電機(jī)學(xué)課件—5.3

1、第六節(jié)第六節(jié) 同步電機(jī)參數(shù)的測定同步電機(jī)參數(shù)的測定一、用空載特性和短路特性確定一、用空載特性和短路特性確定Xd同步發(fā)電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)空載特性數(shù)據(jù)同步發(fā)電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)空載特性數(shù)據(jù)1、空載特性曲線的測定空載特性曲線的測定 電樞開路（空載），發(fā)電機(jī)拖到同步轉(zhuǎn)電樞開路（空載），發(fā)電機(jī)拖到同步轉(zhuǎn)速，改變速，改變 ，并記取相應(yīng)的，并記取相應(yīng)的 至到至到 左右，得到空載特性曲線：左右，得到空載特性曲線：,00EUNUU2510.fIfE 0fI下降下降上升上升0Eb 0fI空載特性空載特性下降下降上升上升氣隙線氣隙線空載特性曲線空載特性曲線0EfIb0 一般取下降的曲線作為空載特性曲線一般取下降的曲線作為空載特性曲線,并

2、將整個(gè)曲線向右移到原點(diǎn)的位置。并將整個(gè)曲線向右移到原點(diǎn)的位置。同步電機(jī)的電樞端點(diǎn)三相短路，拖到同步轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流同步電機(jī)的電樞端點(diǎn)三相短路，拖到同步轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流If，使使電樞電流電樞電流 ，得到短路特性曲線得到短路特性曲線 。2、短路特性曲線的測定、短路特性曲線的測定1501150.,.EIX時(shí)時(shí)，一般一般,短路時(shí)磁路不飽和。短路時(shí)磁路不飽和。ddqoXXRqqddaXI jEIIIXI jXI jRIEUqda00,0, 0,900fIfI NII210.結(jié)果：結(jié)果：fdfIIXEIIE00,fFIFaaFk0E0090XI jENI短路特性fkIfII0電樞電樞AAAA勵(lì)磁勵(lì)磁X

3、I jXI jRIUEa氣隙電動(dòng)勢3、Xd的確定的確定1）不飽和）不飽和Xd值值IEXd0不飽和不飽和IUXNd飽飽和和用空載和短路特性來確定不飽和用空載和短路特性來確定不飽和Xd氣隙線氣隙線空載特性空載特性短路特性短路特性0fIIE ,00EIfIXd飽和值和短路比的確定飽和值和短路比的確定NUNII氣隙線氣隙線空載特性空載特性短路特性短路特性IE ,000fIfkIfI2）飽和）飽和Xd值值 不計(jì)漏阻抗壓降，磁路飽和程度取決不計(jì)漏阻抗壓降，磁路飽和程度取決于電樞端電壓。通常就用對應(yīng)于額定電壓于電樞端電壓。通常就用對應(yīng)于額定電壓時(shí)的時(shí)的 為飽和值。為飽和值。dX凸極同步電機(jī)，選較大的短路比，

4、有時(shí)可以超凸極同步電機(jī)，選較大的短路比，有時(shí)可以超1；隱極同步電機(jī)，短路比一般小于隱極同步電機(jī)，短路比一般小于1，隨容量增加，隨容量增加，短路比逐步降低。短路比逐步降低。 Kc較大，同步電抗小，短路電流大，較大，同步電抗小，短路電流大，U小，對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性有利。但小，對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性有利。但Xd小，小，氣隙大，產(chǎn)生一定的磁通時(shí)相應(yīng)的磁動(dòng)氣隙大，產(chǎn)生一定的磁通時(shí)相應(yīng)的磁動(dòng)勢要大，增加轉(zhuǎn)子繞組用銅量，提高了勢要大，增加轉(zhuǎn)子繞組用銅量，提高了電機(jī)造價(jià)。電機(jī)造價(jià)。 Kc較小，較小， U大，但電機(jī)造大，但電機(jī)造價(jià)低。價(jià)低。飽飽和和飽飽和和ddNNNNNNfkfcXXIUIUUIIIIIk10在短路特性

5、圖上在短路特性圖上NNIIfkUUfcIIk0Kc：產(chǎn)生空載額定電壓所需勵(lì)磁電流產(chǎn)生空載額定電壓所需勵(lì)磁電流If0與產(chǎn)生短路額定電流所需勵(lì)磁與產(chǎn)生短路額定電流所需勵(lì)磁電流電流Ifk之比。之比。二、短路比二、短路比Xd飽和值和短路比的確定飽和值和短路比的確定NUNII氣隙線氣隙線空載特性空載特性短路特性短路特性IE ,000fIfkIfI三、用零功率因數(shù)負(fù)載試驗(yàn)確定定子漏抗和直軸電樞等效磁動(dòng)勢三、用零功率因數(shù)負(fù)載試驗(yàn)確定定子漏抗和直軸電樞等效磁動(dòng)勢fIfUI常常值值時(shí)時(shí)的的,cos01、試驗(yàn)方法、試驗(yàn)方法A勵(lì)磁勵(lì)磁同步發(fā)電機(jī)同步發(fā)電機(jī)純電感負(fù)載純電感負(fù)載AAA 把同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)到同步轉(zhuǎn)速，電樞接可

6、調(diào)三相對稱純感性負(fù)載，使把同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)到同步轉(zhuǎn)速，電樞接可調(diào)三相對稱純感性負(fù)載，使負(fù)載功率因數(shù)負(fù)載功率因數(shù) ，改變勵(lì)磁電流，同時(shí)調(diào)節(jié)負(fù)載電抗的大小，使，改變勵(lì)磁電流，同時(shí)調(diào)節(jié)負(fù)載電抗的大小，使電樞電流保持為常值，一般電樞電流保持為常值，一般 ，記錄不同勵(lì)磁下發(fā)電機(jī)端電壓，得，記錄不同勵(lì)磁下發(fā)電機(jī)端電壓，得發(fā)電機(jī)零功率因數(shù)負(fù)載特性：發(fā)電機(jī)零功率因數(shù)負(fù)載特性：0cosNII aadfFkFFXI jUEadaddXI jEXXI jUXI jUE0負(fù)載接近純感性，電機(jī)負(fù)載接近純感性，電機(jī) ，XRa總阻抗接近于純感性，總阻抗接近于純感性，o900IId1）零功率因數(shù)負(fù)載特性分析）零功率因數(shù)負(fù)載特性分

7、析2、零功率因數(shù)負(fù)載試驗(yàn)確定定子漏抗和直軸電樞等效磁動(dòng)勢的原理、零功率因數(shù)負(fù)載試驗(yàn)確定定子漏抗和直軸電樞等效磁動(dòng)勢的原理磁動(dòng)勢在一條水平線上相加減磁動(dòng)勢在一條水平線上相加減電壓在一條垂直線上相加減電壓在一條垂直線上相加減零功率因數(shù)負(fù)載時(shí)相量圖零功率因數(shù)負(fù)載時(shí)相量圖aadFkUXI jE0EfFFI在空載特性和零功率因數(shù)特性曲線上在空載特性和零功率因數(shù)特性曲線上取額定電壓時(shí)的交點(diǎn)，得到空載時(shí)的取額定電壓時(shí)的交點(diǎn)，得到空載時(shí)的磁動(dòng)勢磁動(dòng)勢BC和零功率因數(shù)負(fù)載時(shí)的磁動(dòng)和零功率因數(shù)負(fù)載時(shí)的磁動(dòng)勢勢BF（勵(lì)磁電流）；（勵(lì)磁電流）；在空載特性曲線上找出氣隙電動(dòng)勢在空載特性曲線上找出氣隙電動(dòng)勢E，過過E作作

8、BF垂線垂線EA；磁動(dòng)勢磁動(dòng)勢CA是為保持端電壓不變而增加是為保持端電壓不變而增加用以抵消漏抗壓降的勵(lì)磁磁動(dòng)勢；用以抵消漏抗壓降的勵(lì)磁磁動(dòng)勢；磁動(dòng)勢磁動(dòng)勢AF為抵消電樞反應(yīng)直軸去磁磁為抵消電樞反應(yīng)直軸去磁磁動(dòng)勢動(dòng)勢 而增加的勵(lì)磁磁動(dòng)勢。而增加的勵(lì)磁磁動(dòng)勢。aadFk組組成成直直角角三三角角形形。水水平平邊邊和和垂垂邊邊特特性性曲曲線線之之間間率率因因數(shù)數(shù)在在空空載載特特性性曲曲線線和和零零功功aadFkIX特性三角形：特性三角形：零功率因數(shù)負(fù)載特性與空載特性之間的聯(lián)零功率因數(shù)負(fù)載特性與空載特性之間的聯(lián)系系UNUKEGaadFk零功率因數(shù)特性零功率因數(shù)特性空載特性空載特性0fFfIFBCFAIX

9、只要保持電樞電流不變，漏電抗壓降只要保持電樞電流不變，漏電抗壓降 和電樞反應(yīng)去磁磁動(dòng)勢和電樞反應(yīng)去磁磁動(dòng)勢 保保持不變，三角形持不變，三角形EAF不變。不變。IXaadFk 在零功率因數(shù)特性上取兩點(diǎn)，一點(diǎn)為額定電壓附近的點(diǎn)在零功率因數(shù)特性上取兩點(diǎn)，一點(diǎn)為額定電壓附近的點(diǎn)F，另一，另一點(diǎn)為短路點(diǎn)點(diǎn)為短路點(diǎn)K，過，過F做平行于橫坐標(biāo)的水平線，截取線段做平行于橫坐標(biāo)的水平線，截取線段 ，從從 點(diǎn)做氣隙線的平行線與空載特性交于點(diǎn)做氣隙線的平行線與空載特性交于E點(diǎn)，過點(diǎn)，過E點(diǎn)做垂線交于點(diǎn)點(diǎn)做垂線交于點(diǎn)A，則則AEF為發(fā)電機(jī)特性三角形。為發(fā)電機(jī)特性三角形。KFo0o2）電樞漏抗）電樞漏抗X和電樞等效磁動(dòng)

10、勢和電樞等效磁動(dòng)勢kadFa的確定的確定AFFkaad電樞電流電樞電流I產(chǎn)生的直軸電樞等效磁動(dòng)勢產(chǎn)生的直軸電樞等效磁動(dòng)勢為：為：電流電流 I為零功率因數(shù)負(fù)載特性試驗(yàn)為零功率因數(shù)負(fù)載特性試驗(yàn)電樞電流。電樞電流。電樞電抗：電樞電抗：IEAX相電壓值相電壓值電樞漏抗和直軸電樞等效磁動(dòng)勢的確定電樞漏抗和直軸電樞等效磁動(dòng)勢的確定零功率因數(shù)特性零功率因數(shù)特性UNUKE空載特性氣隙線o0fIFA 用實(shí)測的零功率因數(shù)特性和空載特性所確定的漏抗將比實(shí)際用實(shí)測的零功率因數(shù)特性和空載特性所確定的漏抗將比實(shí)際的電樞漏抗略大。為了加以區(qū)別，通常把由零功率因數(shù)特性所確的電樞漏抗略大。為了加以區(qū)別，通常把由零功率因數(shù)特性所

11、確定的漏抗稱為波梯電抗，并用定的漏抗稱為波梯電抗，并用Xp表示。表示。3）波梯電抗）波梯電抗a、零功率因數(shù)負(fù)載時(shí)、零功率因數(shù)負(fù)載時(shí),為補(bǔ)償電樞直軸去磁磁動(dòng)勢為補(bǔ)償電樞直軸去磁磁動(dòng)勢,要增加主極磁要增加主極磁動(dòng)勢動(dòng)勢,相應(yīng)的轉(zhuǎn)子漏磁將隨著增加相應(yīng)的轉(zhuǎn)子漏磁將隨著增加,增加的轉(zhuǎn)子漏磁將需要消耗一增加的轉(zhuǎn)子漏磁將需要消耗一些主極磁動(dòng)勢。些主極磁動(dòng)勢。b、轉(zhuǎn)子漏磁的增加將使轉(zhuǎn)子磁路飽和程度增加，從而磁阻增大，、轉(zhuǎn)子漏磁的增加將使轉(zhuǎn)子磁路飽和程度增加，從而磁阻增大，產(chǎn)生相同的氣隙磁場就需增加一些主極磁動(dòng)勢。產(chǎn)生相同的氣隙磁場就需增加一些主極磁動(dòng)勢。四、用轉(zhuǎn)差法測定四、用轉(zhuǎn)差法測定Xd和和Xq1）被試同步

12、電機(jī)用原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)到接近同步轉(zhuǎn)速，勵(lì)磁繞組開路；）被試同步電機(jī)用原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)到接近同步轉(zhuǎn)速，勵(lì)磁繞組開路；2）在定子繞組上施加約為（）在定子繞組上施加約為（25）UN的三相對稱低電壓，外施的三相對稱低電壓，外施電壓的相序必須使定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向一致；電壓的相序必須使定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向一致；3）調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使被試電機(jī)的轉(zhuǎn)差率小于）調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使被試電機(jī)的轉(zhuǎn)差率小于1，但不被牽入，但不被牽入同步，使定子旋轉(zhuǎn)磁場的軸線交替地與轉(zhuǎn)子直軸和交軸相重合；同步，使定子旋轉(zhuǎn)磁場的軸線交替地與轉(zhuǎn)子直軸和交軸相重合；4）采用錄波器錄取試驗(yàn)中的電機(jī)端電壓和電流波形。）采用錄波器錄取試驗(yàn)中

13、的電機(jī)端電壓和電流波形。1、試驗(yàn)方法試驗(yàn)方法轉(zhuǎn)差法試驗(yàn)轉(zhuǎn)差法試驗(yàn)降壓變壓器降壓變壓器交流電源交流電源1n1nn略小于略小于fIn 測出的測出的Xd和和Xq均是不飽和值。均是不飽和值。maxminIUXq當(dāng)定子旋轉(zhuǎn)磁場與交軸重合時(shí)：當(dāng)定子旋轉(zhuǎn)磁場與交軸重合時(shí)：minmaxIUXd當(dāng)定子旋轉(zhuǎn)磁場與直軸重合時(shí)：當(dāng)定子旋轉(zhuǎn)磁場與直軸重合時(shí)：2、Xd和和Xq計(jì)算計(jì)算轉(zhuǎn)差試驗(yàn)時(shí)的端電壓和定子電流波形轉(zhuǎn)差試驗(yàn)時(shí)的端電壓和定子電流波形軸軸軸軸軸軸maxU2minU2maxI2minI2tt第七節(jié)第七節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性一、同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性一、同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性1、外特性、外特性

14、IfUInnfs常值時(shí)的常值， cos,同步發(fā)電機(jī)外特性同步發(fā)電機(jī)外特性U0ININU1cos超超前前80.cos滯滯后后80.cosUjXRIIsa純純電電阻阻負(fù)負(fù)載載，saqqddajXRIEXI jXI jRIEU00同步發(fā)電機(jī)外特性同步發(fā)電機(jī)外特性U0ININU1cos超超前前80.cos滯滯后后80.cosUXI jXI jRIIqqdda, 0電感性負(fù)載，UI電樞反應(yīng)增磁電樞反應(yīng)增磁可能超前可能超前則會有則會有負(fù)向達(dá)到一定程度，負(fù)向達(dá)到一定程度，當(dāng)當(dāng)電容性負(fù)載，電容性負(fù)載，,000凸極同步發(fā)電機(jī)相量圖凸極同步發(fā)電機(jī)相量圖0dIqI0 IUaRIqqXI jddXI j0EjXRIE

15、jXRIEXI jXI jRIEUasaqqdda00額定電壓調(diào)整率：額定勵(lì)磁電流下的端電壓變化率。額定電壓調(diào)整率：額定勵(lì)磁電流下的端電壓變化率。fNNNNfIUII,cos，達(dá)達(dá)到到調(diào)調(diào)對于凸極同步電機(jī)：對于凸極同步電機(jī)：%30%18U對于隱極同步電機(jī)：對于隱極同步電機(jī)：%48%30U%1000fNfIINNUUEU從外特性求電壓調(diào)整率從外特性求電壓調(diào)整率uU0E0NIINUNfNfIIcoscos,保持保持 不變，不變， 相應(yīng)端電壓為相應(yīng)端電壓為 ，fNI0I0E2、調(diào)整特性、調(diào)整特性從調(diào)整特性可以知道，發(fā)電機(jī)運(yùn)行在一定的功率因數(shù)下，維持從調(diào)整特性可以知道，發(fā)電機(jī)運(yùn)行在一定的功率因數(shù)下，維

16、持端電壓不變，勵(lì)磁電流不超過制造廠的規(guī)定時(shí)負(fù)載電流可以達(dá)端電壓不變，勵(lì)磁電流不超過制造廠的規(guī)定時(shí)負(fù)載電流可以達(dá)到多大。到多大。 IfIUUnnfNs,cos,常常值值從調(diào)整特性確定發(fā)電機(jī)的額定勵(lì)磁電流從調(diào)整特性確定發(fā)電機(jī)的額定勵(lì)磁電流:NfNNNsIfIUUnn,coscos,同步發(fā)電機(jī)調(diào)整特性同步發(fā)電機(jī)調(diào)整特性fIfNI0NIINUU 1cos超前超前80.cos滯后滯后80.cos凸極同步發(fā)電機(jī)相量圖凸極同步發(fā)電機(jī)相量圖0dIqI0 IUaRIqqXI jddXI j0E3、效率特性、效率特性2PfUUnnNNs,coscos,時(shí)時(shí)的的300MW雙水內(nèi)冷水輪發(fā)電機(jī)的效率特性雙水內(nèi)冷水輪發(fā)電

17、機(jī)的效率特性020.40.60.80.01.808590951002P8750.cosN%/空氣冷卻時(shí)空氣冷卻時(shí):大型水輪發(fā)電機(jī)大型水輪發(fā)電機(jī): 大型氣輪發(fā)電機(jī)大型氣輪發(fā)電機(jī): 。 氫氣冷卻時(shí)相應(yīng)提高氫氣冷卻時(shí)相應(yīng)提高0.8。%5 .98%96N%8 .97%94N%10012pPp總損耗確定后：總損耗確定后：雜散損耗包括：雜散損耗包括：漏磁渦流損耗漏磁渦流損耗 高次諧波表面損耗高次諧波表面損耗基本損耗包括：電樞基本鐵耗基本損耗包括：電樞基本鐵耗 電樞基本銅耗電樞基本銅耗 勵(lì)磁損耗勵(lì)磁損耗 機(jī)械損耗機(jī)械損耗Fepcuapcufpp同步電機(jī)的損耗分為基本損耗和雜散損耗。同步電機(jī)的損耗分為基本損耗

18、和雜散損耗。二、用電動(dòng)勢、磁動(dòng)勢圖求取額定勵(lì)磁電流和電壓調(diào)整率二、用電動(dòng)勢、磁動(dòng)勢圖求取額定勵(lì)磁電流和電壓調(diào)整率paXI jRIUEXXp1）求出額定情況下發(fā)電機(jī)）求出額定情況下發(fā)電機(jī)的氣隙電動(dòng)勢。的氣隙電動(dòng)勢。發(fā)電機(jī)空載特性發(fā)電機(jī)空載特性 ， 電樞電阻電樞電阻Ra、電樞漏抗電樞漏抗 XP、額定電流時(shí)電樞等效磁動(dòng)勢額定電流時(shí)電樞等效磁動(dòng)勢 以及電機(jī)的額定數(shù)據(jù)以及電機(jī)的額定數(shù)據(jù)（ ）已知。則）已知。則測定額定勵(lì)磁電流和電壓調(diào)整測定額定勵(lì)磁電流和電壓調(diào)整率的方法：率的方法：fIfE 0aaFkNNNIUcos,大型電機(jī)，不好帶負(fù)載，因此用考慮飽和時(shí)電動(dòng)勢磁動(dòng)勢矢相量圖求。大型電機(jī)，不好帶負(fù)載，因此

19、用考慮飽和時(shí)電動(dòng)勢磁動(dòng)勢矢相量圖求。用電動(dòng)勢用電動(dòng)勢-磁動(dòng)勢圖確定同步發(fā)電機(jī)的磁動(dòng)勢圖確定同步發(fā)電機(jī)的IfN和和UUEE0EuFfFaaFkFfFffIF ,UIaaFkaRIpXI j 空載特性空載特性2）在空載曲線上查取合成磁動(dòng)勢在空載曲線上查取合成磁動(dòng)勢F。3）根據(jù)根據(jù) 求出勵(lì)磁磁動(dòng)勢求出勵(lì)磁磁動(dòng)勢FfNaafNFkFFffNfNNFI4）求額定勵(lì)磁電流求額定勵(lì)磁電流IfN5）求額定勵(lì)磁下的空載電動(dòng)勢求額定勵(lì)磁下的空載電動(dòng)勢E0%1000fNfIINNUUEU6）求出電壓調(diào)整率求出電壓調(diào)整率用電動(dòng)勢用電動(dòng)勢-磁動(dòng)勢圖確定同步發(fā)電機(jī)的磁動(dòng)勢圖確定同步發(fā)電機(jī)的IfN和和UUEE0EuFfFa

20、aFkFfFffIF ,UIaaFkaRIpXI j 空載特性空載特性例例 6-15、有一臺、有一臺25000 kW 、10k V（星形聯(lián)結(jié)）、星形聯(lián)結(jié)）、cos=0.8（滯后）的滯后）的汽輪發(fā)電機(jī)，其空載、短路試驗(yàn)的數(shù)據(jù)如下：汽輪發(fā)電機(jī)，其空載、短路試驗(yàn)的數(shù)據(jù)如下：已知發(fā)電機(jī)的波梯電抗已知發(fā)電機(jī)的波梯電抗 ，基本鐵耗基本鐵耗 ，定子基本銅耗定子基本銅耗 雜散損耗雜散損耗 ，機(jī)械損耗機(jī)械損耗 ，勵(lì)磁繞組電阻勵(lì)磁繞組電阻 ，試求發(fā)電機(jī)的額試求發(fā)電機(jī)的額定勵(lì)磁電流、電壓調(diào)整率和額定效率。定勵(lì)磁電流、電壓調(diào)整率和額定效率。4320.pXkWpNUUFe138kWpNoIIcua14775kWp100

21、kWp260461075.ofRNU解：畫出空載曲線和短路曲線解：畫出空載曲線和短路曲線AUPINNN2180432.cos015050218043101473232.NcuaaIpRoooopNaNNjXI jRIUE54. 52 .6292432. 087.362 .180401505. 087.362 定氣隙電動(dòng)勢：額定氣隙電動(dòng)勢：oN8736.6080.sin.cosNN滯后，滯后，隱極電機(jī)隱極電機(jī)fI010020030040050050.01.11.41.51.EENI空載曲線空載曲線短路曲線短路曲線20.10.0851.421.NU從短路曲線知：從短路曲線

22、知：AIAIAIAIfkNf294,2 .1804280,1718對應(yīng)的漏磁磁動(dòng)勢勵(lì)磁電流為對應(yīng)的漏磁磁動(dòng)勢勵(lì)磁電流為18A。1350310000432021804.*pNXIRT漏磁磁動(dòng)勢：漏磁磁動(dòng)勢： 空載曲線上取一點(diǎn)空載曲線上取一點(diǎn)R，使使fI010020030040050050.01.11.41.51.EENIFRT空載曲線空載曲線短路曲線短路曲線20.10.0851.NU取取 ，在空載曲線上畫出，在空載曲線上畫出 ，查出合成磁動(dòng)勢查出合成磁動(dòng)勢F對應(yīng)勵(lì)磁電流，對應(yīng)勵(lì)磁電流，paXI jRIUE1UEAF165AIFkfaad27618294從短路特性求得的額定短路電流時(shí)從短路特性求得

23、的額定短路電流時(shí)電樞等效勵(lì)磁磁動(dòng)勢對應(yīng)的勵(lì)磁電電樞等效勵(lì)磁磁動(dòng)勢對應(yīng)的勵(lì)磁電流包括主極勵(lì)磁電流和漏磁勵(lì)磁電流包括主極勵(lì)磁電流和漏磁勵(lì)磁電流，因此額定電流時(shí)電樞等效磁動(dòng)流，因此額定電流時(shí)電樞等效磁動(dòng)勢對應(yīng)勵(lì)磁電流：勢對應(yīng)勵(lì)磁電流：fI010020030040050050.01.11.41.51.EENIFRT空載曲線空載曲線短路曲線短路曲線20.10.0851.NU97204610412101001026010138101471025000102500023333332212.fFecuaNpppppPPPP額定效率：額定效率：00420010011421001000.fNfIINNUUEu電壓

24、調(diào)整率：電壓調(diào)整率：4210.E額定激磁電動(dòng)勢：額定激磁電動(dòng)勢：aadaadfNFkFFkFFAIfN412額定主極勵(lì)磁磁動(dòng)勢對應(yīng)的額定勵(lì)磁電流：額定主極勵(lì)磁磁動(dòng)勢對應(yīng)的額定勵(lì)磁電流：fI010020030040050050.01.11.41.51.EENIFRT空載曲線空載曲線短路曲線短路曲線20.10.0851.NU第八節(jié)第八節(jié) 同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的并聯(lián)運(yùn)行同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)的并聯(lián)運(yùn)行一、同步發(fā)電機(jī)投入并聯(lián)的條件和方法一、同步發(fā)電機(jī)投入并聯(lián)的條件和方法00UEU60pnf 0110444wkfNE.調(diào)勵(lì)磁調(diào)大小，調(diào)轉(zhuǎn)子瞬時(shí)速度調(diào)相位。調(diào)勵(lì)磁調(diào)大小，調(diào)轉(zhuǎn)子瞬時(shí)速度調(diào)相位。3）發(fā)電機(jī)激磁電動(dòng)勢）發(fā)

25、電機(jī)激磁電動(dòng)勢 應(yīng)與電網(wǎng)電壓應(yīng)與電網(wǎng)電壓 大小相等，相位相同；大小相等，相位相同；0EU2）發(fā)電機(jī)頻率應(yīng)與電網(wǎng)相同；）發(fā)電機(jī)頻率應(yīng)與電網(wǎng)相同；1）發(fā)電機(jī)相序應(yīng)與電網(wǎng)一致；）發(fā)電機(jī)相序應(yīng)與電網(wǎng)一致；1、投入并聯(lián)的條件、投入并聯(lián)的條件發(fā)電機(jī)投入并聯(lián)時(shí)的情況發(fā)電機(jī)投入并聯(lián)時(shí)的情況UQ0E電網(wǎng)V0EUUU0EU2、投入并聯(lián)的方法、投入并聯(lián)的方法a 、直接接法（直接接法（燈光黑暗法燈光黑暗法）1）準(zhǔn)確整步法）準(zhǔn)確整步法: 把發(fā)電機(jī)調(diào)整到完全合乎投入并聯(lián)的條件后投入電網(wǎng)。把發(fā)電機(jī)調(diào)整到完全合乎投入并聯(lián)的條件后投入電網(wǎng)。整步方法：準(zhǔn)確整步法（準(zhǔn)確同步法）和自整步法（自同步法）整步方法：準(zhǔn)確整步法（準(zhǔn)確同步法

26、）和自整步法（自同步法）2）自整步法（自同步法）自整步法（自同步法）b 、交叉接法（燈光旋轉(zhuǎn)法）交叉接法（燈光旋轉(zhuǎn)法）準(zhǔn)確同步法的優(yōu)點(diǎn)：投入瞬間沒有電網(wǎng)和電機(jī)之間的電流沖擊。準(zhǔn)確同步法的優(yōu)點(diǎn)：投入瞬間沒有電網(wǎng)和電機(jī)之間的電流沖擊。 缺點(diǎn)：同步手續(xù)比較繁雜，不適合快速并網(wǎng)。缺點(diǎn)：同步手續(xù)比較繁雜，不適合快速并網(wǎng)。優(yōu)點(diǎn)：投入迅速，不需要增添復(fù)雜裝置。優(yōu)點(diǎn)：投入迅速，不需要增添復(fù)雜裝置。缺點(diǎn)：投入時(shí)定子沖擊電流稍大。缺點(diǎn)：投入時(shí)定子沖擊電流稍大。直接接法的接線和相量圖a 、直接接法（燈光黑暗法）直接接法（燈光黑暗法）AUCUBUAUBUCU123nfIYBAXZCA123QABCABCV電網(wǎng)電網(wǎng)f待

27、投入的發(fā)電機(jī)f三個(gè)同步指示燈分別跨接在電網(wǎng)和發(fā)電機(jī)的對應(yīng)相之間。三個(gè)同步指示燈分別跨接在電網(wǎng)和發(fā)電機(jī)的對應(yīng)相之間。若頻率，三個(gè)燈將同時(shí)亮暗若頻率，三個(gè)燈將同時(shí)亮暗ff 若頻率，三個(gè)燈將不再閃爍若頻率，三個(gè)燈將不再閃爍ff 若相序不同，三個(gè)燈將輪流暗亮若相序不同，三個(gè)燈將輪流暗亮調(diào)發(fā)電機(jī)相序和轉(zhuǎn)速、電壓、相位到調(diào)發(fā)電機(jī)相序和轉(zhuǎn)速、電壓、相位到三個(gè)燈同時(shí)熄滅，且電壓表指示為三個(gè)燈同時(shí)熄滅，且電壓表指示為時(shí)，發(fā)電機(jī)滿足投入并聯(lián)條件。時(shí)，發(fā)電機(jī)滿足投入并聯(lián)條件。AUCUBUAUCUBU123b 、交叉接法（燈光旋轉(zhuǎn)法）交叉接法（燈光旋轉(zhuǎn)法）交叉接法的接線和相量圖順順序序旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)。三三燈燈按按若若頻頻率

28、率順順序序旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)。三三燈燈按按若若頻頻率率231321,ffffnfIYBAXZCA123QABCABCV電網(wǎng)電網(wǎng)f待投入的發(fā)電機(jī)fAUCUBUAUBUCU123燈接在和燈接在和之間，燈接在和之間，燈接在和之間，燈接在和之間，燈接在和之間之間若頻率，三個(gè)同步指示燈交替暗亮，形成燈光旋轉(zhuǎn)若頻率，三個(gè)同步指示燈交替暗亮，形成燈光旋轉(zhuǎn)ff 調(diào)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、電壓、相位到燈滅，燈調(diào)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、電壓、相位到燈滅，燈燈亮度相同，且電壓表指示為時(shí)，燈亮度相同，且電壓表指示為時(shí)，發(fā)電機(jī)滿足投入并聯(lián)條件發(fā)電機(jī)滿足投入并聯(lián)條件優(yōu)點(diǎn)：能看到電機(jī)頻率優(yōu)點(diǎn)：能看到電機(jī)頻率比電網(wǎng)頻率的高低。比電網(wǎng)頻率的高低。2、自整步法（

29、自同步法）、自整步法（自同步法）3）把發(fā)電機(jī)投入電網(wǎng)，后立即加上直流勵(lì)磁。依靠）把發(fā)電機(jī)投入電網(wǎng)，后立即加上直流勵(lì)磁。依靠定轉(zhuǎn)子間形成的電磁轉(zhuǎn)矩把轉(zhuǎn)子自動(dòng)牽入同步。定轉(zhuǎn)子間形成的電磁轉(zhuǎn)矩把轉(zhuǎn)子自動(dòng)牽入同步。2）按規(guī)定方向把發(fā)電機(jī)拖到接近于同步轉(zhuǎn)速，勵(lì)）按規(guī)定方向把發(fā)電機(jī)拖到接近于同步轉(zhuǎn)速，勵(lì)磁繞組經(jīng)限流電阻短接。磁繞組經(jīng)限流電阻短接。1）檢驗(yàn)發(fā)電機(jī)相序）檢驗(yàn)發(fā)電機(jī)相序自同步法步驟：自同步法步驟：自整步法的接線示意圖自整步法的接線示意圖nfIYBAXZC待投入的發(fā)電機(jī)NSsnnfIYBAXZC待投入的發(fā)電機(jī)NSsn勵(lì)磁勵(lì)磁電源電源fI0S0N二、與電網(wǎng)并聯(lián)時(shí)同步發(fā)電機(jī)的功角特性二、與電網(wǎng)并聯(lián)時(shí)同

30、步發(fā)電機(jī)的功角特性1、功角特性、功角特性激磁電動(dòng)勢激磁電動(dòng)勢 和端電壓和端電壓 之間夾角之間夾角叫功率角，當(dāng)叫功率角，當(dāng)E0和和U保持不變保持不變時(shí)，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電磁功率與功率角之間的關(guān)系時(shí)，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電磁功率與功率角之間的關(guān)系 為功角為功角特性。特性。0EU fPe通過功角特性可以分析同步電機(jī)接在電網(wǎng)上運(yùn)行時(shí)發(fā)出的有功功率、通過功角特性可以分析同步電機(jī)接在電網(wǎng)上運(yùn)行時(shí)發(fā)出的有功功率、機(jī)組的穩(wěn)定性，還可以說明發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī)之間的聯(lián)系和轉(zhuǎn)化。機(jī)組的穩(wěn)定性，還可以說明發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī)之間的聯(lián)系和轉(zhuǎn)化。qdsaaeXXXRRmImUIP,cos大大中中型型電電機(jī)機(jī)，2電磁功率：電磁功率：cosmUI

31、Pe輸出電功率輸出電功率0sinsincoscoscos000mUImUIPesincosdqIImU21121200sinsinsincoscossindqddqeXXmUXEmUXUEmUXUmUP從而有：從而有：ddddqqqqXUEIUEXIXUIUXIcoscossinsin00而而: 1）凸極同步電機(jī)）凸極同步電機(jī)不計(jì)電樞電阻時(shí)凸極同步發(fā)電機(jī)相量圖不計(jì)電樞電阻時(shí)凸極同步發(fā)電機(jī)相量圖qqddXI jXI jUE00dIqI0 IUqqXI jddXI j0E同步電機(jī)的功角特性：同步電機(jī)的功角特性：2112120sinsindqdeXXmUXEmUP電動(dòng)機(jī)狀態(tài)發(fā)電機(jī)狀態(tài), 0,0180

32、, 0,1800PePeoooodqeodeoXXUmPXUEmP11245902201maxmax,。磁阻功率，附加電磁功率基本電磁功率；2sin1121,sin2201dqedeXXmUPXEmUP同步電機(jī)的功角特性ePeP1eP2eP0180018009004500電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)2112120sinsindqdeXXmUXEmUPmax1max2eePPq 同步電機(jī)的功角特性ePeP1eP2eP0180018009004500電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)02cos11cos20dqdeXXmUXEmUddP令：令：得：得：5 . 08181arccos2maxqqmaxmaxmax1maxcos21sin

33、qPPeesqdXXX2）隱極電機(jī)）隱極電機(jī)sinsinsinsdqdeXEmUXXmUXEmUP02021121同步電機(jī)的功角特性同步電機(jī)的功角特性ePeP0180018009000電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)2、功率角、功率角的含意的含意凸極同步發(fā)電機(jī)凸極同步發(fā)電機(jī)時(shí)時(shí)-空統(tǒng)一矢量圖空統(tǒng)一矢量圖0dIqI0 IUaRIqqXI jddXI j0EUB0B功率角是時(shí)間相量功率角是時(shí)間相量 與與 之間的相角差。之間的相角差。0EUU激磁電動(dòng)勢激磁電動(dòng)勢 由主磁場由主磁場 感應(yīng)產(chǎn)生感應(yīng)產(chǎn)生;電樞端電壓電樞端電壓 （電網(wǎng)電壓）可認(rèn)為（電網(wǎng)電壓）可認(rèn)為由電樞合成磁場由電樞合成磁場 （包括主磁場、（包括主

34、磁場、電樞反應(yīng)磁場和電樞漏磁場）感應(yīng)電樞反應(yīng)磁場和電樞漏磁場）感應(yīng)產(chǎn)生；產(chǎn)生；在時(shí)在時(shí)-空統(tǒng)一矢量圖中，空統(tǒng)一矢量圖中， 和和 分分別超前于別超前于 和和 以以 電角度；電角度；于是可近似認(rèn)為功率角于是可近似認(rèn)為功率角是主極磁場是主極磁場 與電樞合成磁場與電樞合成磁場 之間的空間相角之間的空間相角差。差。0E0BUB0E0BUUB0900BUB功率角功率角的含意的含意發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)功率角的近似空間表達(dá)功率角的近似空間表達(dá)N0NS0S主極主極sneT表征定子合成磁場的等效磁極凸極同步發(fā)電機(jī)凸極同步發(fā)電機(jī)時(shí)時(shí)-空統(tǒng)一矢量圖空統(tǒng)一矢量圖0dIqI0 IUaRIqqXI jddXI j0EUB0B三、有

35、功功率的調(diào)節(jié)和靜態(tài)穩(wěn)定三、有功功率的調(diào)節(jié)和靜態(tài)穩(wěn)定01020, 0, 0sin, 0,TTTXUEmPPUEese開始投入并聯(lián)時(shí)：開始投入并聯(lián)時(shí)：1、有功功率的調(diào)節(jié)、有功功率的調(diào)節(jié)（以隱極電機(jī)為例）同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)并聯(lián)時(shí)有功功率的調(diào)節(jié)sXE ，0Ua）000EUb）把容量極大的恒頻恒壓的交流電網(wǎng)叫作無窮大電網(wǎng)把容量極大的恒頻恒壓的交流電網(wǎng)叫作無窮大電網(wǎng) 。同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)到無窮大電網(wǎng)后，其頻率和端電壓將受到電網(wǎng)同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)到無窮大電網(wǎng)后，其頻率和端電壓將受到電網(wǎng)的約束而與電網(wǎng)相一致。的約束而與電網(wǎng)相一致。01020sin, 0,TTTXUEmPPIUEese輸出有功功率產(chǎn)生超前增加原動(dòng)機(jī)輸入功

36、率，轉(zhuǎn)子磁場瞬間加速，轉(zhuǎn)子磁場將超前，從而增加原動(dòng)機(jī)輸入功率，轉(zhuǎn)子磁場瞬間加速，轉(zhuǎn)子磁場將超前，從而I0EUsXI jc）ePePAmaxeP00900180d） 可見，要增加發(fā)電可見，要增加發(fā)電機(jī)輸出有功功率，必須機(jī)輸出有功功率，必須增加原動(dòng)機(jī)的輸出功率，增加原動(dòng)機(jī)的輸出功率，使功率角使功率角增大，電磁增大，電磁功率和輸出功率相應(yīng)增功率和輸出功率相應(yīng)增加；直到加；直到 時(shí)，電時(shí)，電磁功率達(dá)到極限值。磁功率達(dá)到極限值。0902、靜態(tài)穩(wěn)定、靜態(tài)穩(wěn)定（以隱極電機(jī)為例）為臨界為臨界運(yùn)行不穩(wěn)定，運(yùn)行不穩(wěn)定，運(yùn)行穩(wěn)定，運(yùn)行穩(wěn)定，000ddPddPddPeeesinseXUEmP0ddPe :整步功率系數(shù)

37、。整步功率系數(shù)。與無窮大電網(wǎng)并聯(lián)時(shí)同步發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定性與無窮大電網(wǎng)并聯(lián)時(shí)同步發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定性ePePeePPAABBePePAB090018000ddPe0ddPe0ddPeddPe穩(wěn)定穩(wěn)定不穩(wěn)定不穩(wěn)定 發(fā)電機(jī)運(yùn)行在發(fā)電機(jī)運(yùn)行在A點(diǎn)（點(diǎn)（ ）能抗干擾，運(yùn)行穩(wěn)定。）能抗干擾，運(yùn)行穩(wěn)定。運(yùn)行在運(yùn)行在B點(diǎn)（點(diǎn)（ ），受擾動(dòng)影響時(shí)運(yùn)行不穩(wěn)定。），受擾動(dòng)影響時(shí)運(yùn)行不穩(wěn)定。090A090B cosseXUEmddP021120coscosqddeXXmUXUEmddP009045 在在臨臨界界功功率率角角2112120sinsinqddeXXmUXUEmP對于凸極發(fā)電機(jī)：對于凸極發(fā)電機(jī)：cosseXU

38、EmddP0運(yùn)行不穩(wěn)定，運(yùn)行不穩(wěn)定，運(yùn)行穩(wěn)定，運(yùn)行穩(wěn)定，009090對于隱極發(fā)電機(jī)：對于隱極發(fā)電機(jī)：3、過載能力、過載能力NepPPkmax發(fā)電機(jī)最大電磁功率與額定功率之比發(fā)電機(jī)最大電磁功率與額定功率之比02614030.,pooNk氣輪發(fā)電機(jī)：氣輪發(fā)電機(jī)：Npksin1隱極電機(jī)：隱極電機(jī)： 從兩個(gè)公式看出從兩個(gè)公式看出 發(fā)電機(jī)最大功率和整步系數(shù)正比于發(fā)電機(jī)最大功率和整步系數(shù)正比于 ，反比，反比于于 ，所以增大勵(lì)磁、減小同步電抗可提高功率極限和靜態(tài)穩(wěn)定性。，所以增大勵(lì)磁、減小同步電抗可提高功率極限和靜態(tài)穩(wěn)定性。0ESXooN3020 水輪發(fā)電機(jī)：水輪發(fā)電機(jī)：21120coscosqddeXXm

39、UXUEmddP2112120sinsinqddeXXmUXUEmP功角特性功角特性整步功率系數(shù)整步功率系數(shù)四、無功功率的調(diào)節(jié)四、無功功率的調(diào)節(jié)為正常勵(lì)磁電流。此時(shí)理想并網(wǎng)，fIIUE, 1cos, 0, 0,0U0E1、發(fā)電機(jī)在理想狀態(tài)下并聯(lián)合閘到電網(wǎng)。、發(fā)電機(jī)在理想狀態(tài)下并聯(lián)合閘到電網(wǎng)。 以隱極電機(jī)來說明并聯(lián)在電網(wǎng)上的同步發(fā)電機(jī)無功功率的調(diào)節(jié)。以隱極電機(jī)來說明并聯(lián)在電網(wǎng)上的同步發(fā)電機(jī)無功功率的調(diào)節(jié)。忽略電樞電阻和磁飽和的影響。忽略電樞電阻和磁飽和的影響。為過勵(lì)磁電流。向電網(wǎng)提供感性電流。為去磁的純無功，為滯后fsfIUIjXUEIIUEI,90,) 1000為欠勵(lì)磁電流。向電網(wǎng)提供容性電流

40、。增磁的純無功，為超前fsfIUIjXUEIIUEI,90,)20 0 0I0EI 0E發(fā)電機(jī)處于純無功補(bǔ)償運(yùn)行發(fā)電機(jī)處于純無功補(bǔ)償運(yùn)行保持原動(dòng)機(jī)功率不變保持原動(dòng)機(jī)功率不變:U0E這時(shí)輸出全部為有功。正常勵(lì)磁電流作為時(shí)的同相，與取,1cos, 0fIIU1）正常勵(lì)磁時(shí)）正常勵(lì)磁時(shí)常值常值sinseXUEmP0常值常值cosmUIP2忽略電樞電阻和飽和影響忽略電樞電阻和飽和影響,根據(jù)功率平衡根據(jù)功率平衡常值cosI常值sin0EU和和Xs為定值為定值:2、發(fā)電機(jī)帶有功負(fù)載時(shí)無功功率的調(diào)節(jié)、發(fā)電機(jī)帶有功負(fù)載時(shí)無功功率的調(diào)節(jié)0EUIsXI j過過 做水平線做水平線AB，過，過 作垂線作垂線CD。0E

41、I以端電壓以端電壓 為水平參考相量作相量圖，相量為水平參考相量作相量圖，相量 垂直于垂直于 。UsXI jU改變勵(lì)磁電流大小，激磁電改變勵(lì)磁電流大小，激磁電動(dòng)勢將變化，但相量動(dòng)勢將變化，但相量 端點(diǎn)端點(diǎn)只能落在水平線只能落在水平線AB上，相量上，相量 端點(diǎn)只能落在垂線端點(diǎn)只能落在垂線CD上。上。I0EABCD0EUI常常值值cosI常值sin0EsXI j常值cosI常值sin0E。輸出有功和超前的無功超前增大，,0, 0 0 OffUIEEII3）欠勵(lì)磁）欠勵(lì)磁:輸出有功和滯后無功。滯后減小，,0,000UIEEIIff2）過勵(lì)磁）過勵(lì)磁:0EsXI jIABCD0EUI常常值值cosI常值

42、sin0EsXI j 0E IsXI j 五、功率因數(shù)變化時(shí)發(fā)電機(jī)的輸出能力五、功率因數(shù)變化時(shí)發(fā)電機(jī)的輸出能力輸出能力曲線：當(dāng)發(fā)電輸出能力曲線：當(dāng)發(fā)電機(jī)的端電壓保持為額定機(jī)的端電壓保持為額定值，輸出的有功功率為值，輸出的有功功率為P P時(shí)，允許輸出的最大無時(shí)，允許輸出的最大無功功率功功率 Q Q與有功功率與有功功率 P P之間的關(guān)系之間的關(guān)系 Q=fQ=f（P P），），就稱為發(fā)電機(jī)的輸出能就稱為發(fā)電機(jī)的輸出能力曲線。力曲線。1 1、輸出能力曲線、輸出能力曲線N N點(diǎn)是額定點(diǎn)。點(diǎn)是額定點(diǎn)。 在在NANA段，受電樞繞組段，受電樞繞組溫升限制，電樞電流保持溫升限制，電樞電流保持為額定值為額定值I

43、IN N，發(fā)電機(jī)的功，發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)從率因數(shù)從coscosN N逐步上升逐步上升到到1 1，從，從N N點(diǎn)到點(diǎn)到A A點(diǎn)，電樞反點(diǎn)，電樞反應(yīng)的去磁作用逐步減少，應(yīng)的去磁作用逐步減少，所需的勵(lì)磁電流亦逐步減所需的勵(lì)磁電流亦逐步減少，發(fā)電機(jī)輸出能力主要少，發(fā)電機(jī)輸出能力主要受電樞電流（或者說電樞受電樞電流（或者說電樞繞組溫升）的限制。繞組溫升）的限制。 在在NBNB段，由于功率因段，由于功率因數(shù)降低，則電樞反應(yīng)的去數(shù)降低，則電樞反應(yīng)的去磁作用增大，為保持瑞電磁作用增大，為保持瑞電壓為額定電壓，在功率因壓為額定電壓，在功率因數(shù)降低時(shí)，應(yīng)當(dāng)同時(shí)減少數(shù)降低時(shí)，應(yīng)當(dāng)同時(shí)減少電樞電流和輸出的視在功電樞電流

44、和輸出的視在功率值。率值。因此從因此從N N點(diǎn)到點(diǎn)到B B點(diǎn)，點(diǎn)，電樞電流逐步減少，發(fā)電電樞電流逐步減少，發(fā)電機(jī)的輸出能力主要受勵(lì)磁機(jī)的輸出能力主要受勵(lì)磁電流（或者說勵(lì)磁繞組溫電流（或者說勵(lì)磁繞組溫升）的限制。升）的限制。勵(lì)磁電流保勵(lì)磁電流保持為持為I IfNfN，功率因數(shù)從，功率因數(shù)從COSCOSN N逐步下降到逐步下降到0 0。 輸出能力曲線對發(fā)電輸出能力曲線對發(fā)電廠和電力系統(tǒng)的調(diào)度人員十廠和電力系統(tǒng)的調(diào)度人員十分有用，按照此曲線運(yùn)行，分有用，按照此曲線運(yùn)行，一方面能使發(fā)電機(jī)充分發(fā)揮一方面能使發(fā)電機(jī)充分發(fā)揮其能力，另一方面又保證了其能力，另一方面又保證了發(fā)電機(jī)的安全、可靠運(yùn)行。發(fā)電機(jī)的安全

45、、可靠運(yùn)行。2 2、輸出能力曲線的求取、輸出能力曲線的求取為簡單計(jì)，設(shè)發(fā)電機(jī)為隱極為簡單計(jì)，設(shè)發(fā)電機(jī)為隱極機(jī)，且不計(jì)電樞電阻和磁飽機(jī)，且不計(jì)電樞電阻和磁飽和的影響。和的影響。1 1）先確定額定點(diǎn)）先確定額定點(diǎn)：從原點(diǎn)起從原點(diǎn)起作直線作直線ONON，使，使ONON與橫坐標(biāo)間與橫坐標(biāo)間的夾角等于額定功率因數(shù)角的夾角等于額定功率因數(shù)角coscosN N，ONON的長度等于發(fā)電機(jī)的長度等于發(fā)電機(jī)的額定容量的額定容量S SN N，即可得到，即可得到N N點(diǎn)。點(diǎn)。2 2）NANA段段NANA段受制于電樞繞組的溫升；段受制于電樞繞組的溫升；NANA段上各運(yùn)行點(diǎn)的電樞電流始終段上各運(yùn)行點(diǎn)的電樞電流始終保持為額

46、定電流保持為額定電流I IN N。于是在于是在NANA段上，段上，P P和和Q Q的關(guān)系為的關(guān)系為NANA段的段的P PQ Q曲線是一條以原點(diǎn)曲線是一條以原點(diǎn)0 0為圓心、為圓心、ONON為半徑的圓弧。為半徑的圓弧。2N22SQP3 3）NBNB段段NBNB段主要受制于勵(lì)磁繞組的溫升段主要受制于勵(lì)磁繞組的溫升；NBNB上各運(yùn)行點(diǎn)的勵(lì)磁電流保持為上各運(yùn)行點(diǎn)的勵(lì)磁電流保持為I IfNfN（不計(jì)磁飽和時(shí)，就是使激磁電動(dòng)勢（不計(jì)磁飽和時(shí)，就是使激磁電動(dòng)勢保持為保持為 E E0N0N）。）。cosjIXsinIXUX-jI0UXI jUESSNS0S0N從而有從而有22SN2S0NIcosIsinXUX

47、E22S2N2SN0NPQX3UXU3E上式兩端分別乘以上式兩端分別乘以得得2N3UNBNB段的段的P PQ Q曲線為：曲線為：以以O(shè)O點(diǎn)（坐標(biāo)為點(diǎn)（坐標(biāo)為 ）為圓心，為圓心， 為半徑的為半徑的圓弧。圓弧。S2NX3U,0SN0NXU3E第九節(jié)第九節(jié) 同步電動(dòng)機(jī)與同步補(bǔ)償機(jī)同步電動(dòng)機(jī)與同步補(bǔ)償機(jī)一、同步電動(dòng)機(jī)的電壓方程和相量圖一、同步電動(dòng)機(jī)的電壓方程和相量圖,ooeP01800ooooePU為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，滯后于cossinmUIXEmUPse0沿用發(fā)電機(jī)慣例時(shí)隱極同步電動(dòng)機(jī)沿用發(fā)電機(jī)慣例時(shí)隱極同步電動(dòng)機(jī)的相量圖的相量圖IU0EsXI jaRI1、沿用發(fā)電機(jī)慣例，以輸出電

48、樞電流為正方向、沿用發(fā)電機(jī)慣例，以輸出電樞電流為正方向2、用電動(dòng)機(jī)慣例，以輸入電樞電流為正方向、用電動(dòng)機(jī)慣例，以輸入電樞電流為正方向IIMoMooMo9090909001）隱極電機(jī)：）隱極電機(jī)：saXI jRIUE0發(fā)電機(jī)慣例發(fā)電機(jī)慣例sMaMsaXI jRIEXIjRIEU00電動(dòng)機(jī)慣例電動(dòng)機(jī)慣例電動(dòng)機(jī)慣例隱極同步電動(dòng)機(jī)相量圖和等效電電動(dòng)機(jī)慣例隱極同步電動(dòng)機(jī)相量圖和等效電路路IIMUMMM0sMXI jaMRIaIIMaRU0EsXb0E當(dāng)當(dāng) 超前超前 時(shí)，時(shí)， 取正值，當(dāng)取正值，當(dāng) 滯后滯后 時(shí)，時(shí)， 取負(fù)值，取負(fù)值，MIUMIUMM當(dāng)當(dāng) 超前超前 時(shí)，時(shí)， 取正值，當(dāng)取正值，當(dāng) 滯后滯后

49、 時(shí)，時(shí)， 取負(fù)值，取負(fù)值，MI0EMI0EM0M02）凸極同步電動(dòng)機(jī)）凸極同步電動(dòng)機(jī)qMaMQqqMddMaMqqddaXI jRIEXI jXI jRIEXIjXIjRIEU00qqddaXI jXI jRIUE0qaqddqqddaqddQXI jRIUXXI jXI jXI jRIUXXI jEE0aMMqMMMRIUXIUcossinarctan0電樞反應(yīng)電樞反應(yīng) 超前超前 為去磁，為去磁， 滯后滯后 為增磁為增磁MI0EMI0E, IIM采用電動(dòng)機(jī)慣例后采用電動(dòng)機(jī)慣例后qMaMQqqMddMaMXI jRIEXI jXI jRIEU0電動(dòng)機(jī)慣例凸極同步電動(dòng)機(jī)的相量圖電動(dòng)機(jī)慣例凸極同

50、步電動(dòng)機(jī)的相量圖IdMIqMIIIMUaMRIqqMXI jddMXI j0EMMM0qMXIdddMXXI jQE二、同步電動(dòng)機(jī)的功角特性、功率方程和轉(zhuǎn)矩方程二、同步電動(dòng)機(jī)的功角特性、功率方程和轉(zhuǎn)矩方程MdqMdeXXmUXEmUP2112120sinsinMdqsMdsseeXXmUXEmUPT211220sinsinsPT22輸出轉(zhuǎn)矩輸出轉(zhuǎn)矩sFeppT0 空載轉(zhuǎn)矩空載轉(zhuǎn)矩seePT 電磁轉(zhuǎn)矩電磁轉(zhuǎn)矩20TTTe轉(zhuǎn)矩方程：轉(zhuǎn)矩方程：2PppPFeeecuaPpP1從電網(wǎng)輸入電功率：從電網(wǎng)輸入電功率：采用電動(dòng)機(jī)慣例，把采用電動(dòng)機(jī)慣例，把 滯后滯后 的功率角規(guī)定為正值，的功率角規(guī)定為正值，

51、表示。表示。0EUM三、同步電動(dòng)機(jī)的工作特性三、同步電動(dòng)機(jī)的工作特性220220200PTPTTPPTTTTeese增大時(shí)，增大時(shí)，時(shí)時(shí),ppRmIPmUIPFeaMMM221coscos常常值值，22200PPP后后，過過，時(shí)時(shí)max2Pf3）效率特性）效率特性2PfIM2）電樞電流特性）電樞電流特性2PfTe1）轉(zhuǎn)矩特性）轉(zhuǎn)矩特性2PfITIIUUMMefNfNcos,、時(shí)時(shí)1、工作特性、工作特性MMeITcos,同步電動(dòng)機(jī)工作特性同步電動(dòng)機(jī)工作特性025. 05 . 075. 000. 12P0I0TMcosMIeT忽略電樞電阻，電樞電流與輸出功率成正比。忽略電樞電阻，電樞電流與輸出功率

52、成正比。4）功率因數(shù)特性）功率因數(shù)特性2PfMcoscefkPEImax05）過載能力）過載能力超超前前電電流流不不變變，時(shí)時(shí)的的勵(lì)勵(lì)磁磁、保保持持MMNPPPcoscos212曲線曲線3：滯滯后后。由由超超前前變變?yōu)闉殡婋娏髁鞑徊蛔冏?，時(shí)時(shí)的的勵(lì)勵(lì)磁磁、保保持持MMNPPPcoscos2122曲線曲線2：滯滯后后時(shí)時(shí)的的勵(lì)勵(lì)磁磁電電流流不不變變，、保保持持MMPPcoscos2210曲線曲線1：不同勵(lì)磁時(shí)的功率因數(shù)特性不同勵(lì)磁時(shí)的功率因數(shù)特性025. 05 . 075. 000. 12P2 . 04 . 06 . 08 . 00 . 18 . 06 . 0Mcos超前超前滯后滯后123Mdq

53、MdeXXmUXEmUP2112120sinsin2、有功功率、端電壓不變電樞電流與勵(lì)磁電流關(guān)系、有功功率、端電壓不變電樞電流與勵(lì)磁電流關(guān)系fMeNIfIPUU常值，常值，,常常值值MMIcos常常值值MMmUIPcos1常值常值MseXUEmPsin0常值常值MEsin0電樞電阻和磁飽和忽略不計(jì)，調(diào)勵(lì)磁前后輸出功率不變電樞電阻和磁飽和忽略不計(jì)，調(diào)勵(lì)磁前后輸出功率不變,則有：則有： 若若 時(shí)勵(lì)磁時(shí)勵(lì)磁為正常勵(lì)磁，則增大勵(lì)磁，為正常勵(lì)磁，則增大勵(lì)磁，電樞電流增大且超前，電機(jī)電樞電流增大且超前，電機(jī)輸入超前的無功功率，發(fā)出輸入超前的無功功率，發(fā)出滯后的無功功率。減小勵(lì)磁，滯后的無功功率。減小勵(lì)磁，

54、電樞電流增大且滯后，電機(jī)電樞電流增大且滯后，電機(jī)輸入滯后的無功功率。輸入滯后的無功功率。1Mcos恒功率、變勵(lì)磁時(shí)隱極同步電動(dòng)機(jī)的相量圖恒功率、變勵(lì)磁時(shí)隱極同步電動(dòng)機(jī)的相量圖常常值值MMIcosCMIMIU MIDAB常值常值MEsin00E0E 0EsMXI j sMXI jsMXI jLMMsePmUIXUEmPcosmax0穩(wěn)定極限：穩(wěn)定極限： 調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流可調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的無功調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流可調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的無功電流和功率因數(shù)。電流和功率因數(shù)。同步電動(dòng)機(jī)的同步電動(dòng)機(jī)的V形曲線形曲線MIfI0 ePeP0eP正常激勵(lì)正常激勵(lì)欠勵(lì)欠勵(lì)過勵(lì)過勵(lì)滯后滯后超前超前1Mcos穩(wěn)定極限穩(wěn)定極限V形曲線最低點(diǎn)為

55、正常勵(lì)磁、形曲線最低點(diǎn)為正常勵(lì)磁、 的工作點(diǎn)；其右側(cè)為過勵(lì)狀態(tài)，功率因的工作點(diǎn)；其右側(cè)為過勵(lì)狀態(tài)，功率因數(shù)超前；左側(cè)為欠勵(lì)狀態(tài)，功率因數(shù)滯數(shù)超前；左側(cè)為欠勵(lì)狀態(tài)，功率因數(shù)滯后。后。1Mcos3、V形曲線：不同有功功率時(shí)電樞電流和勵(lì)磁電流的關(guān)系曲線。形曲線：不同有功功率時(shí)電樞電流和勵(lì)磁電流的關(guān)系曲線。四、同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)四、同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 同步電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)子上裝有類似異步電動(dòng)機(jī)籠型繞組的起動(dòng)繞組。同步電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)子上裝有類似異步電動(dòng)機(jī)籠型繞組的起動(dòng)繞組。先將同步機(jī)異步起動(dòng)先將同步機(jī)異步起動(dòng),待轉(zhuǎn)速到接近同步速時(shí)投入勵(lì)磁待轉(zhuǎn)速到接近同步速時(shí)投入勵(lì)磁,電機(jī)牽入同步電機(jī)牽入同步.3、異步起動(dòng)、異步起動(dòng)

56、選用和同步電機(jī)極數(shù)相同的異步電機(jī)（選用和同步電機(jī)極數(shù)相同的異步電機(jī)（515P2N）來拖動(dòng)來拖動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)用自整步法牽入同步。同步電動(dòng)機(jī)，當(dāng)轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)用自整步法牽入同步。2、輔助電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、輔助電動(dòng)機(jī)起動(dòng)pfn601、變頻起動(dòng)、變頻起動(dòng) 用變頻器從零頻率開始變頻起動(dòng)用變頻器從零頻率開始變頻起動(dòng),當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到同步頻率當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到同步頻率轉(zhuǎn)速時(shí)轉(zhuǎn)速時(shí),將電動(dòng)機(jī)投入工頻網(wǎng)將電動(dòng)機(jī)投入工頻網(wǎng)異步起動(dòng)的過程：異步起動(dòng)的過程：3）將勵(lì)磁繞組與直流勵(lì)磁電源接通，旋轉(zhuǎn)磁場將轉(zhuǎn)子牽入同步。）將勵(lì)磁繞組與直流勵(lì)磁電源接通，旋轉(zhuǎn)磁場將轉(zhuǎn)子牽入同步。1）用電阻短接轉(zhuǎn)子上勵(lì)磁繞組。）

57、用電阻短接轉(zhuǎn)子上勵(lì)磁繞組。2）定子繞組接通電源，異步起動(dòng)轉(zhuǎn)速至）定子繞組接通電源，異步起動(dòng)轉(zhuǎn)速至 。snn%95同步電動(dòng)機(jī)異步起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩曲線同步電動(dòng)機(jī)異步起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩曲線s050.1T合成轉(zhuǎn)矩合成轉(zhuǎn)矩異步轉(zhuǎn)矩異步轉(zhuǎn)矩單軸轉(zhuǎn)矩單軸轉(zhuǎn)矩 aLTs050.1T1R2R3R異步轉(zhuǎn)矩異步轉(zhuǎn)矩321RRR 合成轉(zhuǎn)矩單軸轉(zhuǎn)矩單軸轉(zhuǎn)矩 b異步起動(dòng)時(shí)，當(dāng)勵(lì)磁繞組上流過感應(yīng)電流時(shí)，勵(lì)磁繞組電流與定異步起動(dòng)時(shí)，當(dāng)勵(lì)磁繞組上流過感應(yīng)電流時(shí)，勵(lì)磁繞組電流與定子旋轉(zhuǎn)磁場作用，產(chǎn)生轉(zhuǎn)差率為子旋轉(zhuǎn)磁場作用，產(chǎn)生轉(zhuǎn)差率為0.5的單軸轉(zhuǎn)矩。的單軸轉(zhuǎn)矩。1）勵(lì)磁繞組短接電阻大，勵(lì)磁繞組電壓高，會損壞絕緣。）勵(lì)磁繞組短接電阻大，勵(lì)

58、磁繞組電壓高，會損壞絕緣。2）短接電阻小，單軸轉(zhuǎn)矩影響大，造成電機(jī)爬行在）短接電阻小，單軸轉(zhuǎn)矩影響大，造成電機(jī)爬行在0.5ns附近，附近，無法起動(dòng)到同步速。無法起動(dòng)到同步速。 一般短接電阻為勵(lì)磁繞組電阻的一般短接電阻為勵(lì)磁繞組電阻的510倍。倍。五、同步補(bǔ)償機(jī)五、同步補(bǔ)償機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：沒有軸伸端，機(jī)械結(jié)構(gòu)要求較低。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：沒有軸伸端，機(jī)械結(jié)構(gòu)要求較低。 允許同步電抗稍大，氣隙較小，電允許同步電抗稍大，氣隙較小，電 機(jī)用銅較少，造價(jià)低。機(jī)用銅較少，造價(jià)低。 轉(zhuǎn)子裝有起動(dòng)繞組。轉(zhuǎn)子裝有起動(dòng)繞組。額定容量：按過勵(lì)時(shí)所能補(bǔ)償?shù)臒o功功率來確額定容量：按過勵(lì)時(shí)所能補(bǔ)償?shù)臒o功功率來確 定，容量主要受定、轉(zhuǎn)子

59、溫升的限定，容量主要受定、轉(zhuǎn)子溫升的限 制。制。2、同步補(bǔ)償機(jī)的額定容量和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、同步補(bǔ)償機(jī)的額定容量和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1、原理、原理 視為空載運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)，過勵(lì)時(shí)，視為空載運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)，過勵(lì)時(shí)，補(bǔ)償機(jī)從電網(wǎng)吸收超前無功電流，欠勵(lì)時(shí)，補(bǔ)償機(jī)從電網(wǎng)吸收超前無功電流，欠勵(lì)時(shí)，從電網(wǎng)吸收滯后的無功功率。從電網(wǎng)吸收滯后的無功功率。用于改善電網(wǎng)功率因數(shù)、不帶任何機(jī)械負(fù)載的同步電動(dòng)機(jī)。用于改善電網(wǎng)功率因數(shù)、不帶任何機(jī)械負(fù)載的同步電動(dòng)機(jī)。在電網(wǎng)受電端裝設(shè)補(bǔ)償機(jī)后在電網(wǎng)受電端裝設(shè)補(bǔ)償機(jī)后電網(wǎng)電流相量圖電網(wǎng)電流相量圖UIcIaI在電網(wǎng)受電端裝設(shè)補(bǔ)償機(jī)在電網(wǎng)受電端裝設(shè)補(bǔ)償機(jī)感感補(bǔ)補(bǔ)同步發(fā)電機(jī)同步發(fā)電機(jī)輸電線輸電

60、線IaIcIU例例 6-28、有一臺同步電動(dòng)機(jī)接到無窮大電網(wǎng)，電動(dòng)機(jī)在額定電壓下運(yùn)、有一臺同步電動(dòng)機(jī)接到無窮大電網(wǎng)，電動(dòng)機(jī)在額定電壓下運(yùn)行，已知電動(dòng)機(jī)的同步電抗行，已知電動(dòng)機(jī)的同步電抗 ，定子電流為額定電流，定子電流為額定電流時(shí)功率角時(shí)功率角 ，試求：，試求：（1）此時(shí)的）此時(shí)的 和和 ；（2）該勵(lì)磁下電動(dòng)機(jī)的過載能力；該勵(lì)磁下電動(dòng)機(jī)的過載能力；（3）在此負(fù)載轉(zhuǎn)矩下電動(dòng)機(jī)能保持同步運(yùn)行的最低）在此負(fù)載轉(zhuǎn)矩下電動(dòng)機(jī)能保持同步運(yùn)行的最低 ；（4）轉(zhuǎn)子失去勵(lì)磁時(shí)電動(dòng)機(jī)的最大電磁功率（標(biāo)么值）。轉(zhuǎn)子失去勵(lì)磁時(shí)電動(dòng)機(jī)的最大電磁功率（標(biāo)么值）。5080.,.qdXXoN250E0EcosaMqMMIRUI