第十一章同步發(fā)電機的并聯(lián)運行

1、1n第十章小結第十章小結：n1電樞反應：取決于 與 的夾角 的數(shù)值。 交軸電樞反應磁動勢的作用； 直軸電樞反應磁動勢的作用。n2隱極電機以及凸極電機 電磁感應過程、電勢方程式、相量圖、 參數(shù)的物理意義。n3同步電機的運行特性以及參數(shù)的測定方法。0EI2第十一章第十一章 同步發(fā)電機的并聯(lián)運行同步發(fā)電機的并聯(lián)運行n主要內容：1. 同步發(fā)電機的并網(wǎng)運行條件和方法。2功率、轉矩守恒關系。3隱極以及凸極同步發(fā)電機的功角特性，功角的物理意義。4有功功率的調節(jié)；靜態(tài)穩(wěn)定性。5無功功率的調節(jié)；V形曲線。 3n一、并網(wǎng)運行的優(yōu)點一、并網(wǎng)運行的優(yōu)點：n 合理利用電能： 充分利用水電和火電； 地區(qū)間相互調節(jié)； 合理

2、投入發(fā)電機的臺數(shù)。n 提高供電質量：電網(wǎng)電壓和頻率趨于穩(wěn)定。n 提高供電的可靠性。n 負載趨于平衡，感性和容性負載相互起 補償作用。 11-1 概述4n二、無限大電網(wǎng)二、無限大電網(wǎng)： ， 。 無限大電網(wǎng)相當于一個內阻抗為零的 恒頻、恒壓電源。三、規(guī)定正方向三、規(guī)定正方向 Uf常數(shù)，常數(shù)0r AX0EGUSUGISI電網(wǎng)發(fā)電機一相繞組5n11-2 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n一、并網(wǎng)條件一、并網(wǎng)條件（整步）n1發(fā)電機的電壓幅值等于電網(wǎng)電壓幅值， 而且波形一致。n2發(fā)電機的電壓相位與電網(wǎng)電壓相位一致。 即n3發(fā)電機的頻率等于電網(wǎng)的頻率。即 n4發(fā)電機的相序必須與電

3、網(wǎng)相序一致相序一致。GSUUSGff67n不滿足條件的后果不滿足條件的后果：n GSUUGSUUUSGSGcxxUjZZUI 產(chǎn)生很大沖擊電流。0SxAX0EGUSU發(fā)電機一相繞組cIUUSUGUcIGS8n ，如 GSGSffSUGUSGSUGUSGUcISUGUSGUcI0cI cos0GGmU Icos0GGmU I發(fā)電機 電動機 9n 相序不一致，禁止發(fā)電機并網(wǎng)相序不一致，禁止發(fā)電機并網(wǎng)。 SGSGcxxUjZZUI 沖擊電流很大10n二、二、 并網(wǎng)方法并網(wǎng)方法：準整步，自整步n（一）準整步（一）準整步 同步指示器相序，頻率n 暗燈法暗燈法：n 相序一致 例如GSff1AGASUUU2

4、BGBSUUU3CGCSUUU0EU，頻率不一致112GUU時三個燈最亮 0U 時三個燈滅 1AGASUUU任何時刻，三個燈的亮度一樣任何時刻，三個燈的亮度一樣2BGBSUUU3CGCSUUU12n 相序不一致1AGASUUU2CGBSUUU3BGCSUUU131AGASUUU2CGBSUUU3BGCSUUU禁止合閘并網(wǎng)禁止合閘并網(wǎng)14n 燈光旋轉法燈光旋轉法n（二）（二） 自整步自整步 VG S3 123sAsBsCGCGBGA電網(wǎng)0fi 1nn相序正確， ， 時，投入電網(wǎng)，并立即加上勵磁，依靠定、轉子間形成的電磁力矩，把轉子自動地拉入同步。 15n11-3 同步發(fā)電機的功率、轉矩平衡方程式

5、同步發(fā)電機的功率、轉矩平衡方程式n一、功率平衡一、功率平衡212()()cosmFeadcuaaMpppPpmI rPPmUI機械損耗（機械能）轉子定子（電能）1mFeadMPpppP2(cos )cosMcuaaPPpmI IrUmIEUIx I jsx I j0EEar I16n二、轉矩守恒二、轉矩守恒 忽略 adp1mFeadMPpppP1111FemMppPPpfn260211MTTT011T111PT0T01FemppTMT1MMPT 原動機驅動轉矩，發(fā)電機空載轉矩，發(fā)電機電磁轉矩，17n11-4 功角特性功角特性 功角特性n一、凸極電機一、凸極電機0( )MEUfPf常數(shù)，常數(shù)，常

6、數(shù)，cos2mUIPPMcos()mUIsinsincoscos mUIcossinqdmUImUIar2McuaPPp忽略 ，電磁功率18qqxUIsinddxUEIcos0cossinMqdPmUImUIsincoscossin0dqMxUEmUxUmUP2sin112sin20dqdxxUmxUEmMMPP sin0dMxmUEP基本電磁功率 2sin1122 dqMxXmUP附加電磁功率（凸極電磁功率、磁阻功率）（凸極電磁功率、磁阻功率）19 0MP90180MPMPMP 2011sinsin22MdqdUEUPmmxxx90mmaxMPmax0,MmMdPPd1MMPT電磁轉矩： 二

7、、隱極電機sqdxxx0sinMSmUEPx90m0maxMSmUEPx0MP9018020n三、無功功率的功角特性三、無功功率的功角特性： n凸： n 隱：( )Qf2201111cos()()cos222ddqqdUEmUmUQmxxxxxssxmUxmUEQ20cosn四、功角四、功角 的物理意義的物理意義0EU 是 與 之間的時間相位角；21n 是轉子磁極軸線與電樞等效合成磁極是轉子磁極軸線與電樞等效合成磁極軸線之間的空間角。軸線之間的空間角。同步發(fā)電機： 轉子主動； 定子等效合成磁場被動。22n11-5 同步發(fā)電機并聯(lián)運行時有功功率的同步發(fā)電機并聯(lián)運行時有功功率的 調節(jié)及靜態(tài)穩(wěn)定調節(jié)

8、及靜態(tài)穩(wěn)定 隱極電機：不計飽和， ， 無限大電網(wǎng) （ =常值，且 =常值）。n一、有功功率的調節(jié)一、有功功率的調節(jié) 從功率守恒的觀點，調節(jié)有功輸出，須調節(jié)輸入功率，即調節(jié)原動機。0ar Uf23 調勵磁：調勵磁：1fF0EU1fF0EUsx I jaFI1fF0EUsx I jaFI結論：調勵磁不能調有功，出現(xiàn)無功電流。24 調原動機調原動機：1PMP2PQ ， 也發(fā)生變化。25n結論： 調有功，必須調原動機；調勵磁，不能 調有功。 愈大， 愈大， 愈大，n二、靜態(tài)穩(wěn)定二、靜態(tài)穩(wěn)定n 定義：（失步）；對小干擾的抵抗能力。定義：（失步）；對小干擾的抵抗能力。n 靜態(tài)穩(wěn)定區(qū)：靜態(tài)穩(wěn)定區(qū)：n（1）隱

9、極電機： 1PMP2Pmax90MP26nA點：是穩(wěn)定點點：是穩(wěn)定點；nB點：是不穩(wěn)定點點：是不穩(wěn)定點。1()()aMMManTTTTn1()()bMMMnTTTTn失步0 90，maxMP900，181(:)aMTT1(:)bMTT靜態(tài)穩(wěn)定區(qū)；靜態(tài)穩(wěn)定極限。靜態(tài)不穩(wěn)定區(qū)。27n（2）凸極電機：）凸極電機： : 靜態(tài)穩(wěn)定區(qū)； 靜態(tài)不穩(wěn)定區(qū)。n 越小，靜態(tài)穩(wěn)定性越好； （ ）越大，靜態(tài)穩(wěn)定性越好。0m，0m，180180MTmaxMTm0EmaxMP28n 整步轉矩系數(shù)整步轉矩系數(shù) n 則同步發(fā)電機是靜態(tài)穩(wěn)定。n 則同步發(fā)電機靜態(tài)不穩(wěn)定。n 為靜態(tài)穩(wěn)定極限，此時發(fā)電機保持靜態(tài)穩(wěn)定的能力為零。 M

10、dTd0MdTd0MdTd0MdTd0180MTmaxMTm29n隱極電機：n凸極電機：MdTd正負，表示電機的穩(wěn)定性大小，表示電機的穩(wěn)定能力cos01sMxUEmddT2cos11cos201dqdMxxUxUEmddT30n 過載能力過載能力： 隱極電機：隱：凸：n注意：（1）過載能力是表示電機靜態(tài)穩(wěn)定的程度，而不是發(fā)電機可以過載的倍數(shù)。（2）過載能力越大，靜態(tài)穩(wěn)定能力越好。maxmNTkTNMNMNmPPTTksin1maxmax1.52mk 3040N23mk 2030N31上次課內容回顧上次課內容回顧n1、同步發(fā)電機并聯(lián)運行時有功功率的調節(jié)。同步發(fā)電機并聯(lián)運行時有功功率的調節(jié)。 調有

11、功，必須調原動機；調勵磁，有功不變，無功改變，所以，調勵磁，不能調有功。 愈大， 愈大，n2、電機的靜態(tài)穩(wěn)定性。電機的靜態(tài)穩(wěn)定性。 （1）靜態(tài)穩(wěn)定區(qū)和穩(wěn)定極限： 隱極和凸極機。 （2） 越小，靜態(tài)穩(wěn)定性越好。 （3）影響電機靜態(tài)穩(wěn)定性的因素：勵磁電流，同步電 抗（短路比）。 （4）整步轉矩系數(shù) ；過載能力。max90MP1P2P32n11-6 無功功率的調節(jié)和無功功率的調節(jié)和V形曲線形曲線n假設無限大電網(wǎng)： =常值，且 =常值 I的軌跡為AB。 E0的軌跡為CD。 Uf0ar 2P 常數(shù)2cosPmUI常數(shù)cosI即常數(shù)02sinMsmUEPPx常數(shù)0sinE即常數(shù)2P 常數(shù)一、無功功率的調節(jié)

12、一、無功功率的調節(jié)（ ）33n1.正常勵磁正常勵磁 （ ， ） 1） 輸出感性無功； 2） 勵磁電流越大，電樞電流 也越大。所以調節(jié)時，勵 磁電流和電樞電流受發(fā)熱 條件的限制； 3）愈過勵，功角愈小，愈穩(wěn) 定。 cos11fi20Q 2PmUI21ffii2.過勵過勵 （ ）34n3.欠勵欠勵（ ） 1） 輸出容性無功； 2）勵磁電流越小，電樞電 流越大。所以調節(jié)時， 注意電樞電流受發(fā)熱條 件的限制； 3）愈欠勵，功角愈大， 愈不穩(wěn)定。受靜態(tài) 穩(wěn)定性的限制； 31ffii35n二、二、V形曲線形曲線n結論：n1.同一 ， V形曲線愈高。n2. （正常勵磁電流）n3. 過勵時， ； 欠勵時， 。I1cos常數(shù) MP常數(shù)MP0MP不穩(wěn)定區(qū)欠勵過勵正常勵磁超前滯后8 . 0cos(超前)8 . 0cos(滯后)fi20fPi2fiPI下，fiIfiI36n過勵時，勵磁電流和電樞電流受發(fā)熱條件的限制；n欠勵時，電樞電流受發(fā)熱條件的限制以及及靜態(tài)穩(wěn)定性的限制。 n愈過勵，I愈大，功角愈小，愈穩(wěn)定； 愈欠勵，I也愈大，功角愈大，愈不穩(wěn)定。n4.過勵發(fā)感性無功，欠勵發(fā)容性