩的近似處置如思索到發(fā)電機(jī)組慣性普通較大，轉(zhuǎn)速變化相應(yīng)較小，可以為：如思索到發(fā)電機(jī)組慣性普通較大，轉(zhuǎn)速變化相應(yīng)較小，可以為： 或或 0* 1于是有：于是有： MMSMSPSPBBB*0可得：可得： TddtPPPPJTED022*寫成形狀方程的方式：寫成形狀方程的方式： ddtTddtPPPJTED00*PPPPdtdTdtdDETJ0) 1(除除t、 和和 外，其他均為標(biāo)幺值外，其他均為標(biāo)

8、幺值 TJ0慣性時間常數(shù)的物理意義慣性時間常數(shù)的物理意義 同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運動方程9TddtMJ*其中其中 ， 由此可得由此可得 */0dtTdMJ*令令 ，即假設(shè)有單位轉(zhuǎn)矩作用在發(fā)電機(jī)軸上，即假設(shè)有單位轉(zhuǎn)矩作用在發(fā)電機(jī)軸上， M* 1將上式從將上式從 到到 進(jìn)展積分，那么可得進(jìn)展積分，那么可得 * 0* 1JJTdMTt10*發(fā)電機(jī)慣性時間常數(shù)發(fā)電機(jī)慣性時間常數(shù) 的物理意義：發(fā)電機(jī)在單位轉(zhuǎn)矩的作用下，轉(zhuǎn)子從靜止的物理意義：發(fā)電機(jī)在單位轉(zhuǎn)矩的作用下，轉(zhuǎn)子從靜止加速到額定形狀所需求的時間，單位為秒。加速到額定形狀所需求的時間，單位為秒。 TJ慣性時間常數(shù)的計算方法和數(shù)值范圍慣

9、性時間常數(shù)的計算方法和數(shù)值范圍 同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運動方程10通常發(fā)電機(jī)制造廠家提供的發(fā)電機(jī)組數(shù)據(jù)是所謂的飛輪轉(zhuǎn)矩通常發(fā)電機(jī)制造廠家提供的發(fā)電機(jī)組數(shù)據(jù)是所謂的飛輪轉(zhuǎn)矩(也稱回轉(zhuǎn)力矩也稱回轉(zhuǎn)力矩)GD2，它和，它和TJ 之之間的關(guān)系為間的關(guān)系為 TJSGDSGDSnGDSnJNNNN022022222442602741000.式中式中 GD2為發(fā)電機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)矩，單位為千公斤為發(fā)電機(jī)的飛輪轉(zhuǎn)矩，單位為千公斤米；米； SN 為發(fā)電機(jī)的額定容量，單位為千伏安；為發(fā)電機(jī)的額定容量，單位為千伏安； n 為發(fā)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，單位為轉(zhuǎn)分。為發(fā)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速，單位為轉(zhuǎn)分。 TJ 的單位為秒。的

10、單位為秒。 實踐運用中，慣性時間常數(shù)的詳細(xì)數(shù)值與運用的功率基值有關(guān)：實踐運用中，慣性時間常數(shù)的詳細(xì)數(shù)值與運用的功率基值有關(guān)： TSSTJBNBJN以發(fā)電機(jī)額定功率為功率基值時，以發(fā)電機(jī)額定功率為功率基值時，TJ TJ 的數(shù)值范圍普通在的數(shù)值范圍普通在2 21010秒內(nèi)秒內(nèi)對水輪機(jī)組，其數(shù)值普通隨機(jī)組容量的添加而添加，對汽輪機(jī)組那么正好相反。對水輪機(jī)組，其數(shù)值普通隨機(jī)組容量的添加而添加，對汽輪機(jī)組那么正好相反。 發(fā)電機(jī)組慣量的其他表示方式發(fā)電機(jī)組慣量的其他表示方式 同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運動方程11原始的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量原始的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量J 發(fā)電機(jī)慣性時間常數(shù)發(fā)電機(jī)慣性時間

11、常數(shù)TJTJ發(fā)電機(jī)組的慣性常數(shù)發(fā)電機(jī)組的慣性常數(shù)H，常用于英美等國。，常用于英美等國。 HTJ220H ddtP 并聯(lián)機(jī)組的等值慣性時間常數(shù)并聯(lián)機(jī)組的等值慣性時間常數(shù) 同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運動方程12N臺機(jī)并聯(lián)運轉(zhuǎn)：臺機(jī)并聯(lián)運轉(zhuǎn)： TddtPiNJiii1 2, ,TddtPJiiNiiN11即等值機(jī)組的慣性時間常數(shù)是一切機(jī)組慣性時間常數(shù)之和，作用在等值機(jī)組上的不即等值機(jī)組的慣性時間常數(shù)是一切機(jī)組慣性時間常數(shù)之和，作用在等值機(jī)組上的不平衡功率那么是一切機(jī)組的不平衡功率的總加。平衡功率那么是一切機(jī)組的不平衡功率的總加。 設(shè)各發(fā)電機(jī)同調(diào)：設(shè)各發(fā)電機(jī)同調(diào)： 對于彼此不同調(diào)的對于彼此不

12、同調(diào)的N臺機(jī)組，可采用慣性中心臺機(jī)組，可采用慣性中心(COI)的概念：的概念： COIJiiiNJiiNCOIJiiiNJiiNTTTT1111TddtPJiiNCOIiiN11同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和功角方程 1abc坐標(biāo)到坐標(biāo)到dqo坐標(biāo)坐標(biāo) d q b c a 發(fā)電機(jī)輸出的瞬時電磁功率為發(fā)電機(jī)輸出的瞬時電磁功率為 Pu iu iu iouta ab bc cPark變換變換 cbaoqduuuuuu111)120sin()120sin(sin)120cos()120cos(cos32ooqqddoutiuiuiuP3)(23得：得：由由Park方程式推導(dǎo)出的發(fā)電機(jī)電壓方程

13、和磁鏈方程方程式推導(dǎo)出的發(fā)電機(jī)電壓方程和磁鏈方程 同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和功角方程 2dqqqqdddpriupriuqqqadfdddxixixi式中式中p代表微分算子代表微分算子)2()()2(23222oqdqddqoodqqdoutiiiriipipipiP定子磁場能量的變化率定子磁場能量的變化率S定子回路的有功損耗定子回路的有功損耗(定子銅耗定子銅耗)L 即即LSPiioutqddq)()(23跨過氣隙傳送到定子的電磁功率跨過氣隙傳送到定子的電磁功率PE 因此，跨過氣隙傳送到定子的電磁功率為因此，跨過氣隙傳送到定子的電磁功率為 同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和

14、功角方程 3)(23qddqEiiP取功率基值取功率基值 ，在標(biāo)幺值系統(tǒng)下發(fā)電機(jī)輸出的電磁轉(zhuǎn)矩那么為，在標(biāo)幺值系統(tǒng)下發(fā)電機(jī)輸出的電磁轉(zhuǎn)矩那么為 BBBIUS23qddqEEiiPM表示作用在轉(zhuǎn)子軸上與原動機(jī)機(jī)械力矩相平衡的阻力矩。表示作用在轉(zhuǎn)子軸上與原動機(jī)機(jī)械力矩相平衡的阻力矩。 可用于描畫發(fā)電機(jī)處于任何暫態(tài)過程時的電磁轉(zhuǎn)矩可用于描畫發(fā)電機(jī)處于任何暫態(tài)過程時的電磁轉(zhuǎn)矩涉及到磁鏈，計算和處置比較復(fù)雜涉及到磁鏈，計算和處置比較復(fù)雜如何進(jìn)一步簡化如何進(jìn)一步簡化 推導(dǎo)同步發(fā)電機(jī)功角方程的根本假設(shè)：推導(dǎo)同步發(fā)電機(jī)功角方程的根本假設(shè)： 同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和功角方程 4發(fā)電機(jī)功角方程發(fā)電

15、機(jī)功角方程描畫發(fā)電機(jī)輸出電功率與其轉(zhuǎn)子角之間關(guān)系的方程描畫發(fā)電機(jī)輸出電功率與其轉(zhuǎn)子角之間關(guān)系的方程忽略發(fā)電機(jī)定子電阻的影響。即以為定子繞組的不計定子繞組中的電磁暫態(tài)過程。即以為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速接近同步速。即對轉(zhuǎn)子繞組的電磁暫態(tài)過程進(jìn)展近似處置，取發(fā)電機(jī)的某個電勢恒定。 0r0, 0qdpp1隱極同步發(fā)電機(jī)的功角特性隱極同步發(fā)電機(jī)的功角特性-推導(dǎo)隱極同步發(fā)電機(jī)的輸出電功率與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子角之間的關(guān)系式推導(dǎo)隱極同步發(fā)電機(jī)的輸出電功率與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子角之間的關(guān)系式 同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 隱極同步發(fā)電機(jī)的功角特性1)( PP單機(jī)無窮大系統(tǒng)單機(jī)無窮大系統(tǒng) xd, xqx/dxTxLEqULUtU=Const.qqdd

16、dqqxiuxiue0表示勵磁電流在定子表示勵磁電流在定子中產(chǎn)生的電勢，稱為中產(chǎn)生的電勢，稱為發(fā)電機(jī)的空載電勢發(fā)電機(jī)的空載電勢 adfqxie 由根本假設(shè)和發(fā)電機(jī)的由根本假設(shè)和發(fā)電機(jī)的電壓方程式電壓方程式 ：其中：其中：上式表示的是在轉(zhuǎn)子上式表示的是在轉(zhuǎn)子dqo坐標(biāo)系下定子各電壓、電流分坐標(biāo)系下定子各電壓、電流分量的關(guān)系，當(dāng)發(fā)電機(jī)處于穩(wěn)態(tài)運轉(zhuǎn)時，各量在量的關(guān)系，當(dāng)發(fā)電機(jī)處于穩(wěn)態(tài)運轉(zhuǎn)時，各量在dqo坐標(biāo)坐標(biāo)系下均為常量，從定子側(cè)來看那么為幅值不變的交流量，系下均為常量，從定子側(cè)來看那么為幅值不變的交流量，在標(biāo)幺值系統(tǒng)中可用其對應(yīng)相量方式的有效值來替代。在標(biāo)幺值系統(tǒng)中可用其對應(yīng)相量方式的有效值來替

17、代。對應(yīng)的方程變?yōu)閷?yīng)的方程變?yōu)?同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 隱極同步發(fā)電機(jī)的功角特性2qqtdddtqqxIUxIUE0qdtqtdtqqjIIIjUUUjEE,EUjIxqtdEUjIxqd令令得得或或LTddxxxx其中其中 dI qI I qE qE qdx I jx I j E dU qU U q 軸 d 軸 dx I j 隱極機(jī)相量圖隱極機(jī)相量圖上圖中上圖中 ，其在，其在q軸上的投影軸上的投影 稱為發(fā)電機(jī)暫態(tài)電勢。稱為發(fā)電機(jī)暫態(tài)電勢。 與與的夾角的夾角即為發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子角，即為發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子角， 與與 的夾角的夾角 為發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)角。為發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)角。 dx I jUEEqEqUUI

18、發(fā)電機(jī)輸出的視在功率為發(fā)電機(jī)輸出的視在功率為 SUIUjUIjIdqdq()()SU IU Ij U IU Iddqqqddq()()或或UUUUdqsin ,cos解出解出Id、Iq代入上式，留意代入上式，留意得得PE UxEqdqsinQExE UxEqdqdq2cos同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 隱極同步發(fā)電機(jī)的功角特性3隱極發(fā)電機(jī)的功角特性關(guān)系式隱極發(fā)電機(jī)的功角特性關(guān)系式 ：PE UxEqdqsin描畫了發(fā)電機(jī)向系統(tǒng)輸出的有功功率描畫了發(fā)電機(jī)向系統(tǒng)輸出的有功功率隨發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢、系統(tǒng)電壓、聯(lián)絡(luò)阻隨發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢、系統(tǒng)電壓、聯(lián)絡(luò)阻抗及轉(zhuǎn)子角的關(guān)系抗及轉(zhuǎn)子角的關(guān)系 當(dāng)轉(zhuǎn)子回路無暫態(tài)過程時，當(dāng)轉(zhuǎn)子回路無

19、暫態(tài)過程時，Eq為常數(shù)，為常數(shù)，由于無窮大電壓恒定，由于無窮大電壓恒定，P與與之間的關(guān)之間的關(guān)系為一正弦曲線，稱作發(fā)電機(jī)的功角系為一正弦曲線，稱作發(fā)電機(jī)的功角特性曲線特性曲線 PEUxqdm ax0901800P0P同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 隱極同步發(fā)電機(jī)的功角特性4討論討論 ：同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 隱極同步發(fā)電機(jī)的功角特性51、上面推導(dǎo)的是以空載電勢、上面推導(dǎo)的是以空載電勢 表示的功角方程，同樣可以運用后表示的功角方程，同樣可以運用后 的電的電勢勢 或者端電壓或者端電壓 及其對應(yīng)角度得到發(fā)電機(jī)的功角方程及其對應(yīng)角度得到發(fā)電機(jī)的功角方程 Eq xdEUtPE UxEdsinPU UxxUtTLUt

20、tsin()PE UxUxxxxEqdddddqsinsin222也可以運用發(fā)電機(jī)的暫態(tài)電勢也可以運用發(fā)電機(jī)的暫態(tài)電勢 和暫態(tài)電抗和暫態(tài)電抗 來表示發(fā)電機(jī)的功角特性來表示發(fā)電機(jī)的功角特性 Eq xd暫態(tài)磁阻功率暫態(tài)磁阻功率 同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 隱極同步發(fā)電機(jī)的功角特性62、推導(dǎo)隱極發(fā)電機(jī)功角特性方程的其他方法、推導(dǎo)隱極發(fā)電機(jī)功角特性方程的其他方法UULTtUEdUEdqtqxxUUxUExUEUIPsinsinsincosEqEtUUIUEqUEUUtUEqdqEIxsincosUEdEx IsincosUUtLTtUxxIsincos)(同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 隱極同步發(fā)電機(jī)的功角特性73、

21、同步發(fā)電機(jī)向系統(tǒng)保送的有功功率有上限、同步發(fā)電機(jī)向系統(tǒng)保送的有功功率有上限 在在 恒定時，功率的極限值對應(yīng)于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子角為恒定時，功率的極限值對應(yīng)于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子角為90時，該極限值為時，該極限值為 EqE UxqdP0306090120150180210PUtPEPEq不同電勢恒定時隱極機(jī)的功角特性曲線不同電勢恒定時隱極機(jī)的功角特性曲線 P0306090120150180PEq恒定時隱極機(jī)的功角特性曲線恒定時隱極機(jī)的功角特性曲線 Eq4、各種運用不同電勢的功角特性方程式實踐上是同時成立的，實踐運用中運用什、各種運用不同電勢的功角特性方程式實踐上是同時成立的，實踐運用中運用什么樣的方程那么由詳細(xì)情

22、況確定。么樣的方程那么由詳細(xì)情況確定。 同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 隱極同步發(fā)電機(jī)的功角特性8 如以為轉(zhuǎn)子回路無暫態(tài)過程或無勵磁調(diào)理器時，空載電勢恒定如以為轉(zhuǎn)子回路無暫態(tài)過程或無勵磁調(diào)理器時，空載電勢恒定 在思索勵磁調(diào)理安裝的作用下，可近似以為發(fā)電機(jī)的暫態(tài)電勢恒定在思索勵磁調(diào)理安裝的作用下，可近似以為發(fā)電機(jī)的暫態(tài)電勢恒定 工程計算中還可進(jìn)一步以為工程計算中還可進(jìn)一步以為 后的電勢后的電勢 恒定恒定 xdE同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 隱極同步發(fā)電機(jī)的功角特性95、對隱極發(fā)電機(jī)，如知系統(tǒng)參數(shù)、對隱極發(fā)電機(jī)，如知系統(tǒng)參數(shù) 和運轉(zhuǎn)工況和運轉(zhuǎn)工況U、I、P、Q，計算，計算 的步驟為的步驟為 根據(jù)根據(jù) 計算功率因數(shù)角

23、計算功率因數(shù)角假設(shè)電流假設(shè)電流I為基準(zhǔn)相量，構(gòu)造電壓相量為基準(zhǔn)相量，構(gòu)造電壓相量利用關(guān)系式利用關(guān)系式 計算相量計算相量 ，從而得到，從而得到 和和角角 xdEq tgQP1UUejEqEqEUjIxqd例題例題同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 隱極同步發(fā)電機(jī)的功角特性10 xT1xLP0UxT2同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 隱極同步發(fā)電機(jī)的功角特性11同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 隱極同步發(fā)電機(jī)的功角特性1203060901201501800.40.81.21.62.0PqE為常數(shù)qE為常數(shù)凸極發(fā)電機(jī)與隱極機(jī)的主要區(qū)別：凸極發(fā)電機(jī)與隱極機(jī)的主要區(qū)別：同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 凸極同步發(fā)電機(jī)的功角特性1xxdqEUjIxqd所

24、以所以不再成立不再成立但但qqtdddtqqxIUxIUE0依然成立依然成立IdIqIqEEqEQjIxqEUdUqUq 軸d 軸dx I j凸極機(jī)相量圖凸極機(jī)相量圖EUjIxQq稱為計算電勢，用以確定稱為計算電勢，用以確定q軸軸同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 凸極同步發(fā)電機(jī)的功角特性2同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 凸極同步發(fā)電機(jī)的功角特性3PE UxUxxxxEqdqdqdq sinsin222同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 凸極同步發(fā)電機(jī)的功角特性4P0306090120150180PEqP0306090120150180PEq同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 凸極同步發(fā)電機(jī)的功角特性5同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 凸極同步發(fā)電機(jī)的功角

25、特性6同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 凸極同步發(fā)電機(jī)的功角特性703060901201501800.40.81.21.62.0PqE為常數(shù)qE為常數(shù)功角特性曲線圖功角特性曲線圖同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 凸極同步發(fā)電機(jī)的功角特性8同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 兩機(jī)系統(tǒng)功角特性1系 統(tǒng)EE ej111EE ej2221I2I1I2I1E2E21I11I12I22I如下圖的兩機(jī)系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)如下圖的兩機(jī)系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)G1和和G2同時向系統(tǒng)供電同時向系統(tǒng)供電 同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 兩機(jī)系統(tǒng)功角特性2同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 兩機(jī)系統(tǒng)功角特性3同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 兩機(jī)系統(tǒng)功角特性40PE1max12PEPE2PE1212PE2ma

26、x兩機(jī)系統(tǒng)功角特性兩機(jī)系統(tǒng)功角特性思索線路電阻時的單機(jī)無窮大系統(tǒng)可以看成兩機(jī)系統(tǒng)的特例思索線路電阻時的單機(jī)無窮大系統(tǒng)可以看成兩機(jī)系統(tǒng)的特例同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 思索線路電阻時單機(jī)無窮大系統(tǒng)功角特性1rjxUPUPEEEej由于線路有損耗，不能套用單機(jī)無窮大系統(tǒng)的結(jié)論由于線路有損耗，不能套用單機(jī)無窮大系統(tǒng)的結(jié)論同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 思索線路電阻時單機(jī)無窮大系統(tǒng)功角特性2同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 思索線路電阻時單機(jī)無窮大系統(tǒng)功角特性3 P Urrx222 PU 12 12 PE Errx222 對對N臺發(fā)電機(jī)的多機(jī)電力系統(tǒng)臺發(fā)電機(jī)的多機(jī)電力系統(tǒng)假設(shè)：各發(fā)電機(jī)均以某一等值電抗和該電抗后的電勢來表示假設(shè)：

27、各發(fā)電機(jī)均以某一等值電抗和該電抗后的電勢來表示假設(shè)：已消去了網(wǎng)絡(luò)中除發(fā)電機(jī)電勢節(jié)點外的其他負(fù)荷節(jié)點和聯(lián)絡(luò)節(jié)點假設(shè)：已消去了網(wǎng)絡(luò)中除發(fā)電機(jī)電勢節(jié)點外的其他負(fù)荷節(jié)點和聯(lián)絡(luò)節(jié)點那么發(fā)電機(jī)輸出的電功率可表達(dá)為那么發(fā)電機(jī)輸出的電功率可表達(dá)為 同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 多機(jī)系統(tǒng)功角特性)sin()sincos()sincos(Re)Re(121211jijiNijjjijijiijijijiNijjjijijiiNjjijijijijiNjjijiiiEiYEEGEBGEEGEBGEEYEEIEP同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 轉(zhuǎn)子繞組的暫態(tài)過程及方程1前文討論發(fā)電機(jī)功率方程時假設(shè)發(fā)電機(jī)的某個電勢是常數(shù)。前文討論發(fā)電機(jī)

28、功率方程時假設(shè)發(fā)電機(jī)的某個電勢是常數(shù)。但實踐上假設(shè)計及自動勵磁調(diào)理器的影響及轉(zhuǎn)子回路的電磁暫態(tài)過程，但實踐上假設(shè)計及自動勵磁調(diào)理器的影響及轉(zhuǎn)子回路的電磁暫態(tài)過程，發(fā)電機(jī)的任何電勢都不能夠維持不變。發(fā)電機(jī)的任何電勢都不能夠維持不變。 普通在穩(wěn)定分析中假設(shè)暫態(tài)電勢普通在穩(wěn)定分析中假設(shè)暫態(tài)電勢 不變的理由主要有兩個：不變的理由主要有兩個：其一，是由于該電勢與轉(zhuǎn)子繞組的總磁鏈成正比，根據(jù)磁鏈?zhǔn)睾阍?，該電勢在擾其一，是由于該電勢與轉(zhuǎn)子繞組的總磁鏈成正比，根據(jù)磁鏈?zhǔn)睾阍?，該電勢在擾動瞬間不能突變，此即在后文的暫態(tài)穩(wěn)定研討中以為恒定的緣由；動瞬間不能突變，此即在后文的暫態(tài)穩(wěn)定研討中以為恒定的緣由；其二，

29、在靜態(tài)穩(wěn)定研討中有時以為該電勢恒定的緣由是近似反映調(diào)壓器的作用。其二，在靜態(tài)穩(wěn)定研討中有時以為該電勢恒定的緣由是近似反映調(diào)壓器的作用。 Eq在實踐的動態(tài)過程中各發(fā)電機(jī)電勢均是變化的，在需求詳細(xì)分析和計算時有必在實踐的動態(tài)過程中各發(fā)電機(jī)電勢均是變化的，在需求詳細(xì)分析和計算時有必要思索各電勢的動態(tài)過程描畫方法。要思索各電勢的動態(tài)過程描畫方法。 無阻尼繞組發(fā)電機(jī)的電勢變化過程無阻尼繞組發(fā)電機(jī)的電勢變化過程 同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 轉(zhuǎn)子繞組的暫態(tài)過程及方程2 轉(zhuǎn)子回路磁鏈分布表示圖+fadfs同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 轉(zhuǎn)子繞組的暫態(tài)過程及方程3同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 轉(zhuǎn)子繞組的暫態(tài)過程及方程4EEIxxqqddd ()由于由于得得同步發(fā)電機(jī)的機(jī)電特性 轉(zhuǎn)子繞組的暫態(tài)過程及方程5 TddtEEEIxxdqqeqddd0()上式即為普通用來描畫發(fā)電機(jī)暫態(tài)電勢動態(tài)過程的方程。上式即