第14章 同步發(fā)電機的運行特性

第十四章同步發(fā)電機的運行特性14-1同步發(fā)電機的空載特性、短路特性和同步電抗的測定14-2同步發(fā)電機零功率因數(shù)負(fù)載特性及普梯爾電抗的測定14-3同步發(fā)電機的外特性和調(diào)整特性14-4轉(zhuǎn)差法和取出轉(zhuǎn)子法求參數(shù)第十四章同步發(fā)電機的運行特性基本要求：1.了解同步發(fā)電機的空載特性、短路特性、零功率因數(shù)負(fù)載特性的定義及各特性曲線的特點2.掌握利用空載特性、短路特性測量同步電抗的方法3.掌握利用空載特性、零功率因數(shù)負(fù)載特性測量定子漏電抗的方法4.了解同步發(fā)電機的外特性和調(diào)整特性5.了解低轉(zhuǎn)差法測量同步電抗的原理和方法1.同步發(fā)電機空載特性曲線的測定14-1同步發(fā)電機的空載特性、短路特性和同步電抗的測定空載特性：在同步轉(zhuǎn)速下，空載電動勢E0與勵磁電流if之間的關(guān)系，即E0=f(if)?？蛰d特性的測定：定子繞組開路，用原動機把同步發(fā)電機拖動到同步轉(zhuǎn)速，改變勵磁電流if，并記取相應(yīng)的電樞端電壓U0，可得空載特性曲線。校正曲線空載特性磁路的飽和因數(shù)：當(dāng)E0=UN時，磁路飽和時的勵磁電流if0和磁路不飽和時的勵磁電流ifs之比，用k表示，即氣隙線一般，k=1.1~1.25。同步發(fā)電機的標(biāo)準(zhǔn)空載特性0.51.01.52.02.53.03.50.581.01.211.331.401.461.51短路特性：n=n1，U=0（定子繞組三相短路）時，定子短路電流Ik

與勵磁電流if

的關(guān)系Ik=f(if)。2.同步發(fā)電機的短路特性短路特性分析短路特性短路特性的測定電樞勵磁AAAA即短路特性曲線是一條過原點的直線。短路運行時，電樞反應(yīng)為直軸去磁電樞反應(yīng)。E很小很小磁路不飽和氣隙線空載特性短路特性1）隱極同步發(fā)電機三相短路時，有3.同步發(fā)電機的同步電抗和短路比同步電抗2）凸極同步發(fā)電機三相短路時，如果忽略電樞電阻R，則=90，即直軸同步電抗3）短路比短路比：同步發(fā)電機在空載額定電壓所對應(yīng)的勵磁電流if0勵磁下，三相穩(wěn)態(tài)短路時的短路電流IkN與額定電流IN之比，用Kc表示，氣隙線空載特性短路特性產(chǎn)生額定短路電流的勵磁電流短路比Kc對同步電機性能和成本的影響：當(dāng)Kc大時，Xd小△U小，并聯(lián)運行時穩(wěn)定性好；氣隙大，造價高，經(jīng)濟性差。當(dāng)Kc小時，Xd大△U大，并聯(lián)運行時穩(wěn)定性差；氣隙小，造價低，經(jīng)濟性好。負(fù)載特性：當(dāng)n=n1，cos=常數(shù)且I=常數(shù)時，U=f(if)。1.零功率因數(shù)負(fù)載特性零功率因數(shù)負(fù)載特性：當(dāng)n=n1，cos=0且I=常數(shù)時，U=f(if)。14-2同步發(fā)電機零功率因數(shù)負(fù)載特性

及普梯爾電抗的測定零功率因數(shù)負(fù)載特性的測定純感性負(fù)載電樞勵磁AAVAA純?nèi)ゴ抛饔每蛰d特性零功率因數(shù)特性

：補償漏電抗壓降作用所需增加的磁動勢。

：補償電樞反應(yīng)去磁磁動勢所需增加的勵磁磁動勢；結(jié)論：在零功率因數(shù)負(fù)載特性與空載特性之間相差一個特性三角形kmn，其垂直邊為定子漏電抗壓降，其水平邊為與電樞反應(yīng)等效的勵磁磁動勢。I不變時，kmn

不變特性三角形kmn空載特性零功率因數(shù)特性2.由空載和零功率因數(shù)特性測定定子漏電抗作圖法求定子漏電抗Xs:在零功率因數(shù)負(fù)載特性上任取一點n（一般取額定電壓點），作；過o作氣隙線的平行線，交空載特性于k點；連接kn，過

k點作on的垂線，交on于m點，得特性三角形kmn

；。空載特性零功率因數(shù)特性氣隙線定子漏電抗空載特性零功率因數(shù)特性氣隙線理論曲線3.普梯爾電抗由零功率因數(shù)負(fù)載試驗測得的電抗稱為普梯爾電抗Xp。原因：零功率因數(shù)負(fù)載時，主極漏磁通較大，磁極飽和程度較空載時高，因此同樣的氣隙合成磁動勢產(chǎn)生的氣隙磁通和氣隙電動勢時較空載時略有減小。試驗曲線14-3同步發(fā)電機的外特性和調(diào)整特性1.同步發(fā)電機的外特性1）外特性：n=n1，if=常數(shù)且cos=常數(shù)時，U=f(I)。cos=0.8cos=1cos()=0.8影響外特性曲線的因素：電樞反應(yīng)；定子的漏阻抗壓降。在感性負(fù)載或純電阻性負(fù)載時，外特性是一條向下傾斜的曲線；在容性負(fù)載時，外特性可能是一條上翹的曲線。I

if不變IZsFf1

不變Fa，電樞反應(yīng)的去磁作用增強F

E

Ucos=0.8在感性負(fù)載或純電阻性負(fù)載時，由于電樞反應(yīng)的去磁作用，及感性電流引起的漏阻抗壓降，隨電樞電流I的增大，電樞端電壓U是下降的。當(dāng)n=n1，if=常數(shù)且cos=常數(shù)時，容性負(fù)載且0時,由于電樞反應(yīng)的助磁作用，及容性電流引起的漏阻抗壓降，隨電樞電流I的增大，電樞端電壓U是上升的。I

if不變IZsFf1

不變Fa，電樞反應(yīng)的助磁作用增強F

E

U當(dāng)n=n1，if=常數(shù)且cos=常數(shù)時，cos()=0.82）電壓調(diào)整率：保持額定運行時的勵磁電流ifN和轉(zhuǎn)速nN不變，對應(yīng)的發(fā)電機空載電動勢E0和額定電壓UN之差與額定電壓的比值，即cos=1cos()=0.8cos=0.8調(diào)整特性：當(dāng)n=n1，U=常數(shù)且cos=常數(shù)時，if=f(I)。2.同步發(fā)電機的調(diào)整特性if=

ifN，cos=cosN14-4

轉(zhuǎn)差法和取出轉(zhuǎn)子法求參數(shù)1.用轉(zhuǎn)差法試驗測同步電機的同步電抗1）方法：由原動機將凸極同步電機拖動至接近同步轉(zhuǎn)速（s<1％），轉(zhuǎn)子勵磁繞組開路，在定子端子上外施額定頻率的相序與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向一致的對稱三相低電壓，測量定子電壓U、定子電流I

。降壓變壓器交流電源AV電樞磁場軸線與轉(zhuǎn)子直軸重合此時同步電抗最大為Xd

，有2）原理：R0直軸同步電抗d軸d軸q軸轉(zhuǎn)差試驗時的電樞端電壓和電樞電流波形電樞磁場軸線與轉(zhuǎn)子交軸重合此時同步電抗最小為Xq，有交軸同步電抗注意：由于外加電壓U很低，磁路不飽和，所以轉(zhuǎn)差法測得的Xd、Xq均為不飽和值。d軸d軸q軸轉(zhuǎn)差試驗時的電樞端電壓和電樞電流波形2.取出轉(zhuǎn)子法1）方法：試驗接線同轉(zhuǎn)差法，取出同步電機的