同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性

同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性第一頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期二目錄第一節(jié)12第二節(jié)3第三節(jié)第二頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期二第9章同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性運(yùn)行特性：在轉(zhuǎn)速為n1恒定、負(fù)載功率因數(shù)cos不變時(shí)，定子端電壓U、負(fù)載電流I和勵(lì)磁電流If

三者之一保持為常數(shù)，其他兩個(gè)量之間的函數(shù)關(guān)系。空載特性：I＝0時(shí)，E0＝f(If)。短路特性：U＝0時(shí)，I＝f(If)。負(fù)載特性：I＝const時(shí)，U＝f(If)。電壓調(diào)整特性（外特性）：If＝const時(shí)，U＝f(I)。調(diào)整特性：U

＝const時(shí)，If

＝f(I)。第三頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期二9.1同步發(fā)電機(jī)空載特性、短路特性和同步電抗的測(cè)定空載特性E0＝f(If)由于鐵磁材料的磁滯效應(yīng)，勵(lì)磁電流If由零增至最大值和If由最大值減到零時(shí)，將測(cè)得2條特性：上升分支下降分支第四頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期二空載特性一般取下降分支作為空載特性。電壓最大值一般測(cè)到額定電壓的1.2～1.3倍。上升分支與下降分支差別不大線性段斜率差不多飽和段很接近第五頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期二空載特性電機(jī)的基本試驗(yàn)之一。能夠檢驗(yàn)：勵(lì)磁系統(tǒng)的工作情況電樞繞組聯(lián)結(jié)的正確性（三相對(duì)稱、相序）電機(jī)磁路飽和程度磁路過于飽和，勵(lì)磁繞組用銅量增加，電壓調(diào)節(jié)困難。磁路不飽和，鐵磁材料用量增加，負(fù)載運(yùn)行時(shí)電壓變化較大。第六頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期二短路特性發(fā)電機(jī)以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，定子繞組短接；改變勵(lì)磁電流If

，測(cè)量電樞繞組的短路電流Ik

與If

的關(guān)系曲線，就是短路特性Ik＝f(If)。短路特性是一條直線。測(cè)量短路特性的試驗(yàn)稱為短路試驗(yàn)，是電機(jī)的基本試驗(yàn)之一。第七頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期二短路特性利用同步電機(jī)（隱極）的電磁關(guān)系來分析短路特性。氣隙電動(dòng)勢(shì)E與電樞電流I成正比；故氣隙合成磁動(dòng)勢(shì)F與電樞電流I成正比。由于R和X都較小，所以

E較小，氣隙合成磁動(dòng)勢(shì)F也較小，因此磁路不飽和。U＝0第八頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期二短路特性時(shí)空相矢量圖忽略R電樞反應(yīng)性質(zhì)為直軸去磁。忽略R，則Ik∝If

F∝Ik

，F(xiàn)a

∝Ik

F＝Ff1

＋FaFf1

∝Ik

Ff1

∝If

第九頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期二短路特性短路試驗(yàn)時(shí)，電機(jī)磁路不飽和，可以采用電動(dòng)勢(shì)相量圖和等效電路進(jìn)行分析。（忽略R）第十頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期二短路特性用線性化后的氣隙線來得到空載電動(dòng)勢(shì)。通過空載試驗(yàn)和短路試驗(yàn)，可以求出同步電抗Xs。第十一頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期二短路特性對(duì)于凸極同步發(fā)電機(jī)，測(cè)量得到的是直軸同步電抗Xd

。忽略R，＝90。（E0從氣隙線上得到）第十二頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期二9.2同步發(fā)電機(jī)零功率因數(shù)負(fù)載特性和保梯電抗的測(cè)定零功率因數(shù)負(fù)載特性U＝f(If)：發(fā)電機(jī)帶純電感負(fù)載，保持負(fù)載電流為固定值，發(fā)電機(jī)端電壓U與勵(lì)磁電流If

的關(guān)系曲線。零功率因數(shù)負(fù)載特性就是cos＝0時(shí)的負(fù)載特性。測(cè)量此特性的目的是求電樞繞組漏電抗。試驗(yàn)中，發(fā)電機(jī)帶純電感負(fù)載，可以用電抗器、空載的變壓器或者將電機(jī)并入電網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)。第十三頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期二零功率因數(shù)負(fù)載特性電磁關(guān)系第十四頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期二零功率因數(shù)負(fù)載特性Faq＝0，E＝hk，U＝hm，km

＝IX

，mn＝kadFad

因電流I為常數(shù)，故mn、km的長(zhǎng)度為常數(shù)。第十五頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期二零功率因數(shù)負(fù)載特性qm的長(zhǎng)度為產(chǎn)生E

的磁動(dòng)勢(shì)(Ff

－kadFad

)。ql的長(zhǎng)度為產(chǎn)生U的磁動(dòng)勢(shì)；因有IX

，磁動(dòng)勢(shì)需增加ml。第十六頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期二零功率因數(shù)負(fù)載特性零功率因數(shù)負(fù)載特性與空載特性之間始終存在直角三角形kmn。I一定時(shí)，mn、km長(zhǎng)度均為常數(shù)。l1m＞l2m＞l3m，因?yàn)榇怕返娘柡统潭仍黾?。kl3與氣隙線重合。點(diǎn)n

也是短路特性上的一點(diǎn)。第十七頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期二零功率因數(shù)負(fù)載特性利用空載特性和零功率因數(shù)負(fù)載特性，求定子漏電抗X利用三角形kl3n。kl3與氣隙線平行。點(diǎn)n

選在比較飽和的地方（通常選在額定電壓下）。點(diǎn)n

也是短路特性上的一點(diǎn)。第十八頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期二保梯電抗試驗(yàn)測(cè)量的曲線比理論的零功率因數(shù)曲線在電壓高的時(shí)候要低。實(shí)際測(cè)出的漏電抗要比理論計(jì)算值大一些。這樣測(cè)出的稍大的漏電抗稱為保梯電抗，用Xp

表示。第十九頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期二保梯電抗Xp＞X的原因零功率因數(shù)負(fù)載試驗(yàn)時(shí)的勵(lì)磁電流If

比正常負(fù)載運(yùn)行時(shí)的大，轉(zhuǎn)子漏磁通較大，使轉(zhuǎn)子磁極的飽和程度較高。要得到同樣的氣隙磁通，在試驗(yàn)時(shí)必須加比點(diǎn)n處更大的勵(lì)磁。第二十頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期二9.3同步發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)整特性和調(diào)整特性電壓調(diào)整特性在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速保持為同步轉(zhuǎn)速，勵(lì)磁電流

If和負(fù)載功率因數(shù)cos

為常數(shù)時(shí)，改變負(fù)載電流

I

，端電壓U的變化曲線。電壓調(diào)整特性反映負(fù)載性質(zhì)不同時(shí)，端電壓隨負(fù)載大小變化而變化的情況。第二十一頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期二電壓調(diào)整特性同步發(fā)電機(jī)的額定功率因數(shù)一般為0.8～0.9，是電機(jī)設(shè)計(jì)的依據(jù)。由電壓調(diào)整特性可求出電壓調(diào)整率U

。發(fā)電機(jī)帶負(fù)載后，端電壓發(fā)生變化的原因電樞繞組電阻、漏電抗上的壓降，影響較??；電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢(shì)的影響，影響較大。負(fù)載性質(zhì)不同時(shí)，電樞反應(yīng)的性質(zhì)不同，有增磁的，有去磁的，對(duì)端電壓的影響也不同。第二十二頁，共二十四頁，編輯于2023年，星期二負(fù)載性質(zhì)對(duì)端電壓的影響純電阻負(fù)載電樞反應(yīng)性質(zhì)是去磁的電壓降低純電感負(fù)載電樞反應(yīng)性質(zhì)是去磁的電壓降低較大純電容負(fù)載電樞反應(yīng)性質(zhì)是增磁的電壓升高第二十三頁，共二十四頁，編