1、第6章 同步電機(jī)6.1 同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)6.2 空載和負(fù)載時(shí)同步發(fā)電機(jī)的磁場6.3 隱極同步發(fā)電機(jī)的電壓方程、相量圖和 等效電路6.4 凸極同步發(fā)電機(jī)的電壓方程、相量圖同步發(fā)電機(jī)的電磁關(guān)系和分析方法第9章 同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性第10章 同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行第11章 同步電動機(jī)同步發(fā)電機(jī)的基本工作原理大小：頻率： 勵磁繞組通入直流電流后建立恒定磁場，原動機(jī)拖動轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速 旋轉(zhuǎn)時(shí)，其磁場切割定子繞組而感應(yīng)交流電動勢 . 相序：由轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向決定。波形：由 可知，波形取決于 的空間分布。U2U1W2V1W1V2發(fā)電機(jī)的物理過程可用圖示表示旋轉(zhuǎn)示意圖1旋轉(zhuǎn)示意圖2 現(xiàn)代社會中的交流電能幾乎全

2、部由同步發(fā)電機(jī)產(chǎn)生。如汽輪發(fā)電機(jī)（火電和核電）和水輪發(fā)電機(jī)（水電站）單機(jī)容量均已超過100萬KW 同步電動機(jī)主要驅(qū)動一些不要求調(diào)速的大功率生產(chǎn)機(jī)械。 調(diào)相機(jī)實(shí)際是并聯(lián)在電網(wǎng)上空轉(zhuǎn)的同步發(fā)電機(jī)。對電網(wǎng)的無功功率進(jìn)行調(diào)節(jié) 同步電機(jī)是交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的一種,因其轉(zhuǎn)速恒等于同步速機(jī)時(shí)得名。同步電機(jī)主要用作發(fā)電機(jī)，也可用作電動機(jī)和補(bǔ)償機(jī)。6.1 同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài) 按運(yùn)行方式，同步電機(jī)分發(fā)電機(jī)、電動機(jī)和補(bǔ)償機(jī)。按結(jié)構(gòu)型式，同步電機(jī)分旋轉(zhuǎn)電樞式和旋轉(zhuǎn)磁極式。旋轉(zhuǎn)磁極式同步電機(jī)按磁極形狀，又分隱極式和凸極式兩種。按原動機(jī)類別,同步電機(jī)分為汽輪發(fā)電機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)和柴油發(fā)電機(jī)等。汽輪發(fā)電機(jī)一般作成隱極式，

3、現(xiàn)代汽輪發(fā)電機(jī)均為2極，轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分鐘，水輪發(fā)電機(jī)采用凸極式，極數(shù)多，轉(zhuǎn)速低。同步電動機(jī)、柴油發(fā)電機(jī)和補(bǔ)償機(jī)一般作成凸極式。同步電機(jī)旋轉(zhuǎn)電樞式 旋轉(zhuǎn)磁極式 隱極式（Salient-pole） 凸極式（Cylindrical-Rotor） 1同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同,可分為隱極同步電機(jī)和凸極同步電機(jī)隱極同步電機(jī)（汽輪發(fā)電機(jī)）定子鐵心：硅鋼片疊成。機(jī)座：鋼板焊接面成，有足夠的強(qiáng)度和鋼度。電樞繞組：三相對稱繞組銅線制成定子(電樞)轉(zhuǎn)子鐵心：采用整塊的含鉻、鎳和鉬的合金鋼鍛成護(hù)環(huán)：保護(hù)勵磁繞組受離心力時(shí)不甩出勵磁繞組：銅線制成滑環(huán)：引勵磁電流經(jīng)電刷、滑環(huán)進(jìn)入勵磁繞組中心環(huán)：支持護(hù)環(huán)，

4、阻止勵磁繞組軸向移動轉(zhuǎn)子機(jī)械端口轉(zhuǎn)子定子繞組定子鐵心電端口ABC返回汽輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)返回汽輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)定子鐵心返回汽輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)返回汽輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)汽輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)返回國產(chǎn)300MW汽輪發(fā)電機(jī)汽輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)引進(jìn)600MW汽輪發(fā)電機(jī)汽輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)國產(chǎn)200MW汽輪發(fā)電機(jī)定子鐵心汽輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)國產(chǎn)200MW汽輪發(fā)電機(jī)定子汽輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)(1)立式水輪發(fā)電機(jī)(2)臥式水輪發(fā)電機(jī)水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)10000kW水輪機(jī)轉(zhuǎn)子現(xiàn)場運(yùn)行的水輪發(fā)電機(jī)水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)2 同步電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)發(fā)電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能 電動機(jī)把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能補(bǔ)償機(jī)沒有有功功率的轉(zhuǎn)換，只發(fā)出或吸 收無功功率 同步

5、電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，主要取決于定子合成磁場與轉(zhuǎn)子主磁場之間的夾角，稱為功率角 3 同步電機(jī)的勵磁方式直流勵磁機(jī)勵磁直流勵磁機(jī)通常與同步發(fā)電機(jī) 同軸，采用并勵或他勵接法。整流器勵磁靜止式旋轉(zhuǎn)式分為電勵磁方式和永磁勵磁方式 直流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生直流電通過集電環(huán)和電刷加到同步機(jī)的勵磁繞組，換向器易產(chǎn)生火花現(xiàn)已經(jīng)被永磁勵磁方式和整流器的勵磁方式取代。 交流勵磁機(jī)靜止整流器勵磁方式產(chǎn)生直流電通過集電環(huán)和電刷加到同步機(jī)的勵磁繞組，轉(zhuǎn)軸長度增長，軸的剛度的穩(wěn)定性受影響。 自勵靜止整流器勵磁方式在發(fā)電機(jī)的出線端接勵磁變壓器，然后在經(jīng)整流器產(chǎn)生直流電通過集電環(huán)和電刷加到同步機(jī)的勵磁繞組，在大型發(fā)電機(jī)中應(yīng)用非常廣泛。 旋轉(zhuǎn)整

6、流器（無刷）勵磁方式。永磁勵磁方式，特別是一些高速運(yùn)行電機(jī)。常用的：直流勵磁機(jī)、交流勵磁機(jī)、靜止整流器勵磁、旋轉(zhuǎn)整流器勵磁4 同步電機(jī)的額定值對同步發(fā)電機(jī)額定值之間關(guān)系為：額定運(yùn)行時(shí)加在三相定子繞組上的線電壓。 指電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)，輸出功率的保證值。同步發(fā)電機(jī)是指輸出的額定視在功率或有功功率，單位是KVA或KW。電動機(jī)額定容量是指額定條件下轉(zhuǎn)軸上輸出的機(jī)械功率，單位是KW。調(diào)相機(jī)用KVA或Kvar表示。在額定運(yùn)行狀態(tài)下三相定子繞組的線電流. 空載運(yùn)行時(shí)，同步電機(jī)內(nèi)僅有由勵磁電流所建立的主極磁場。表示一臺四極電機(jī)空載時(shí)的磁通示意圖。從圖可見，主極磁通分成主磁通0和漏磁通f兩部分，前者通過氣隙并與定

7、子繞組相交鏈，后者不通過氣隙，僅與勵磁繞組相交鏈。主磁通所經(jīng)過的主磁路包括空氣隙電樞 齒、電樞軛、磁極極身和轉(zhuǎn)子軛等五部分。6.2 空載和負(fù)載時(shí)同步發(fā)電機(jī)的磁場一、空載運(yùn)行二、對稱負(fù)載時(shí)的電樞反應(yīng) 電樞磁動勢的基波在氣隙中所產(chǎn)生的磁場就稱為電樞反應(yīng)。電樞反應(yīng)的性質(zhì)(增磁、去磁或交磁)取決于電樞磁動勢和主磁場在空間的相對位置。分析表明，此相對位置取決于激磁電動勢E0和扭載電流I之間的相角差0(0稱為內(nèi)功率因數(shù)角)。下面分成兩種情況來分析6.2 空載和負(fù)載時(shí)同步發(fā)電機(jī)的磁場a) 定子繞組電動勢、電流和磁動勢的空間矢量圖b) 時(shí)間矢量圖c) 時(shí)-空統(tǒng)一矢量圖d)氣隙合成磁場與主磁場的相對位置 a)

8、滯后于 時(shí)的空間矢量圖 b) 滯后 時(shí)的時(shí)-空統(tǒng)一矢量圖 c) 超前 時(shí)得時(shí)-空統(tǒng)一矢量圖返回同步發(fā)電機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí)物理量的關(guān)系：一、不考慮磁飽和時(shí)6.3 隱極同步發(fā)電機(jī)的電壓方程、相量圖和等效電路 在時(shí)間相位上， 滯后于 以90電角度，若不計(jì)定子鐵耗, 與 同相位，則 將滯后于 以90電角度于是 亦可寫成負(fù)電抗壓降的形式，即 采用發(fā)電機(jī)慣例，以輸出電流作為電樞電流的正方向時(shí)，電樞的電壓方程為 因?yàn)殡姌蟹磻?yīng)電動勢Ea正比于電樞反應(yīng)磁通a不計(jì)磁飽和時(shí)，a又正比于電樞磁動勢Fa和電樞電流I，即 (65) (66) 將式(66)代人式(65)，可得 (67) 式中，Xs稱為隱極同步電機(jī)的同步電抗，Xs

9、=Xa+X，它是對稱穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)表征電樞反應(yīng)和電樞漏磁這兩個(gè)效應(yīng)的一個(gè)綜合參數(shù)。不計(jì)飽和時(shí)，Xs是一個(gè)常值。 圖615a和b表示與式(65)和式(67)相對應(yīng)的相量圖，圖615c表示與式(67)相應(yīng)的等效電路。從圖615c可以看出，隱極同步發(fā)電機(jī)的等效電路由激磁電動勢和同步阻抗Ra+jXs串聯(lián)組成，其中E0表示主磁場的作用，Xs表示電樞反應(yīng)和電樞漏磁場的作用。 考慮磁飽和時(shí)，由于磁路的非線性，疊加原理不再適用。此時(shí)，應(yīng)先求出作用在主磁路上的合成磁動勢F，然后利用電機(jī)的磁化曲線 (空載曲線) 求出負(fù)載時(shí)的氣隙磁通 及相應(yīng)的氣隙電動勢 。二、考慮磁飽和時(shí) 再從氣隙電動勢 減去電樞繞組的電阻和漏抗壓降

10、，使得電樞的端電壓 ，即 相應(yīng)的矢量圖、相量圖和FE間的關(guān)系如圖616a和616b所示。圖6-16a中既有電動勢相量，又有磁動勢矢量。故稱為電動勢磁動勢圖。或返回 考慮到凸極電機(jī)氣隙的不均勻性，把電樞反應(yīng)分成直軸和交軸電樞反應(yīng)分別來處理的方法，就稱為雙反應(yīng)理論。 凸極同步電機(jī)的氣隙是不均勻的，極面下氣隙較小，兩極之間氣隙較大，故直軸下單位面積的氣隙磁導(dǎo)d (d0d) 要比交軸下單位面積的氣隙磁導(dǎo)q (q0q) 大很多， 當(dāng)正弦分布的電樞磁動勢作用在直軸上時(shí)，由于d較大，故在一定大小的磁動勢下，直軸基波磁場的幅值Bad1相對較大。一、雙反應(yīng)理論6.4 凸極同步發(fā)電機(jī)的電壓方程和相量圖 不考慮磁飽

11、和時(shí)同步發(fā)電機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí)物理量的關(guān)系：二、凸極同步發(fā)電機(jī)的電壓方程和相量圖6.4 凸極同步發(fā)電機(jī)的電壓方程和相量圖 從氣隙電動勢云減去電樞繞組的電阻和漏抗壓降，便得電樞的端電壓。采用發(fā)電機(jī)慣例，電樞的電壓方程為：， 不計(jì)磁飽和時(shí) 和 可以用相應(yīng)的負(fù)電抗壓降來表示將式(6-10)代入式(6-9)，并考慮 ，可得 式中，Xd和Xq分別稱為直軸同步電抗和交軸同步電抗，它們是表征對稱穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)電樞漏磁和直軸或交軸電樞反應(yīng)的一個(gè)綜合參數(shù)。上式就是凸極同步發(fā)電機(jī)的電壓方程。圖6-19表示與上式相對應(yīng)的相量圖。 引入虛擬電動勢 ，使 可得6-12 由式6-12相量圖如圖6-20所示。由圖6-20不難確定 由

12、式6-12可得凸極同步發(fā)電機(jī)的等效電路，如圖6-21所示。 三、直軸和交軸同步電抗的意義 由于電抗與繞組匝數(shù)的平方和所經(jīng)磁路的磁導(dǎo)成正比，所以 所示。對于凸極電機(jī)，由于直軸下的氣隙較交軸下小， ，所以XadXaq，因此在凸極同步電機(jī)中，XdXq。 對于隱極電機(jī)，由于氣隙是均勻的，故XdXqXs 返回同步發(fā)電機(jī)的基本工作原理大?。侯l率： 勵磁繞組通入直流電流后建立恒定磁場，原動機(jī)拖動轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速 旋轉(zhuǎn)時(shí)，其磁場切割定子繞組而感應(yīng)交流電動勢 . 相序：由轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向決定。波形：由 可知，波形取決于 的空間分布。U2U1W2V1W1V2發(fā)電機(jī)的物理過程可用圖示表示旋轉(zhuǎn)示意圖1旋轉(zhuǎn)示意圖28.1 同步發(fā)電

13、機(jī)的空載運(yùn)行同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子由原動機(jī)拖動到同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子繞組通以恒定的直流勵磁電流，定子電樞繞組開路，這種運(yùn)行狀態(tài)，稱為同步發(fā)電機(jī)的空載運(yùn)行。勵磁電流If單獨(dú)建立的勵磁磁動勢Ff產(chǎn)生的主、漏磁通。主、漏磁通均隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，在氣隙中形成旋轉(zhuǎn)磁場。主磁通交鏈電樞繞組，在電樞繞組中感應(yīng)電動勢； 漏磁通不交鏈電樞繞組，不在電樞繞組中感應(yīng)電動勢，不參與定、轉(zhuǎn)子之間的能量轉(zhuǎn)換. 空載時(shí)電磁關(guān)系：空載特性：空載電動勢 大小：空載特性曲線：氣隙線時(shí)空相矢量圖時(shí)間相量E和空間相量F和B一電樞反應(yīng)電樞反應(yīng): 電樞磁通勢的基波在氣隙中使氣隙磁通的大小及位置均發(fā)生變化, 這種影響稱為電樞反應(yīng).8.2 同步發(fā)電機(jī)負(fù)載時(shí)電樞

14、反應(yīng)電樞反應(yīng)的性質(zhì)，取決于電樞磁動勢基波 和勵磁磁動勢基波 之間的相對位置，即與空載電動勢 和電樞電流 之間的夾角 有關(guān).勵磁磁勢和電樞磁勢的區(qū)別基波波形大小位置轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向勵磁磁動勢正弦波恒定，由勵磁電流決定由轉(zhuǎn)子位置決定由原動機(jī)的轉(zhuǎn)速決定由原動機(jī)決定電樞反應(yīng)磁動勢正弦波恒定，由電樞電流決定由電流瞬時(shí)值決定由磁極對數(shù)和電流頻率決定由電流相序決定準(zhǔn)備工作 三個(gè)角 四個(gè)軸 1 時(shí)的電樞反應(yīng)d軸q軸 A軸AX ZBCYNSC軸B軸電樞反應(yīng)性質(zhì)：交軸電樞反應(yīng)空載電動勢 和電樞電流 同相位.d軸q軸 A軸AX ZB CYNSC軸V軸2 時(shí)的電樞反應(yīng)空載電動勢 超前電樞電流 電樞反應(yīng)性質(zhì)：直軸去磁電樞反應(yīng)d

15、軸q軸 A軸A X ZBCYNSC軸B軸3 時(shí)的電樞反應(yīng)空載電動勢 滯后電樞電流 電樞反應(yīng)性質(zhì)：直軸助磁電樞反應(yīng)d軸q軸 A軸AX ZBCYNSC軸B軸4 一般情況下的電樞反應(yīng)空載電動勢 超前電樞電流 角, 電樞反應(yīng)性質(zhì)：既有交軸,還有直軸去磁電樞反應(yīng)此種情況下-直軸分量-交軸分量-直軸分量電流產(chǎn)生的合成磁動勢-交軸分量電流產(chǎn)生的合成磁動勢一般情況下的電樞反應(yīng)小結(jié)上升下降 上升下降下降下降不變不變下降R、C增強(qiáng)交軸直軸助磁d、q軸R、L削弱交軸直軸去磁d、q軸C增強(qiáng)直軸助磁d軸L削弱直軸去磁d軸R波形畸變交軸q軸 負(fù)載性質(zhì)對電機(jī)的影響電樞反應(yīng)性質(zhì)記作夾角 位置二、電磁轉(zhuǎn)矩 同步發(fā)電機(jī)帶上負(fù)載后

16、，電樞電流建立電樞反應(yīng)磁場，它與勵磁電流作用產(chǎn)生電磁力，在某些情況下形成電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。 輸出的有功功率越大，有功分量電流就越大，交軸電樞反應(yīng)越強(qiáng)，電磁轉(zhuǎn)矩越大，為了保持電機(jī)的轉(zhuǎn)速不變，要求原動機(jī)輸入更大的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)有功功率。1.有功電流產(chǎn)生電磁力,形成電磁轉(zhuǎn)矩當(dāng)發(fā)電機(jī)帶有功負(fù)載(阻性負(fù)載)時(shí),可以近似認(rèn)為即，電樞繞組流過有功電流時(shí),產(chǎn)生交軸電樞反應(yīng)磁場。勵磁繞組載流體在該磁場作用產(chǎn)生電磁力，并形成制動性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩。2.無功電流產(chǎn)生電磁力但不形成轉(zhuǎn)矩 說明發(fā)電機(jī)帶感性(或容性)無功負(fù)載時(shí),不需要原動機(jī)增加能量。 但是直軸去磁（或助磁）電樞反應(yīng)對氣隙磁場有去磁（或助磁）作用，致使

17、發(fā)電機(jī)端電壓下降（或上升）。為維持電壓恒定，勵磁電流需要相應(yīng)增加（或減?。┱{(diào)節(jié)無功功率。發(fā)電機(jī)帶電感或電容負(fù)載(無功負(fù)載)時(shí),可以認(rèn)為產(chǎn)生直軸去磁(或助磁)電樞反應(yīng)磁場。勵磁繞組載流體在該磁場作用產(chǎn)生電磁力，但不形成電磁轉(zhuǎn)矩。有功電流產(chǎn)生電磁力，并形成電磁轉(zhuǎn)矩?zé)o功電流產(chǎn)生電磁力，不形成電磁轉(zhuǎn)矩當(dāng)忽略電機(jī)本身參數(shù), =00, 有功電流產(chǎn)生電磁力, 并形成電磁轉(zhuǎn)矩Temn1Tem=900, 無功電流產(chǎn)生電磁力, 不形成電磁轉(zhuǎn)矩 n1nadIfAZBXCYNS隱極(Cylindrical-rotor)發(fā)電機(jī)的電磁過程:不考慮磁飽和8.3 隱極同步發(fā)電機(jī)的時(shí)空相矢量圖和相量圖隱極發(fā)電機(jī)的電勢方程式其中

18、同步電抗的物理意義：表征地對稱負(fù)載下單位電樞電流三相聯(lián)合產(chǎn)生的電樞總磁場在電樞每相繞組中感應(yīng)電勢簡化方程式隱極發(fā)電機(jī)的等效電路：RXs只要去掉 R 即可得到簡化等效電路隱極發(fā)電機(jī)的相量圖已知發(fā)電機(jī)的端電壓、負(fù)載電流和功率因數(shù)cos及參數(shù)R 、xs當(dāng)功率因數(shù)cos 滯后時(shí)的相量圖8.4 凸極同步發(fā)電機(jī)的雙反應(yīng)理論和相量圖1. 凸極(Salient-pole)同步發(fā)電機(jī)的雙反應(yīng)理論雙反應(yīng)理論（布朗戴爾雙反應(yīng)法） 在磁路不飽和的條件下采用疊加定理，先把電樞磁動勢Fa分解為兩個(gè)磁動勢：一個(gè)作用在直軸上，叫直軸電樞反應(yīng)磁動勢Fad，一個(gè)作用在交軸上，稱交軸電樞反應(yīng)磁動勢Faq，兩者分別產(chǎn)生與其相位相同的

19、直、交軸基波氣隙磁通密度，分別在繞組中產(chǎn)生電樞反應(yīng)磁動勢Ead和Eaq，在加上基波勵磁磁動勢Ff1產(chǎn)生空載電動勢E0。三者疊加就得到氣隙磁動勢2. 凸極同步發(fā)電機(jī)的電動勢方程和相量圖凸極同步發(fā)電機(jī)的電動勢方程電磁關(guān)系：不計(jì)磁路飽和時(shí)有下列關(guān)系由于且令-直軸同步電抗-交軸同步電抗則電動勢平衡方程分別表征在對稱負(fù)載下，單位直軸或交軸三相電流產(chǎn)生的總電樞磁場在電樞每一相繞組中感應(yīng)的電動勢。若正方向按圖規(guī)定，則有代入得到凸極發(fā)電機(jī)的電動勢方程或注意：方程式中的電壓、電動勢和電流均為相值。凸極同步發(fā)電機(jī)的相量圖作圖步驟若內(nèi)功率因數(shù)角不知，可從以下公式求取9.1 同步發(fā)電機(jī)特性、短路特性及同步電抗的測定1

20、.空載特性定義： 空載特性是發(fā)電機(jī)的基本特性之一。它一方面表征了磁路的飽和情況，另一方面把它和短路特性、零功率因數(shù)負(fù)載特性配合，可確定電機(jī)的基本參數(shù)、額定勵磁電流和電壓變化率等。 實(shí)際生產(chǎn)中，它還可以檢查三相電樞繞組的對稱性、匝間短路、判斷勵磁繞組和定子鐵心有無故障等。 第九章 同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性定義：短路時(shí)的等效電路2.短路特性短路時(shí),電樞反應(yīng)為直軸去磁氣隙電動勢很小,感應(yīng)氣隙電動勢的氣隙磁通量很小,所以磁路不飽和.所以短路特性是一條過原點(diǎn)的直線.此時(shí)是常數(shù),有先短路后勵磁，短路電流小3.同步電抗的求取隱極發(fā)電機(jī)三相繞組短路電流時(shí)電壓方程式忽略電阻R時(shí)如果已知漏電抗，則電樞反應(yīng)電抗為3.同

21、步電抗的求取短路時(shí)Iq=0，Id=Ik求xd不飽和值時(shí),首先給定一勵磁電流If，在空載特性的不飽和段或氣隙線上確定對應(yīng)If的E0值，然后在短路特性曲線上確定對應(yīng)If的短路電流Ik的值,則 求取xd飽和值時(shí)，首先在空載特性上取對應(yīng)額定電壓UN的勵磁電流If0，再從短路特性上取出對應(yīng)If0的短路電流Ik，則 交軸同步電抗 凸極發(fā)電機(jī)1.負(fù)載特性2.零功率因數(shù)負(fù)載特性：功率因數(shù)為零時(shí)的負(fù)載特性目的：求電樞繞組的漏電抗 9.2 同步發(fā)電機(jī)的零功率因數(shù)負(fù)載特性和保梯電抗的測定IfE0U氣隙線空載特性試驗(yàn)曲線取額定點(diǎn)n,取與橫軸兩線的距離到L3處,作氣隙線的平行線交空載特性與K點(diǎn),過K點(diǎn)作垂線交m.km即

22、為對應(yīng)漏電抗電動勢nL3km9.3 同步發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)整特性和調(diào)整特性定義：1.同步發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)整特性即外特性 當(dāng)發(fā)電機(jī)帶阻性和感性負(fù)載時(shí)，外特性是下降的，原因是電樞反應(yīng)的去磁作用和電樞漏阻抗產(chǎn)生了電壓降；帶容性負(fù)載時(shí)且（發(fā)電機(jī)負(fù)載的容抗大于同步電抗）時(shí)，外特性是上升的，原因是電樞反應(yīng)的助磁作用和容性電流在漏抗上的壓降。 為了在不同功率因數(shù)下時(shí)能得到額定電壓，感性負(fù)載時(shí)要增大勵磁電流，容性負(fù)載時(shí)應(yīng)減小勵磁電流。 2.調(diào)節(jié)特性 在感性和阻性負(fù)載時(shí)，隨著負(fù)載電流的增加，必須增加勵磁電流，補(bǔ)償電樞反應(yīng)的去磁作用和漏阻抗壓降，保持端電壓恒定；對容性負(fù)載，隨著負(fù)載電流的增加，必須減小勵磁電流。 在功率

23、因數(shù)一定情況下,根據(jù)調(diào)整特性曲線,可確定在負(fù)載變化范圍內(nèi),維持電壓不變所需的勵磁電流的變化范圍。運(yùn)行人員可利用調(diào)整特性曲線,使系統(tǒng)中無功功率的分配更合理一些。并聯(lián)運(yùn)行的含義第10章 同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行1、提高供電的可靠性；2、提高供電的經(jīng)濟(jì)性；3、提高電能的質(zhì)量。無窮大電網(wǎng)的含義 將兩臺或更多臺發(fā)電機(jī)分別接在電力系統(tǒng)對應(yīng)母線上，或通過變壓器、輸電線接在電力系統(tǒng)的公共母線上，共同向負(fù)荷供電.并聯(lián)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)并列方法1.準(zhǔn)同步法2.自同步法10.1同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)合閘方法和條件準(zhǔn)同期并列的條件1.待并發(fā)電機(jī)的電壓與電網(wǎng)電壓大小相等；2.待并發(fā)電機(jī)電壓相位與電網(wǎng)電壓相位相同；3.待并發(fā)電機(jī)電壓頻率與電

24、網(wǎng)電壓頻率相同； 4.待并發(fā)電機(jī)的相序與電網(wǎng)的相序相同。 上述條件（4）一般在安裝發(fā)電機(jī)時(shí)，根據(jù)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)向確定了發(fā)電機(jī)的相序而滿足，因此運(yùn)行人員在并列時(shí)只需調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)使其滿足其它三個(gè)條件即可。 不滿足任一條件的并列稱為非同期并列，將對電機(jī)產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。重點(diǎn)內(nèi)容條件不滿足時(shí)對電機(jī)的影響1、電機(jī)和電網(wǎng)之間有環(huán)流，定子繞組端部受力變形。2、產(chǎn)生拍振電流和電壓，引起電機(jī)內(nèi)功率振蕩。3、電機(jī)和電網(wǎng)之間有高次諧波環(huán)流，增加損耗，溫度升高，效率降低。4、電網(wǎng)和電機(jī)之間存在巨大的電位差而產(chǎn)生無法消除的環(huán)流，危害電機(jī)安全運(yùn)行。1. 電壓大小不等此時(shí),S兩端有電位差 在電位差的作用下發(fā)電機(jī)產(chǎn)生沖擊電流，即 沖

25、擊電流為無功分量，不會加重原動機(jī)的負(fù)擔(dān)，但會在電樞繞組中產(chǎn)生很大的沖擊力，使電樞繞組端部受沖擊力的作用而變形。由于xd 很小，所以即使U不大，沖擊電流也會很大 電網(wǎng)2. 相位不同此時(shí),ab兩端有電位差 電位差可達(dá)發(fā)電機(jī)電壓的兩倍，若此時(shí)并列，會產(chǎn)生很大的沖擊電流，發(fā)電機(jī)會因遭受巨大的沖擊力而損壞。沖擊電流的影響 1)電樞繞組端部受力變形; 2)轉(zhuǎn)軸上受沖擊轉(zhuǎn)矩的作用,使機(jī)軸扭曲變形; 3)電樞繞組發(fā)熱.3. 頻率不同轉(zhuǎn)軸上時(shí)而產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩、時(shí)而產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，結(jié)果是電機(jī)振動。拍振電流使電樞繞組端部受力變形，使電樞繞組發(fā)熱。4. 相序不同 發(fā)電機(jī)實(shí)際并列時(shí)，除了相序必須一致外，其它條件允許有一定的

26、偏差，如U不超過10%，相位差不超過10%，頻率偏差不超過0.2%0.5%（0.10.25Hz)。二、自同期法 相序正確前提下，起動未加勵磁的發(fā)電機(jī)，當(dāng)其轉(zhuǎn)速接近同步速時(shí)，合上同步開關(guān)，將發(fā)電機(jī)并網(wǎng)，然后加上發(fā)電機(jī)勵磁將發(fā)電機(jī)牽入同步。并網(wǎng)前，勵磁繞組需經(jīng)限流電阻閉合。并列時(shí)會較大有沖擊電流和轉(zhuǎn)矩,一般用于緊急狀態(tài)下的并列操作.相序不同的發(fā)電機(jī)不能并列，因?yàn)榇藭r(shí) 和 恒差 ， 恒等于 ，它將產(chǎn)巨大的沖擊電流危害電機(jī)及系統(tǒng)。10.2 同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行分析1.調(diào)節(jié)勵磁電流增大勵磁電流，F(xiàn)f1變大,E0相位不變幅值變大，U不變，發(fā)電機(jī)輸出滯后的無功功率，產(chǎn)生去磁作用。反之合閘后減少If，則產(chǎn)生增

27、磁的電樞反應(yīng)。 發(fā)電機(jī)的勵磁電流只能產(chǎn)生超前或滯后的純無功電流。不能產(chǎn)生有功功率 發(fā)電機(jī)并網(wǎng)前的電壓不等其它都相等，在合閘時(shí)。除產(chǎn)生沖擊電流，還會產(chǎn)生無功電流，向電網(wǎng)輸功功率。2.調(diào)節(jié)原動機(jī)的轉(zhuǎn)矩 通過調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的汽門，水輪機(jī)的水門，內(nèi)燃機(jī)的油門實(shí)現(xiàn)。 當(dāng)并聯(lián)在電網(wǎng)上的某一臺發(fā)電機(jī)拖動轉(zhuǎn)矩增加時(shí)，其轉(zhuǎn)子就往前移。使得基波磁動勢超前于氣隙磁通密度的角度增加，產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)增加，使其與其它并聯(lián)的發(fā)電機(jī)同步運(yùn)行不失步。有功功率平衡輸入功率P1機(jī)械損耗pmec附加損耗pad鐵損pFe電磁功率Pem定子銅損pcu1輸出功率P2可得轉(zhuǎn)矩平衡方程為或 上式說明，電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，驅(qū)動性質(zhì)的原動機(jī)轉(zhuǎn)矩與制

28、動性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩和空載轉(zhuǎn)矩之和平衡。在 兩邊除以1.同步發(fā)電機(jī)功角特性 并聯(lián)于無窮大電網(wǎng)的同步發(fā)電機(jī)，當(dāng)電網(wǎng)電壓和頻率一定、參數(shù)（ )為常數(shù)、空載電動勢 不變（即 不變）時(shí)， 為有功功率功角特性。凸極電機(jī)：隱極電機(jī)為了分析方便，假定1）發(fā)電機(jī)并聯(lián)于無窮大電網(wǎng)；2）發(fā)電機(jī)磁路不飽和；3）忽略電樞繞組電阻。根據(jù)發(fā)電機(jī)的相量圖，可以推導(dǎo)得發(fā)電機(jī)的有功功率功角特性10.3 有功功率調(diào)節(jié)和靜態(tài)穩(wěn)定水輪發(fā)電機(jī)的有功功率功角特性分兩部分:附加電磁功率的特點(diǎn):-基本電磁功率又稱勵磁電磁功率，由勵磁電流在氣隙磁場中受電磁力引起的-附加電磁功率又稱凸極電磁功率汽輪發(fā)電機(jī)的功角特性曲線汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率功角特性的

29、特點(diǎn)功角的雙重物理意義（1）是電動勢 和電壓 間的時(shí)間相位角;或稱是勵磁磁動勢 和合成磁動勢 間的空間夾角。（2）是感應(yīng)電動勢 的主磁通和產(chǎn)生電壓 的定子等效合成磁通之間的夾角。用圖示功角的雙重物理意義 因有原動機(jī)的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩克服定子合成磁極的制動轉(zhuǎn)矩而作功,實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換,將由原動機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔茌敵觥?功角是研究同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的一個(gè)重要參數(shù)，它不僅決定發(fā)電機(jī)輸出有功功率的大小，而且還反映發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的相對空間位置，它把同步電機(jī)的電磁關(guān)系和機(jī)械運(yùn)動緊密聯(lián)系起來。定子NS定子NS2.有功功率調(diào)節(jié) 發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行時(shí)，原動機(jī)輸入的功率用來平衡各種損耗，此時(shí) ，定、轉(zhuǎn)子磁極軸線重合，它們之間只有徑向力而無切向力，所以 ，在功角特性的0點(diǎn)上。 可見，并聯(lián)于無窮大電網(wǎng)的同步發(fā)電機(jī)要調(diào)節(jié)有功功率輸出，只需調(diào)節(jié)原動轉(zhuǎn)矩。在功率極限角范圍內(nèi)，輸入轉(zhuǎn)矩越大，有功功率輸出就越大。3.同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性靜態(tài)穩(wěn)定：指并聯(lián)在電網(wǎng)上穩(wěn)定運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)，當(dāng)受電網(wǎng)或原動機(jī)方面某些微小擾動時(shí)，能在這種干擾消失后，繼續(xù)保持原來穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的能力。在a點(diǎn)運(yùn)行時(shí)電機(jī)具有靜態(tài)穩(wěn)定的能力。若干擾使功角增大到a點(diǎn)干擾使功角減小時(shí)，有同樣結(jié)論。所以a點(diǎn)稱為穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。而b點(diǎn)為不穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)，分析略。Pem和