同步電機-同步發(fā)電機的基本電磁關系

1、基本概念基本概念空載運行：空載運行：同步發(fā)電機被原動機拖到同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子同步發(fā)電機被原動機拖到同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子繞組通入直流勵磁電流而電樞繞組開路，這種運行狀繞組通入直流勵磁電流而電樞繞組開路，這種運行狀態(tài)稱為空載運行或無載運行態(tài)稱為空載運行或無載運行 。勵磁磁動勢：同步勵磁磁動勢：同步發(fā)電機空載運行時電樞電流為零，發(fā)電機空載運行時電樞電流為零，電機氣隙中只有轉(zhuǎn)子勵磁電流電機氣隙中只有轉(zhuǎn)子勵磁電流 if 產(chǎn)生產(chǎn)生的磁動勢的磁動勢Ff 和磁和磁場，稱為勵磁磁動勢和勵磁磁場。場，稱為勵磁磁動勢和勵磁磁場。 同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-1 同步發(fā)電機的空載運行同步發(fā)電機的空載運

2、行主磁通漏磁通基本概念基本概念主磁通（勵磁磁通）：主磁通（勵磁磁通）：既鏈過轉(zhuǎn)子，又通過氣隙并與既鏈過轉(zhuǎn)子，又通過氣隙并與電樞繞組交鏈的磁通電樞繞組交鏈的磁通0，稱為主磁通，它就是空載時，稱為主磁通，它就是空載時的氣隙磁通，或稱勵磁磁通。的氣隙磁通，或稱勵磁磁通。主極漏磁通：主極漏磁通：只交鏈勵磁繞組的磁通只交鏈勵磁繞組的磁通f稱為主極漏磁稱為主極漏磁通，它不參與電機的機電能量轉(zhuǎn)換過程。通，它不參與電機的機電能量轉(zhuǎn)換過程。同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-1 同步發(fā)電機的空載運行同步發(fā)電機的空載運行同步發(fā)電機空載運行分析同步發(fā)電機空載運行分析勵磁電動勢：將發(fā)電機用原動機拖動

3、，使轉(zhuǎn)子以同步速勵磁電動勢：將發(fā)電機用原動機拖動，使轉(zhuǎn)子以同步速旋轉(zhuǎn)，則主磁通旋轉(zhuǎn)，則主磁通0將在氣隙內(nèi)形成一個旋轉(zhuǎn)磁將在氣隙內(nèi)形成一個旋轉(zhuǎn)磁場，如場，如果定子繞組是對稱的，則主磁通切割電樞繞組感應出頻果定子繞組是對稱的，則主磁通切割電樞繞組感應出頻率為率為f的三相對稱電動勢，稱為勵磁電動勢，不計諧波，的三相對稱電動勢，稱為勵磁電動勢，不計諧波，三相勵磁電動勢為三相勵磁電動勢為：01000044. 4240;120;0wCBAfwkEEEEEEE同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-1 同步發(fā)電機的空載運行同步發(fā)電機的空載運行同步發(fā)電機空載運行分析同步發(fā)電機空載運行分析空載特性

4、：改變勵磁電流空載特性：改變勵磁電流 if ，就可得到不同的，就可得到不同的 0 和勵和勵磁電動勢磁電動勢E0，曲線，曲線E0f(if )表示在同步轉(zhuǎn)速下，空載電表示在同步轉(zhuǎn)速下，空載電動勢動勢 E0與勵磁電流與勵磁電流 if 之間的關系，稱為發(fā)電機的空載之間的關系，稱為發(fā)電機的空載特性。如圖所示。由于特性。如圖所示。由于E0 if ，if Ff ，所以，空載曲，所以，空載曲線實質(zhì)上就反映了電機的磁化曲線。線實質(zhì)上就反映了電機的磁化曲線。同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-1 同步發(fā)電機的空載運行同步發(fā)電機的空載運行氣隙線Gabc00ENUfFfFfi0fi0fFfi0同步發(fā)

5、電機空載特性分析同步發(fā)電機空載特性分析當主磁通當主磁通0較小時，整個磁路處于不飽和狀態(tài)，絕大較小時，整個磁路處于不飽和狀態(tài)，絕大部分磁動勢消耗于氣隙，所以空載特性的下部是一條直部分磁動勢消耗于氣隙，所以空載特性的下部是一條直線，與空載曲線下部相切的線線，與空載曲線下部相切的線OG稱為氣隙線稱為氣隙線, ,隨著隨著0的增大的增大，鐵心逐漸飽和，空載曲線逐漸變彎?？蛰d特性鐵心逐漸飽和，空載曲線逐漸變彎?？蛰d特性是同步發(fā)電機的基本特性之一。是同步發(fā)電機的基本特性之一。 同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-1 同步發(fā)電機的空載運行同步發(fā)電機的空載運行同步發(fā)電機空載特性分析同步發(fā)電機空

6、載特性分析一般設計的電機，空載電動勢等于額定電壓的一點在一般設計的電機，空載電動勢等于額定電壓的一點在曲線轉(zhuǎn)彎處，電機的飽和因數(shù)曲線轉(zhuǎn)彎處，電機的飽和因數(shù)普通同步電機的普通同步電機的 k值一般在值一般在1. .11. .25左右。左右。 ffiibacak0同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-1 同步發(fā)電機的空載運行同步發(fā)電機的空載運行同步發(fā)電機空載特性分析同步發(fā)電機空載特性分析討論：空載特性反映了發(fā)電機的磁化特性，而磁化特討論：空載特性反映了發(fā)電機的磁化特性，而磁化特性不管空載或負載都適用，所以從這個意義上看，勵性不管空載或負載都適用，所以從這個意義上看，勵磁電動勢與勵磁電

7、流的關系不僅適用于空載情況，負磁電動勢與勵磁電流的關系不僅適用于空載情況，負載情況也是適用的。載情況也是適用的。 同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-1 同步發(fā)電機的空載運行同步發(fā)電機的空載運行基本概念基本概念電樞磁動勢：同步發(fā)電機空載時，電機中只有一個同步電樞磁動勢：同步發(fā)電機空載時，電機中只有一個同步旋轉(zhuǎn)的勵磁磁動勢，帶上負載以后，由于電樞繞組有電旋轉(zhuǎn)的勵磁磁動勢，帶上負載以后，由于電樞繞組有電流通過，就出現(xiàn)第二個磁動勢流通過，就出現(xiàn)第二個磁動勢電樞磁動勢。如果繞電樞磁動勢。如果繞組對稱，三相負載亦對稱，電樞磁動勢的基波就將為一組對稱，三相負載亦對稱，電樞磁動勢的基波就將

8、為一同步旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁動勢，勵磁磁動勢的基波和電樞磁動同步旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁動勢，勵磁磁動勢的基波和電樞磁動勢基波二者之和，就構(gòu)成了負載時的合成磁動勢，從而勢基波二者之和，就構(gòu)成了負載時的合成磁動勢，從而決定了氣隙合成磁場。決定了氣隙合成磁場。電樞反應：負載時電樞磁動勢的基波對主極磁通基波的電樞反應：負載時電樞磁動勢的基波對主極磁通基波的影響，就稱為電樞反應，因此，電樞磁動勢又稱為電樞影響，就稱為電樞反應，因此，電樞磁動勢又稱為電樞反應磁動勢。反應磁動勢。 同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-2 三相同步發(fā)電機的電樞反應三相同步發(fā)電機的電樞反應基本概念基本概念旋轉(zhuǎn)電機實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換

9、的基本條件：同步電機的電旋轉(zhuǎn)電機實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換的基本條件：同步電機的電樞磁動勢的基波與勵磁磁動勢轉(zhuǎn)速相同，轉(zhuǎn)向一致，因樞磁動勢的基波與勵磁磁動勢轉(zhuǎn)速相同，轉(zhuǎn)向一致，因此它們在空間保持相對靜止。正由于這種相對靜止，才此它們在空間保持相對靜止。正由于這種相對靜止，才使它們之間的相互關系保持不變，從而建立穩(wěn)定的氣隙使它們之間的相互關系保持不變，從而建立穩(wěn)定的氣隙磁場、產(chǎn)生平均電磁轉(zhuǎn)距，實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換。實際上，磁場、產(chǎn)生平均電磁轉(zhuǎn)距，實現(xiàn)機電能量轉(zhuǎn)換。實際上，定轉(zhuǎn)子磁動勢相對靜止是一切電磁感應型旋轉(zhuǎn)電機正常定轉(zhuǎn)子磁動勢相對靜止是一切電磁感應型旋轉(zhuǎn)電機正常運行的基本條件。運行的基本條件。 同步發(fā)電機

10、的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-2 三相同步發(fā)電機的電樞反應三相同步發(fā)電機的電樞反應時空相矢圖時空相矢圖分析電樞反應時采用時間相量和空間分析電樞反應時采用時間相量和空間矢量統(tǒng)一圖，簡稱為矢量統(tǒng)一圖，簡稱為“時空相矢圖時空相矢圖” ” 。1.1.空間矢量：凡是沿空間按正弦分布的量都可表示為空間矢量：凡是沿空間按正弦分布的量都可表示為空間矢量。空間矢量?；▌畲糯艅觿莼▌畲糯艅觿?及其磁密及其磁密 為一空間矢量。該矢量為一空間矢量。該矢量位于轉(zhuǎn)子的極軸線上，方向為位于轉(zhuǎn)子的極軸線上，方向為N極指向，以同步速旋轉(zhuǎn)，極指向，以同步速旋轉(zhuǎn)，如圖所示。如圖所示。1fF0B同步發(fā)電機的基本電磁

11、關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-2 三相同步發(fā)電機的電樞反應三相同步發(fā)電機的電樞反應圖10-3 勵磁磁動勢空間矢量NSA1fF0BAZBXCY1n電樞磁動勢電樞磁動勢 也為空間矢量，它的位置可以這樣來也為空間矢量，它的位置可以這樣來確定，即當某相電流達到最大值時，電樞磁動勢確定，即當某相電流達到最大值時，電樞磁動勢 剛好轉(zhuǎn)到該相繞組的軸線上，它的指向與繞組中的電剛好轉(zhuǎn)到該相繞組的軸線上，它的指向與繞組中的電流方向符合右手螺旋定則，而且轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向一流方向符合右手螺旋定則，而且轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向一致，并以同步速旋轉(zhuǎn)。致，并以同步速旋轉(zhuǎn)。aF同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-2

12、 三相同步發(fā)電機的電樞反應三相同步發(fā)電機的電樞反應aF圖10-4 電樞磁動勢空間矢量tAIBICIAAZBXCY1naF1n如圖所示。圖中如圖所示。圖中A相電流最大，所以相電流最大，所以 剛好轉(zhuǎn)到剛好轉(zhuǎn)到A相相軸線上。軸線上。( (電流的規(guī)定正方向仍由末端流向首端電流的規(guī)定正方向仍由末端流向首端) )。 2.2.時間相量：凡是隨時間按正弦規(guī)律變化的量都可表時間相量：凡是隨時間按正弦規(guī)律變化的量都可表示為時間相量。示為時間相量。同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-2 三相同步發(fā)電機的電樞反應三相同步發(fā)電機的電樞反應同步電機的空載電動勢同步電機的空載電動勢( (勵磁電動勢）勵磁電

13、動勢） 是時間相量，是時間相量，該相量的相位由轉(zhuǎn)子的位置決定，如轉(zhuǎn)子處于圖該相量的相位由轉(zhuǎn)子的位置決定，如轉(zhuǎn)子處于圖示示位位置，當電動勢規(guī)定正方向與電流規(guī)定正方向一致時，置，當電動勢規(guī)定正方向與電流規(guī)定正方向一致時，A相感電動勢為正的最大，所以相感電動勢為正的最大，所以 位于時間軸線上。位于時間軸線上。如圖所示。電動勢相量的角頻率與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的角速度如圖所示。電動勢相量的角頻率與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的角速度都是都是。0E0E1fFAN圖10-5 空載電動勢相位的確定t0EI同步電機的電樞電流同步電機的電樞電流 也是時間相量，它的相位決定也是時間相量，它的相位決定于電機內(nèi)部的阻抗和負載的性質(zhì)。電機內(nèi)部的阻抗和

14、于電機內(nèi)部的阻抗和負載的性質(zhì)。電機內(nèi)部的阻抗和負載的性質(zhì)決定了電樞電流和空載電動勢之間的相位負載的性質(zhì)決定了電樞電流和空載電動勢之間的相位差角差角，稱為內(nèi)功率因數(shù)角。如圖所示。，稱為內(nèi)功率因數(shù)角。如圖所示。 I同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-2 三相同步發(fā)電機的電樞反應三相同步發(fā)電機的電樞反應1fFAN圖10-5 空載電動勢相位的確定t0EI同步電機的空間矢量是指整個電機的量，沒有三相之分，同步電機的空間矢量是指整個電機的量，沒有三相之分，而同步電機的時間相量卻有三相之分。由于研究電機帶而同步電機的時間相量卻有三相之分。由于研究電機帶三相對稱負載運行，所以，為了簡便，在今

15、后的相量圖三相對稱負載運行，所以，為了簡便，在今后的相量圖中，僅畫中，僅畫A相時間相量，而且在相量符號中不加注腳相時間相量，而且在相量符號中不加注腳A。其它相的量可根據(jù)互差其它相的量可根據(jù)互差120 度度畫出來。畫出來。 同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-2 三相同步發(fā)電機的電樞反應三相同步發(fā)電機的電樞反應3.3.時空相矢圖：由于空間矢量和時間相量旋轉(zhuǎn)的角速時空相矢圖：由于空間矢量和時間相量旋轉(zhuǎn)的角速度都是度都是。為了分析上的方便，我們可以把空間軸線。為了分析上的方便，我們可以把空間軸線+A與時間軸線與時間軸線 +t 重合在一起。這樣，空間矢量和時間重合在一起。這樣，空間矢

16、量和時間相量就畫在同一張圖中，稱為時間相量和空間矢量統(tǒng)一相量就畫在同一張圖中，稱為時間相量和空間矢量統(tǒng)一圖，簡稱為圖，簡稱為“時空相矢圖時空相矢圖”。 同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-2 三相同步發(fā)電機的電樞反應三相同步發(fā)電機的電樞反應圖10-6 時空相矢圖t0EAIBICI)(I1fFANt0EIaF0BAAZBXCY1naF在時空相矢圖上在時空相矢圖上 總是落后于總是落后于 以以90度度， 總是總是與與 重合。重合。 與與 之間的相位差之間的相位差 隨著負載的性質(zhì)隨著負載的性質(zhì)不同而改變。而不同而改變。而 與與 之間的空間相位差之間的空間相位差為為 ，因此，二者的相對

17、位置完全取決于，因此，二者的相對位置完全取決于 角角 。所以電樞反應的性質(zhì)是由所以電樞反應的性質(zhì)是由角決定的，也就是說角決定的，也就是說單機運行時電樞反應的性質(zhì)是由負載的性質(zhì)決定的。單機運行時電樞反應的性質(zhì)是由負載的性質(zhì)決定的。 0E1fFaF90I同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-2 三相同步發(fā)電機的電樞反應三相同步發(fā)電機的電樞反應0EIaF1fF不同不同角時的電樞反應角時的電樞反應1. 1. 與與 同相位時的電樞反應同相位時的電樞反應交軸電樞反應交軸電樞反應0EI同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-2 三相同步發(fā)電機的電樞反應三相同步發(fā)電機的電樞反應圖

18、圖10-7 0時的電樞反應時的電樞反應不同不同角時的電樞反應角時的電樞反應 作用在與作用在與 相垂直的方向，通常把轉(zhuǎn)子磁極相垂直的方向，通常把轉(zhuǎn)子磁極軸線稱為直軸或軸線稱為直軸或d軸，與它垂直的極間中心線稱為軸，與它垂直的極間中心線稱為交軸或交軸或q軸。當軸。當 =0=0 時，時， 位于交軸上，這種情位于交軸上，這種情況稱為交軸電樞反應，這種情況的況稱為交軸電樞反應，這種情況的 稱為交軸電稱為交軸電樞反應磁動勢，常用樞反應磁動勢，常用 表示。表示。aqF同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-2 三相同步發(fā)電機的電樞反應三相同步發(fā)電機的電樞反應1fFaFaFaF交軸電樞反應的作用

19、：交軸電樞反應的作用：1）對主磁極而言，交軸電樞反應磁動勢在前極端對主磁極而言，交軸電樞反應磁動勢在前極端(順順轉(zhuǎn)向看、極靴的前部轉(zhuǎn)向看、極靴的前部) 起去磁作用，在后極端（順轉(zhuǎn)向起去磁作用，在后極端（順轉(zhuǎn)向看看，極靴的后部極靴的后部)起加磁作用。定子合成磁動勢起加磁作用。定子合成磁動勢 扭斜了扭斜了 角，幅值也有所增加，從而使氣隙磁場的大小也有角，幅值也有所增加，從而使氣隙磁場的大小也有所增加。所增加。2）同步電機的電磁轉(zhuǎn)矩和能量轉(zhuǎn)換與交軸電樞反應密）同步電機的電磁轉(zhuǎn)矩和能量轉(zhuǎn)換與交軸電樞反應密切相關。只有具有交軸電樞反應，定子合成磁動勢和切相關。只有具有交軸電樞反應，定子合成磁動勢和主磁極

20、之間才會形成一定的主磁極之間才會形成一定的 角，從而實現(xiàn)機、電能角，從而實現(xiàn)機、電能量轉(zhuǎn)換，所以交軸電樞反應是實現(xiàn)機、電能量轉(zhuǎn)換的量轉(zhuǎn)換，所以交軸電樞反應是實現(xiàn)機、電能量轉(zhuǎn)換的必要條件。必要條件。 同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-2 三相同步發(fā)電機的電樞反應三相同步發(fā)電機的電樞反應同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系不同不同角時的電樞反應角時的電樞反應2. 2. 落后落后 9090o o 時的電樞反應時的電樞反應直軸電樞反應直軸電樞反應0EI10-2 三相同步發(fā)電機的電樞反應三相同步發(fā)電機的電樞反應AZBXCYNSd軸q軸aff1ff1n1fFAt0EIaF0

21、BFaF90圖10-8 時的電樞反應90同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系 位于直軸上，這種情況稱為直軸電樞反應，這位于直軸上，這種情況稱為直軸電樞反應，這種情況的種情況的 稱為直軸電樞反應磁動勢，常用稱為直軸電樞反應磁動勢，常用 表示。表示。adFaFaF10-2 三相同步發(fā)電機的電樞反應三相同步發(fā)電機的電樞反應直軸電樞反應的作用：直軸電樞反應的作用：1）對主磁場而言，直軸電樞反應磁動勢起去磁作用，）對主磁場而言，直軸電樞反應磁動勢起去磁作用，使得氣隙合成磁場減小。使得氣隙合成磁場減小。 2）由于合成磁動勢沒有扭斜現(xiàn)象（）由于合成磁動勢沒有扭斜現(xiàn)象（ ），此時），此時直軸電樞反

22、應磁場與勵磁磁場正對，相當于直軸電樞反應磁場與勵磁磁場正對，相當于N N極、極、S S極軸線重合，不會產(chǎn)生切向力，所以不產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)極軸線重合，不會產(chǎn)生切向力，所以不產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)距，因而也不能進行機電能量轉(zhuǎn)換。距，因而也不能進行機電能量轉(zhuǎn)換。0同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-2 三相同步發(fā)電機的電樞反應三相同步發(fā)電機的電樞反應同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系不同不同角時的電樞反應角時的電樞反應3. 3. 超前超前 9090o o 時的電樞反應時的電樞反應直軸電樞反應直軸電樞反應0EI10-2 三相同步發(fā)電機的電樞反應三相同步發(fā)電機的電樞反應AZBXCYNSd軸

23、q軸aff1ff1n1fFAt0EIaFF90圖10-9 時的電樞反應90直軸電樞反應的作用：直軸電樞反應的作用：1）對主磁場而言，直軸電樞反應磁動勢起加磁作用，）對主磁場而言，直軸電樞反應磁動勢起加磁作用，使得氣隙合成磁場增強。使得氣隙合成磁場增強。 2）由于合成磁動勢沒有扭斜現(xiàn)象（）由于合成磁動勢沒有扭斜現(xiàn)象（ ），所以也），所以也不會產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，也不能進行機電能量轉(zhuǎn)換。不會產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，也不能進行機電能量轉(zhuǎn)換。 0同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-2 三相同步發(fā)電機的電樞反應三相同步發(fā)電機的電樞反應4.4.一般情況下的電樞反應一般情況下的電樞反應同步發(fā)電機的基本電磁

24、關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-2 三相同步發(fā)電機的電樞反應三相同步發(fā)電機的電樞反應1fFANt0EIaF0BFadFaqFdIqIAAZBXCY1naFNSaqFadFF1fF900圖10-10 時的電樞反應電樞磁動勢可以分解成直軸和交軸兩個分量。電樞磁動勢可以分解成直軸和交軸兩個分量。 cossinaaqaadaqadaFFFFFFF式中稱為直軸電樞反應磁動勢稱為直軸電樞反應磁動勢稱為交軸電樞反應磁動勢稱為交軸電樞反應磁動勢adFaqF同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-2 三相同步發(fā)電機的電樞反應三相同步發(fā)電機的電樞反應若把電流若把電流 也分解成也分解成 和和 兩個分

25、量，則兩個分量，則IdIqIcossinIIIIIIIqdqd式中：同步發(fā)電機同步發(fā)電機的基本電磁關系的基本電磁關系10-2 三相同步發(fā)電機的電樞反應三相同步發(fā)電機的電樞反應其中其中 和和 同相位，三相電流的同相位，三相電流的q軸分量（即軸分量（即 、 、 ）產(chǎn)生交軸電樞磁動勢）產(chǎn)生交軸電樞磁動勢 ； 落后于落后于qI0EAqIBqICqIaqFdI0E90adF 以以 ，三相電流的，三相電流的d軸分量產(chǎn)生直軸電樞反應軸分量產(chǎn)生直軸電樞反應磁動勢磁動勢 。同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-2 三相同步發(fā)電機的電樞反應三相同步發(fā)電機的電樞反應交軸電樞反應磁動勢使氣隙磁場扭斜，

26、而直軸電樞反交軸電樞反應磁動勢使氣隙磁場扭斜，而直軸電樞反應磁動勢對勵磁磁動勢起去磁作用，使氣隙磁場減小。應磁動勢對勵磁磁動勢起去磁作用，使氣隙磁場減小。 結(jié)論：只有交軸電樞反應的存在，才能實現(xiàn)機械能與結(jié)論：只有交軸電樞反應的存在，才能實現(xiàn)機械能與電能之間的轉(zhuǎn)換，而直軸電樞反應的存在，將只引起電能之間的轉(zhuǎn)換，而直軸電樞反應的存在，將只引起氣隙磁場的變化，進而引起電機端電壓的變化。氣隙磁場的變化，進而引起電機端電壓的變化。 同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系9090o o xaq ，所以，所以xd xq 。 2）對于隱極電機，由于）對于隱極電機，由于xad= xaq= xa，所以，

27、所以 xd= xq= xs 。同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-5 凸極同步發(fā)電機的電動勢方程式、同步電抗和相量圖凸極同步發(fā)電機的電動勢方程式、同步電抗和相量圖不考慮飽和時的相量圖不考慮飽和時的相量圖同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-5 凸極同步發(fā)電機的電動勢方程式、同步電抗和相量圖凸極同步發(fā)電機的電動勢方程式、同步電抗和相量圖已知已知 U 、I 、cos 、 及電機參數(shù)及電機參數(shù)dIIUar I0EqId軸q軸qqxI jddxI jQMqaQx I jr IUE同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-5 凸極同步發(fā)電機的電動勢方程式、同

28、步電抗和相量圖凸極同步發(fā)電機的電動勢方程式、同步電抗和相量圖cossin1UIrUIxtgaq討論：實際上并不存在電動勢討論：實際上并不存在電動勢 ，但由于它與，但由于它與 同相位，在數(shù)值上又接近，因此可以近似代替。同相位，在數(shù)值上又接近，因此可以近似代替。已知已知 U 、I 、cos 及電機參數(shù)，相量圖作法。及電機參數(shù)，相量圖作法。QE0E同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-5 凸極同步發(fā)電機的電動勢方程式、同步電抗和相量圖凸極同步發(fā)電機的電動勢方程式、同步電抗和相量圖IarU0EEQqx空載特性空載特性 空載特性：空載特性：n=n1，I=0時，時， E0 U0=f(if)

29、 測取方法：在電樞空載（開路）的情況下，用原測取方法：在電樞空載（開路）的情況下，用原動機把發(fā)電機轉(zhuǎn)子拖到同步速，然后調(diào)節(jié)勵磁電流，動機把發(fā)電機轉(zhuǎn)子拖到同步速，然后調(diào)節(jié)勵磁電流，使空載電樞電壓達到額定值的使空載電樞電壓達到額定值的1.3倍左右，然后單方向倍左右，然后單方向逐步減少勵磁電流并記錄不同勵磁電流下對應的電樞逐步減少勵磁電流并記錄不同勵磁電流下對應的電樞端電壓。端電壓。 同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-6 從空載特性、短路特性求同步電抗的不飽和值和短路比從空載特性、短路特性求同步電抗的不飽和值和短路比空載特性空載特性 繪制空載曲線時，既可以采用勵磁電流和端電繪制空

30、載曲線時，既可以采用勵磁電流和端電壓的實際值，亦可以采用其標么值。壓的實際值，亦可以采用其標么值。 如果采用標么值，則電樞電壓應以額定電壓作如果采用標么值，則電樞電壓應以額定電壓作為基值，勵磁電流通常以空載產(chǎn)生額定電壓時的勵為基值，勵磁電流通常以空載產(chǎn)生額定電壓時的勵磁電流作為基值。磁電流作為基值。同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-6 從空載特性、短路特性求同步電抗的不飽和值和短路比從空載特性、短路特性求同步電抗的不飽和值和短路比圖10-27 同步發(fā)電機的空載曲線0fi0fifiUNU氣隙線1.00*fi*U1.0空載特性空載特性同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁

31、關系10-6 從空載特性、短路特性求同步電抗的不飽和值和短路比從空載特性、短路特性求同步電抗的不飽和值和短路比 空載特性是發(fā)電機的基本特性之一，空載特性一空載特性是發(fā)電機的基本特性之一，空載特性一方面表征了電機磁路的飽和情況，另一方面把它和短方面表征了電機磁路的飽和情況，另一方面把它和短路特性等其它特性配合在一起還可以確定同步電機路特性等其它特性配合在一起還可以確定同步電機的基本參數(shù)。的基本參數(shù)。 短路特性短路特性 表示電機在同步轉(zhuǎn)速下，電樞端點三相短路時，表示電機在同步轉(zhuǎn)速下，電樞端點三相短路時，電樞電流電樞電流( (短路電流短路電流) )與勵磁電流的關系，即：與勵磁電流的關系，即：n=n1

32、，U=0時，時，Ik=f(if)同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-6 從空載特性、短路特性求同步電抗的不飽和值和短路比從空載特性、短路特性求同步電抗的不飽和值和短路比 通過三相穩(wěn)態(tài)短路試驗測取。發(fā)電機的轉(zhuǎn)速保持通過三相穩(wěn)態(tài)短路試驗測取。發(fā)電機的轉(zhuǎn)速保持為同步速，調(diào)節(jié)勵磁電流，使電樞電流約為為同步速，調(diào)節(jié)勵磁電流，使電樞電流約為1. .2倍額定倍額定值，同時量取電樞電流和勵磁電流，然后逐漸減小勵值，同時量取電樞電流和勵磁電流，然后逐漸減小勵磁電流，使勵磁電流降低到零為止。磁電流，使勵磁電流降低到零為止。 圖10-29 同步發(fā)電機的短路特性0fikfikINI短路特性是一條直線

33、。為什么？短路特性是一條直線。為什么？ 短路特性短路特性以隱極電機為例。以隱極電機為例。同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-6 從空載特性、短路特性求同步電抗的不飽和值和短路比從空載特性、短路特性求同步電抗的不飽和值和短路比skskaksaxI jxI jrIx I jr IUE0090kIaF90aF1fFFxI jEk0E圖10-30 同步發(fā)電機三相短路時的相矢圖FFFFFFafaf11FFFFFFafaf11EFxI jx I jr IUEkakIE 2 . 01 . 02 . 01 . 0, 1*xEIkFEkIF kaIF kfIF1ffiF1kfIi空載特性短路特

34、性fikI0E0EkIfi0圖10-31 利用空載特性和短路特性求同步電抗不飽和值利用空載特性和短路特性求同步電抗的不飽和值利用空載特性和短路特性求同步電抗的不飽和值skskakxI jxI jrIE0ksIEx0同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-6 從空載特性、短路特性求同步電抗的不飽和值和短路比從空載特性、短路特性求同步電抗的不飽和值和短路比式中式中E0是在短路電流為是在短路電流為Ik時之勵磁電流所對應的空載時之勵磁電流所對應的空載電動勢，考慮到短路時電機磁路處于不飽和狀態(tài)，所電動勢，考慮到短路時電機磁路處于不飽和狀態(tài)，所以以E0應該從氣隙線上查出。相應地，由此確定的應

35、該從氣隙線上查出。相應地，由此確定的xs值值是不飽和值。是不飽和值。 利用空載特性和短路特性求同步電抗的不飽和值利用空載特性和短路特性求同步電抗的不飽和值同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-6 從空載特性、短路特性求同步電抗的不飽和值和短路比從空載特性、短路特性求同步電抗的不飽和值和短路比1）E0 和和 I k 是電樞的相電動勢和相電流。如果空載曲是電樞的相電動勢和相電流。如果空載曲線的縱坐標采用線電壓，短路曲線的縱坐標采用線電線的縱坐標采用線電壓，短路曲線的縱坐標采用線電流，則應算出相應的相值，再進行計算；如果空載特流，則應算出相應的相值，再進行計算；如果空載特性、短路特性

36、均采用標么值，則相、線之間不需換算，性、短路特性均采用標么值，則相、線之間不需換算，計算的計算的 xs 即為標么值。即為標么值。利用空載特性和短路特性求同步電抗的不飽和值利用空載特性和短路特性求同步電抗的不飽和值同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-6 從空載特性、短路特性求同步電抗的不飽和值和短路比從空載特性、短路特性求同步電抗的不飽和值和短路比2）如果被試電機是凸極電機，由于短路時如果被試電機是凸極電機，由于短路時 90 90 ，此時電樞反應為直軸電樞反應，因此求出的同步電抗為此時電樞反應為直軸電樞反應，因此求出的同步電抗為直軸同步電抗直軸同步電抗 x xd d 的不飽和值

37、。的不飽和值。qkqaQxI jx I jr IUE090kIaF90aF1fFFxI jEk0EddqqddaxI jxI jxI jr IUE0短路比短路比 在相應于空載額定電壓的勵磁電流下，三相穩(wěn)態(tài)在相應于空載額定電壓的勵磁電流下，三相穩(wěn)態(tài)短路時的短路電流與額定電流之比值。短路時的短路電流與額定電流之比值。同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-6 從空載特性、短路特性求同步電抗的不飽和值和短路比從空載特性、短路特性求同步電抗的不飽和值和短路比)()()(000時時時NkfkNfNffkNcIIiUUiIiiIK空載特性短路特性fikI0E0E00fiNUfifkikEac

38、bdNIkNI短路比短路比同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-6 從空載特性、短路特性求同步電抗的不飽和值和短路比從空載特性、短路特性求同步電抗的不飽和值和短路比)(0dsdkxxxI jE隱極機dkNxEI0*00011/ddNNdNNNdNkNcxkxUEUxIUEIxEIIK空載特性短路特性fikI0E0E00fiNUfifkikEacbdNIkNI討論：不計飽和時，討論：不計飽和時，k1。同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-6 從空載特性、短路特性求同步電抗的不飽和值和短路比從空載特性、短路特性求同步電抗的不飽和值和短路比短路比的數(shù)值對電機性能影響很

39、大。短路比小，說明短路比的數(shù)值對電機性能影響很大。短路比小，說明同步電抗大，這時短路電流小，但負載變化時發(fā)電機同步電抗大，這時短路電流小，但負載變化時發(fā)電機機端電壓變化較大，并聯(lián)運行時穩(wěn)定性較差，但電機機端電壓變化較大，并聯(lián)運行時穩(wěn)定性較差，但電機的成本較低；反之，短路比大則電機性能較好，但成的成本較低；反之，短路比大則電機性能較好，但成本高，因為短路比大表示同步電抗小，故氣隙大，使本高，因為短路比大表示同步電抗小，故氣隙大，使勵磁電流增大、轉(zhuǎn)子用銅量增大，所以短路比的選擇勵磁電流增大、轉(zhuǎn)子用銅量增大，所以短路比的選擇要合理地統(tǒng)籌兼顧運行性能和電機造價這兩方面地要要合理地統(tǒng)籌兼顧運行性能和電機

40、造價這兩方面地要求。汽輪發(fā)電機的求。汽輪發(fā)電機的Kc0.470.63，水輪發(fā)電機的，水輪發(fā)電機的Kc1.01.4，水輪發(fā)電機的短路比較大是由于水輪發(fā)電機，水輪發(fā)電機的短路比較大是由于水輪發(fā)電機為凸極結(jié)構(gòu)，氣隙大之故。為凸極結(jié)構(gòu)，氣隙大之故。 零功率因數(shù)負載特性零功率因數(shù)負載特性 同步發(fā)電機帶純感性負載（同步發(fā)電機帶純感性負載（coscos0 0），轉(zhuǎn)速保），轉(zhuǎn)速保持同步速，并保持負載電流持同步速，并保持負載電流 I I （I I= =I IN N）不變，求取發(fā)）不變，求取發(fā)電機端電壓與勵磁電流之間的關系，即電機端電壓與勵磁電流之間的關系，即 時滯后常數(shù))(0cos1InnifUf同步發(fā)電機的基

41、本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-7 同步發(fā)電機的零功率因數(shù)負載特性及保梯電抗的測定同步發(fā)電機的零功率因數(shù)負載特性及保梯電抗的測定零功率因數(shù)負載特性零功率因數(shù)負載特性試驗方法：電樞接一個可調(diào)節(jié)三相純感性負載。將同步試驗方法：電樞接一個可調(diào)節(jié)三相純感性負載。將同步發(fā)電機拖動至同步轉(zhuǎn)速，然后調(diào)節(jié)勵磁電流和電樞的大發(fā)電機拖動至同步轉(zhuǎn)速，然后調(diào)節(jié)勵磁電流和電樞的大小，使電樞電流始終保持為常值（小，使電樞電流始終保持為常值（I I= =I IN N），記錄不同勵），記錄不同勵磁電流下發(fā)電機的電壓，即可得到零功率因數(shù)曲線，如磁電流下發(fā)電機的電壓，即可得到零功率因數(shù)曲線，如圖所示。圖所示。 同步發(fā)電機

42、的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-7 同步發(fā)電機的零功率因數(shù)負載特性及保梯電抗的測定同步發(fā)電機的零功率因數(shù)負載特性及保梯電抗的測定零功率因數(shù)特性在空載特性的右側(cè)，其形狀與空載特性零功率因數(shù)特性在空載特性的右側(cè)，其形狀與空載特性相似，這表明兩條曲線之間具有某種聯(lián)系。相似，這表明兩條曲線之間具有某種聯(lián)系。 為什么？為什么？fifi0NUUfaifkiIxBCAFEK空載特性零功率因數(shù)特性ssax I jUx I jr IUE0090 x I jUx I jr IUEaaFFaF1fFEUIxIj0EafFFFIxUE1fifi0NUUfaifkiIxBCAFEK空載特性零功率因數(shù)特性EE

43、 0同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系零功率因數(shù)特性和空載特性之間相差一個直角三角形零功率因數(shù)特性和空載特性之間相差一個直角三角形AEF，該三角形稱為同步電機的特性三角形或保梯三角，該三角形稱為同步電機的特性三角形或保梯三角形。特性三角形的一條直角邊形。特性三角形的一條直角邊( (鉛垂邊鉛垂邊) )是定子漏抗壓降是定子漏抗壓降Ix，另一條直角邊，另一條直角邊( (水平邊水平邊) )是電樞反應磁動勢的等效是電樞反應磁動勢的等效勵磁電流勵磁電流ifa。測取零功率因數(shù)特性時，電流。測取零功率因數(shù)特性時，電流I I保持不變，保持不變，可見可見Ix和和ifa不變，即特性三角形的大小不變。因

44、此只不變，即特性三角形的大小不變。因此只要把特性三角形的底邊保持水平位置而使其頂點要把特性三角形的底邊保持水平位置而使其頂點E E沿空沿空載特性上移動，則其右邊頂點的軌跡即為零功率因數(shù)特載特性上移動，則其右邊頂點的軌跡即為零功率因數(shù)特性。當特性三角形移到其水平邊與橫坐標重合時，可得性。當特性三角形移到其水平邊與橫坐標重合時，可得K K點，該點的端電壓點，該點的端電壓U=0=0，故實質(zhì)上即為短路點。，故實質(zhì)上即為短路點。 10-7 同步發(fā)電機的零功率因數(shù)負載特性及保梯電抗的測定同步發(fā)電機的零功率因數(shù)負載特性及保梯電抗的測定fifi0NUUfaifkiIxBCAFEK空載特性零功率因數(shù)特性EE 0

45、OKOFO由零功率因數(shù)負載特性和空載特性確定定子漏抗和電由零功率因數(shù)負載特性和空載特性確定定子漏抗和電樞反應磁動勢樞反應磁動勢同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系 在零功率因數(shù)特性上取兩點：額定電壓點（在零功率因數(shù)特性上取兩點：額定電壓點（U=UN，I=IN），另一點為短路點），另一點為短路點K （U0，I=IN） 。 10-7 同步發(fā)電機的零功率因數(shù)負載特性及保梯電抗的測定同步發(fā)電機的零功率因數(shù)負載特性及保梯電抗的測定0UAFEK空載特性零功率因數(shù)特性PONU)(ffFiAEF AEF 特性三角形特性三角形FAFkaafaiFAIAEx 研究表明，由于零功率因數(shù)負載時轉(zhuǎn)子的漏磁比

46、空載時研究表明，由于零功率因數(shù)負載時轉(zhuǎn)子的漏磁比空載時大，零功率因數(shù)特性和空載特性所確定的漏抗將比實際大，零功率因數(shù)特性和空載特性所確定的漏抗將比實際的定子漏抗稍大，一般把由零功率因數(shù)特性和空載特性的定子漏抗稍大，一般把由零功率因數(shù)特性和空載特性確定的漏抗稱為保梯電抗，以確定的漏抗稱為保梯電抗，以 xp 表示。對一般的電機表示。對一般的電機來說，試驗和作圖求取的零功率因數(shù)特性的差別是不大來說，試驗和作圖求取的零功率因數(shù)特性的差別是不大的。在隱極電機中，因為極間漏磁通較小，故的。在隱極電機中，因為極間漏磁通較小，故 xp x，而凸極電機中，則而凸極電機中，則 xp (1.1-1.3) x。同步發(fā)

47、電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-7 同步發(fā)電機的零功率因數(shù)負載特性及保梯電抗的測定同步發(fā)電機的零功率因數(shù)負載特性及保梯電抗的測定 為了求電樞反應磁動勢和定子漏抗，只要已知空為了求電樞反應磁動勢和定子漏抗，只要已知空載特性和零功率因數(shù)特性上的載特性和零功率因數(shù)特性上的 K和和 F 兩點就可以了。兩點就可以了。K點可以通過短路特性找出，零功率因數(shù)持性實驗只點可以通過短路特性找出，零功率因數(shù)持性實驗只需做一點需做一點 F 即可。即可。 同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-7 同步發(fā)電機的零功率因數(shù)負載特性及保梯電抗的測定同步發(fā)電機的零功率因數(shù)負載特性及保梯電抗的測定

48、外特性外特性 發(fā)電機的轉(zhuǎn)速保持同步轉(zhuǎn)速，勵磁電流、負載功率發(fā)電機的轉(zhuǎn)速保持同步轉(zhuǎn)速，勵磁電流、負載功率因數(shù)保持不變，發(fā)電機的端電壓和負載電流的關系，即因數(shù)保持不變，發(fā)電機的端電壓和負載電流的關系，即 常數(shù)常數(shù)cos)(1finnIfU同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-7 同步發(fā)電機的外特性和調(diào)整特性同步發(fā)電機的外特性和調(diào)整特性05 . 00 . 1*U*I0 . 15. 05 . 11230 . 1cos8 . 0cos8 . 0cos 根據(jù)外特性可以求出發(fā)電機的電壓調(diào)整率。調(diào)節(jié)根據(jù)外特性可以求出發(fā)電機的電壓調(diào)整率。調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁，使額定負載時發(fā)電機的端電壓為額定發(fā)電機的

49、勵磁，使額定負載時發(fā)電機的端電壓為額定電壓，此勵磁電流就稱為額定勵磁電流。然后保持勵電壓，此勵磁電流就稱為額定勵磁電流。然后保持勵磁和轉(zhuǎn)速不變，卸去負載，此時端電壓變化的標么值，磁和轉(zhuǎn)速不變，卸去負載，此時端電壓變化的標么值，就稱為同步發(fā)電機的電壓調(diào)整率，如圖所示。就稱為同步發(fā)電機的電壓調(diào)整率，如圖所示。同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-7 同步發(fā)電機的外特性和調(diào)整特性同步發(fā)電機的外特性和調(diào)整特性%1000NNUUEU0UIUNU0ENfNicos,NI調(diào)整特性調(diào)整特性 當發(fā)電機的負載發(fā)生變化時，為了保持端電壓不當發(fā)電機的負載發(fā)生變化時，為了保持端電壓不變，必須同時調(diào)節(jié)發(fā)電

50、機的勵磁電流。當發(fā)電機的轉(zhuǎn)變，必須同時調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁電流。當發(fā)電機的轉(zhuǎn)速保持為同步速，發(fā)電機的端電壓和負載功率因數(shù)不速保持為同步速，發(fā)電機的端電壓和負載功率因數(shù)不變時，負載電流變化時勵磁電流的調(diào)整曲線，就稱為變時，負載電流變化時勵磁電流的調(diào)整曲線，就稱為發(fā)電機的調(diào)整特性，即發(fā)電機的調(diào)整特性，即 常數(shù)常數(shù)cos)(1UnnIfif同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-7 同步發(fā)電機的外特性和調(diào)整特性同步發(fā)電機的外特性和調(diào)整特性00 . 1*I0 . 1*fi0 . 1cos8 . 0cos8 . 0cos調(diào)整特性調(diào)整特性 在感性和純電阻負載時，為克服負載電流所產(chǎn)生在感性和純電阻

51、負載時，為克服負載電流所產(chǎn)生的去磁電樞反應和阻抗壓降，以保持端電壓為一常數(shù)，的去磁電樞反應和阻抗壓降，以保持端電壓為一常數(shù)，隨著負載的增加，勵磁電流必須相應地增大，因此，隨著負載的增加，勵磁電流必須相應地增大，因此，這兩種情況下的調(diào)整特性是上升的。反之，在容性負這兩種情況下的調(diào)整特性是上升的。反之，在容性負載時，調(diào)整特性也可能是下降的。載時，調(diào)整特性也可能是下降的。同步發(fā)電機的基本電磁關系同步發(fā)電機的基本電磁關系10-7 同步發(fā)電機的外特性和調(diào)整特性同步發(fā)電機的外特性和調(diào)整特性并聯(lián)運行的必要性并聯(lián)運行的必要性電能的供應可以相互調(diào)劑，合理使用，從而更合理地電能的供應可以相互調(diào)劑，合理使用，從而更

52、合理地利用動力資源和發(fā)電設備。利用動力資源和發(fā)電設備。提高供電可靠性。提高供電可靠性。供電質(zhì)量提高。由于系統(tǒng)容量很大，電網(wǎng)的電壓和頻供電質(zhì)量提高。由于系統(tǒng)容量很大，電網(wǎng)的電壓和頻率基本保持恒定。率基本保持恒定。 同步發(fā)電機的并聯(lián)運行同步發(fā)電機的并聯(lián)運行11-1 概述概述并聯(lián)運行的必要性并聯(lián)運行的必要性系統(tǒng)愈大，負載愈趨均勻，不同性質(zhì)的負載，相互補系統(tǒng)愈大，負載愈趨均勻，不同性質(zhì)的負載，相互補償。償。聯(lián)成電力系統(tǒng)，可以使發(fā)電廠的布局更加合理。聯(lián)成電力系統(tǒng)，可以使發(fā)電廠的布局更加合理。同步發(fā)電機的并聯(lián)運行同步發(fā)電機的并聯(lián)運行11-1 概述概述無限大電網(wǎng)無限大電網(wǎng)無限大電網(wǎng)：無限大電網(wǎng)：現(xiàn)代電網(wǎng)的電

53、壓和頻率可以看作是不變的，現(xiàn)代電網(wǎng)的電壓和頻率可以看作是不變的，即即U= =常數(shù)，常數(shù)，f常數(shù)，稱為無限大電網(wǎng)，所以無限大電常數(shù)，稱為無限大電網(wǎng)，所以無限大電網(wǎng)實際上相當于一個內(nèi)阻抗等于零的恒頻、恒壓電源。網(wǎng)實際上相當于一個內(nèi)阻抗等于零的恒頻、恒壓電源。同步發(fā)電機的并聯(lián)運行同步發(fā)電機的并聯(lián)運行11-1 概述概述研究并聯(lián)運行時所用的規(guī)定正方向研究并聯(lián)運行時所用的規(guī)定正方向同步發(fā)電機的并聯(lián)運行同步發(fā)電機的并聯(lián)運行11-1 概述概述AX0EGUSUGISI電網(wǎng)發(fā)電機一相繞組圖11-1 研究并聯(lián)運行的正方向并聯(lián)投入條件并聯(lián)投入條件 為了避免并聯(lián)合閘時引起電流、功率以及由此引為了避免并聯(lián)合閘時引起電流、

54、功率以及由此引起的發(fā)電機內(nèi)部的機械應力的沖擊，將要起的發(fā)電機內(nèi)部的機械應力的沖擊，將要投入電網(wǎng)的發(fā)投入電網(wǎng)的發(fā)電機應滿足下列條件：電機應滿足下列條件： 1. 發(fā)電機的電壓幅值等于電網(wǎng)電壓幅值，而且波形一致。發(fā)電機的電壓幅值等于電網(wǎng)電壓幅值，而且波形一致。2.2.投入時，發(fā)電機的電壓相位與電網(wǎng)電壓相位一致。投入時，發(fā)電機的電壓相位與電網(wǎng)電壓相位一致。3.3.發(fā)電機的頻率等于電網(wǎng)的頻率。發(fā)電機的頻率等于電網(wǎng)的頻率。4.4.發(fā)電機的相序必須與電網(wǎng)相序一致。發(fā)電機的相序必須與電網(wǎng)相序一致。 同步發(fā)電機的并聯(lián)運行同步發(fā)電機的并聯(lián)運行11-2 同步發(fā)電機并聯(lián)投入的條件和方法同步發(fā)電機并聯(lián)投入的條件和方法不

55、滿足并聯(lián)條件投入的后果不滿足并聯(lián)條件投入的后果頻率相等，相序一致，但發(fā)電機電壓和電網(wǎng)電壓不相頻率相等，相序一致，但發(fā)電機電壓和電網(wǎng)電壓不相等。等。 由于發(fā)電機和電網(wǎng)之間存在著電位差由于發(fā)電機和電網(wǎng)之間存在著電位差，故在并聯(lián)故在并聯(lián)投入時，發(fā)電機和電網(wǎng)之間將出現(xiàn)環(huán)流投入時，發(fā)電機和電網(wǎng)之間將出現(xiàn)環(huán)流 。同步發(fā)電機的并聯(lián)運行同步發(fā)電機的并聯(lián)運行11-2 同步發(fā)電機并聯(lián)投入的條件和方法同步發(fā)電機并聯(lián)投入的條件和方法SGSGcxxUjZZUI AX0EGUSU發(fā)電機一相繞組圖11-2 電壓不相等時的并聯(lián)合閘cIUUSUGUcISG(a)(b)不滿足并聯(lián)投入條件的后果不滿足并聯(lián)投入條件的后果電壓相等，相

56、序一致，但發(fā)電機頻率和電網(wǎng)頻率不相電壓相等，相序一致，但發(fā)電機頻率和電網(wǎng)頻率不相等。等。同步發(fā)電機的并聯(lián)運行同步發(fā)電機的并聯(lián)運行11-2 同步發(fā)電機并聯(lián)投入的條件和方法同步發(fā)電機并聯(lián)投入的條件和方法 發(fā)電機電壓相量和電網(wǎng)電壓相量之間存在相對運發(fā)電機電壓相量和電網(wǎng)電壓相量之間存在相對運動。設動。設 f fG G f fS S ，并把電網(wǎng)電壓相量看成相對靜止的，并把電網(wǎng)電壓相量看成相對靜止的，則發(fā)電機的電壓相量將以則發(fā)電機的電壓相量將以 w wG G - w - wS S 的相對速度向前旋的相對速度向前旋轉(zhuǎn)。此時，發(fā)電機和電網(wǎng)之間將出現(xiàn)一個大小和相位轉(zhuǎn)。此時，發(fā)電機和電網(wǎng)之間將出現(xiàn)一個大小和相位均

57、不斷變化的電位差。均不斷變化的電位差。并聯(lián)投入時將在并聯(lián)投入時將在發(fā)電機和電網(wǎng)發(fā)電機和電網(wǎng)內(nèi)產(chǎn)生環(huán)流。內(nèi)產(chǎn)生環(huán)流。SUGUSGSUGUSGUcISUGUSGUcI(a)(b)(c)圖11-3 頻率不相等時的并聯(lián)合閘不滿足并聯(lián)投入條件的后果不滿足并聯(lián)投入條件的后果電壓相等，頻率相等，但發(fā)電機三相電壓和電網(wǎng)三相電壓相等，頻率相等，但發(fā)電機三相電壓和電網(wǎng)三相電壓相序不同。電壓相序不同。 絕對不允許投入。因為即使某相滿足前面三個條絕對不允許投入。因為即使某相滿足前面三個條件，但其它兩相由于相序不同而使電壓相位相差件，但其它兩相由于相序不同而使電壓相位相差120120度度 ，它將引起沖擊環(huán)流，危害電機的

58、安全運行。，它將引起沖擊環(huán)流，危害電機的安全運行。同步發(fā)電機的并聯(lián)運行同步發(fā)電機的并聯(lián)運行11-2 同步發(fā)電機并聯(lián)投入的條件和方法同步發(fā)電機并聯(lián)投入的條件和方法并聯(lián)投入方法并聯(lián)投入方法整步過程：把發(fā)電機投入到電網(wǎng)所進行的操作過程稱為整步過程：把發(fā)電機投入到電網(wǎng)所進行的操作過程稱為整步過程（或稱并車整步過程（或稱并車) )。整步方法：準整步和自整步。整步方法：準整步和自整步。 同步發(fā)電機的并聯(lián)運行同步發(fā)電機的并聯(lián)運行11-2 同步發(fā)電機并聯(lián)投入的條件和方法同步發(fā)電機并聯(lián)投入的條件和方法并聯(lián)投入方法并聯(lián)投入方法準整步：把發(fā)電機調(diào)整到完全合乎并聯(lián)投入條件，然準整步：把發(fā)電機調(diào)整到完全合乎并聯(lián)投入條件

59、，然后投入電網(wǎng)，這種方法叫準整步。后投入電網(wǎng)，這種方法叫準整步。自整步：首先校驗發(fā)電機的相序，并按照規(guī)定的轉(zhuǎn)向自整步：首先校驗發(fā)電機的相序，并按照規(guī)定的轉(zhuǎn)向( (和定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向一致和定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)向一致) )把發(fā)電機拖動到接近同把發(fā)電機拖動到接近同步速旋轉(zhuǎn)，把勵磁繞組通過一限流電阻短路步速旋轉(zhuǎn)，把勵磁繞組通過一限流電阻短路( (不加勵不加勵磁磁) )，然后把發(fā)電機投入電網(wǎng)，并立即加上勵磁，依靠，然后把發(fā)電機投入電網(wǎng)，并立即加上勵磁，依靠定、轉(zhuǎn)子間形成的電磁力矩，把轉(zhuǎn)子自動地拉入同步。定、轉(zhuǎn)子間形成的電磁力矩，把轉(zhuǎn)子自動地拉入同步。 同步發(fā)電機的并聯(lián)運行同步發(fā)電機的并聯(lián)運行11-2 同步

60、發(fā)電機并聯(lián)投入的條件和方法同步發(fā)電機并聯(lián)投入的條件和方法并聯(lián)投入方法并聯(lián)投入方法 1）進行自整步操作時要注意，發(fā)電機投入電網(wǎng)時，）進行自整步操作時要注意，發(fā)電機投入電網(wǎng)時，勵磁繞勵磁繞 組不應開路，否則勵磁繞組中將感生危險高壓；組不應開路，否則勵磁繞組中將感生危險高壓；勵磁繞組也不直接短路，否則合閘時定子電流會有很勵磁繞組也不直接短路，否則合閘時定子電流會有很大沖擊。通常的做法是把滅磁電阻接入閉合的勵磁回大沖擊。通常的做法是把滅磁電阻接入閉合的勵磁回路作為限流電阻。路作為限流電阻。 2）自整步法主要缺點是投網(wǎng)時沖擊電流稍大。自整步法主要缺點是投網(wǎng)時沖擊電流稍大。 同步發(fā)電機的并聯(lián)運行同步發(fā)電機