5同步電機的穩(wěn)態(tài)分析.ppt

1、第六章 同步電機的穩(wěn)態(tài)分析,同步電機和感應電機同屬于交流電機，與感應電機 的區(qū)別是同步電機的轉子轉速 n 與電網(wǎng)頻率 f 之間具有固定不變的關系 ，而感應電機的轉子轉速 nns。 本章主要講述同步發(fā)電機的工作原理、電磁關系，導出基本方程、等效電路和相量圖； 分析同步發(fā)電機的運行特性，以及與電網(wǎng)的并聯(lián)運行和功率調節(jié)問題。 最后介紹同步電動機和同步補償機。,第一節(jié) 同步電機的結構、工作原理和運行狀態(tài) 第二節(jié) 同步發(fā)電機的的空載和負載運行 第三節(jié) 隱極同步發(fā)電機電壓方程、相量圖和等效電路 第四節(jié) 凸極同步發(fā)電機電壓方程和相量圖 第五節(jié) 同步發(fā)電機的功率和轉矩方程 第六節(jié) 同步電機參數(shù)的測定 第七節(jié)

2、同步發(fā)電機的運行特性 第八節(jié) 同步發(fā)電機與電網(wǎng)的并聯(lián)運行 第九節(jié) 同步電動機與同步補償機,第六章 同步電機的穩(wěn)態(tài)分析,第一節(jié) 同步電機的結構 、工作原理和運行狀態(tài),一、同步電機的基本類型 二、同步電機的基本結構 三、同步發(fā)電機的工作原理 四、同步電機的運行狀態(tài) 五、同步電機的勵磁方式 六、同步電機的銘牌數(shù)據(jù),一、同步電機的基本類型,汽輪發(fā)電機：高速，轉子隱極式, 細長形 水輪發(fā)電機：低速，轉子凸極式, 短粗形,2)、定子繞組：由許多線圈按一定規(guī)律連接而成。 大容量電機由于尺寸大，制成半匝式（線棒）， 每個線棒由若干銅線并在一起，分成一排或兩排， 兩個線棒的一端焊在一起，即成一個線圈。,3)、機

3、座：固定和支撐定子鐵心，并形成風道。,二、同步電機的基本結構,(一)、隱極同步電機（臥式）,1)、定子鐵心：由0.5mm厚的硅鋼片疊成，沿軸向分成好幾疊，每疊36cm，疊與疊之間留有寬0.81cm的通風溝。,1、定子：包括定子鐵心、定子繞組、機座、端蓋等。,2)、勵磁繞組：用扁銅線繞成同心式線圈，嵌放在大齒兩側的轉子槽中，并用非磁性硬鋁槽楔壓緊。,3)、護環(huán)：為使勵磁繞組可靠地固定在轉子上，繞組端部還要套上用高強度非磁性鋼鍛成的護環(huán)。,1)、轉子鐵心：一般用整塊的導磁性好的高強度合金鋼鍛成，轉子表面約2/3部分銑有軸向凹槽，用于嵌放勵磁繞組，不銑槽的約1/3部分形成大齒，即磁極。,2、轉子：包

4、括轉子鐵心、勵磁繞組、護環(huán)、風扇等。,2)、定子繞組：大、中容量凸極電機采用波繞組，小容量凸極電機采用疊繞組。,3)、機座：固定和支撐定子鐵心，并形成風道。 因直徑大，通常采用分瓣機座。,(二)、凸極同步電機（臥式或立式）,1)、定子鐵心：由0.5mm厚硅鋼片疊成，因直徑大，一般采用幾片扇形硅鋼片拼成一個圓形。,1、定子：包括定子鐵心、定子繞組、機座等。,臥式：同步電動機、同步補償機和用內燃機或沖擊式水輪 機拖動的同步發(fā)電機。 立式：低速、大容量水輪發(fā)電機和大型水泵用同步電動機。,3)、阻尼繞組：由插入磁極極靴槽中的銅條和兩端的端環(huán)焊成一個閉合繞組。在發(fā)電機不對稱運行時，起削弱負序旋轉磁場，抑

5、制轉子機械振蕩的作用。,2)、轉軸：用高強度鋼鍛成。因轉速低，轉子鐵心與轉軸分開鍛造。,1)、轉子鐵心：即磁極，采用T尾或鳩尾與磁軛連接，磁軛與轉軸間用轉子支架支撐著，轉子支架固定在轉軸上。,2、轉子：包括轉子鐵心、轉軸、勵磁繞組、阻尼繞組等。,4)、推力軸承： 懸式：推力軸承裝在轉子上面的上機架上，整個轉子懸吊著。機械穩(wěn)定性好，但機組的軸向高度大，轉速較高的電機(150r/min以上)采用。 傘式：推力軸承裝在轉子下面的下機架上，整個轉子被托架著。機械穩(wěn)定性差，但機組的軸向高度小，轉速較低的電機(125r/min以下)采用。,定子上裝有三相對稱繞組互差120電角度。 轉子上安放直流勵磁繞組。

6、,A,C,B,S,N,設轉子 順時針旋轉,紫色為流入 紅色為流出,ns,三、同步發(fā)電機的工作原理,當同步發(fā)電機被原動機拖動以同步轉速旋轉，轉子勵磁繞組通入直流勵磁電流時，轉子將產(chǎn)生主極磁動勢及相應的主極磁場（包括在氣隙中以同步轉速旋轉的主磁場和主極漏磁場）。 主磁場通過氣隙并與定子繞組交鏈，在定子繞組中感應出三相交流電動勢，若定子繞組帶有負載，發(fā)電機將輸出電功率。,2、電動勢的大小 三相定子繞組對稱，因此三相電動勢大小相等， 相位互差120電角度。 設 Em為相電動勢幅值，A相初相角為0，則：,1、電動勢的波形 若主磁場的氣隙磁密沿圓周按正弦規(guī)律分布， 則定子導體感應電動勢隨時間按正弦規(guī)律變化

7、：,當 f =50Hz時，n =3000/p。 汽輪發(fā)電機： p1 n=3000r/min； 水輪發(fā)電機：例 p30 n=100r/min。,同步電機的轉速與電網(wǎng)頻率有嚴格不變關系， 即當電網(wǎng)頻率一定時，電機轉速不變。,3、電動勢的頻率,若轉子每分鐘轉速為n，電動勢頻率為,當p1，轉子轉一周，電動勢交變一次；,當p對極，轉子轉一周，電動勢交變p次；,四、同步電機的運行狀態(tài),當定子（電樞）繞組中流過對稱三相電流時，定子將產(chǎn)生電樞磁動勢及相應的電樞磁場（包括在氣隙中以同步轉速旋轉的電樞反應磁場和電樞漏磁場）。 在氣隙中均以同步轉速旋轉的主磁場和電樞反應磁場共同合成為氣隙磁場。氣隙磁場在轉子內部深處

8、沿著主極軸線然后逐漸扭斜，在進入定子時其軸線已偏離主極軸線一個角度，再加上電樞漏磁場，電樞合成磁場（包括主磁場、電樞反應磁場和電樞漏磁場）與主磁場之間的夾角為，稱為功率角。它越大，則磁場所產(chǎn)生的切向力及電磁轉矩和電磁功率也越大。,(a) 發(fā)電機,(b) 補償機,(c) 電動機,五、同步電機的勵磁方式 指同步電機獲得直流勵磁電流的方式； 而供給勵磁電流的整個系統(tǒng)，稱為勵磁系統(tǒng)。,(一)、直流勵磁機勵磁系統(tǒng)：用同軸直流發(fā)電機供給勵磁。 (二)、整流器勵磁系統(tǒng)： (用晶閘管取代直流發(fā)電機電刷和換向器) 1、靜止整流器勵磁系統(tǒng)： 1)、他勵式：用同軸交流主勵磁機發(fā)出交流電，經(jīng)靜止半導體整流器整流后供給

9、勵磁。 2)、自勵式：(取消了交流勵磁機) 取自同步發(fā)電機輸出的交流電，經(jīng)晶閘管整流后供給勵磁。 2、旋轉整流器勵磁系統(tǒng)： (取消了同步發(fā)電機集電環(huán)和電刷) 用同軸轉樞式交流主勵磁機發(fā)出交流電，經(jīng)同步發(fā)電機轉子上的半導體整流器整流后供給勵磁，稱為無刷勵磁系統(tǒng)。,六、同步電機的額定值,1、額定容量SN (或額定功率PN ) ：額定運行時電機的 輸出功率。 同步發(fā)電機SN (kVA)或PN (kW)；同步電動機PN (kW)； 同步補償機SN (kvar)。 2、額定電壓UN：額定運行時定子繞組的線電壓，單位為伏(V)。 3、額定電流IN：額定運行時定子繞組中的線電流， 單位為安(A)。 4、額定

10、功率因數(shù)cosN：額定運行時電機的功率因數(shù)。 5、額定頻率 fN：額定運行時電樞的頻率，我國工頻為50赫(Hz)。 6、 額定轉速nN：額定運行時電機的轉速，為同步轉速ns； 單位為轉/分(r/min)。 還有絕緣等級、允許溫升、額定勵磁電壓和額定勵磁電流等。,第二節(jié) 同步發(fā)電機的空載和負載運行,一、同步發(fā)電機的空載運行空載特性 二、同步發(fā)電機的負載運行電樞反應,A,C,B,S,N,一、同步發(fā)電機的空載運行 同步發(fā)電機被原動機拖動以同步轉速旋轉，勵磁繞組通 入直流勵磁電流，電樞繞組開路或電樞電流為零的情況。,設轉子 順時針旋轉,紫色為流入 紅色為流出,ns,主磁路包括氣隙、電樞齒、電樞軛、磁極

11、極身和轉子軛五部分。,激磁電動勢的有效值,在同步轉速下，激磁電動勢E0與勵磁電流 If 之間的 關系曲線E0= f ( If )，稱為同步電機的空載特性。,1、空載時的電磁關系,2、空載特性,0,E0= f ( If ),E0,0,If , Ff,氣隙線,空載特性,If0,UN,電機的磁化曲線 0= f ( Ff ),E0,空載額定電壓時主磁路飽和系數(shù),If0,不計飽和時：,對稱負載時電樞磁動勢的基波對主磁場基波的影響稱為電樞反應。,二、同步發(fā)電機的負載運行,1、負載時的電磁關系,把主磁場 和電樞反應磁場 疊加，即可得到負載時的氣隙合成磁場 。 （教材中把電樞磁動勢的基波在氣隙中所產(chǎn)生的磁場稱

12、為電樞反應）,A相相軸 (A相時軸),(1)、任一相的電流相量與該電流系統(tǒng)產(chǎn)生的合成磁動勢矢量重合； (2)、旋轉磁場與任一相繞組交鏈的磁通相量與旋轉磁場的磁密波矢量重合； 再加上(3)、忽略磁滯、渦流影響時，旋轉磁場的磁密波矢量與產(chǎn)生它的磁動勢矢量重合； (4)、磁通與其感應電動勢的正方向符合右手螺旋定則時，電動勢相量滯后于產(chǎn)生它的磁通相量90。,復習時空矢量圖：,把時間相量圖和空間矢量圖畫在一起，稱為時空矢量圖。,對于對稱多相系統(tǒng)，在時空矢量圖中，若每一相都取自己的相軸作為時軸，則存在下列關系：,同步發(fā)電機A相電流 達最大值時的 時空矢量圖,時軸,A軸,2、對稱負載時的電樞反應,B,C軸,

13、A,C,Z,X,Y,B軸,設電流尾進 首出為正，,(1)、電樞電流 與激磁電動勢 同相時 (0=0),S,N,d軸,(a) 空間矢量圖,(c) 時空矢量圖,(b) 時間相量圖,q 軸,紫色為流入 紅色為流出,ns,設轉子 順時針旋轉,d軸,A軸,q 軸,時軸,取主極軸線超前A相軸線90的時刻繪圖,時軸,A軸,B,C軸,A,C,Z,X,Y,B軸,(2)、電樞電流 滯后激磁電動勢 90時 (0=90),S,N,d軸,(a) 空間矢量圖,(c) 時空矢量圖,(b) 時間相量圖,q 軸,ns,d軸,A軸,q 軸,時軸,請同學們取A相電流達最大值的時刻繪圖,時軸,A軸,B,C軸,A,C,Z,X,Y,B軸

14、,(3)、電樞電流 超前激磁電動勢 90時 (0=90),S,N,d軸,(a) 空間矢量圖,(c) 時空矢量圖,(b) 時間相量圖,q 軸,ns,d軸,A軸,q 軸,時軸,請同學們取A相電流達最大值的時刻繪圖,時軸,A軸,B,C軸,A,C,Z,X,Y,B軸,(4)、一般情況下的電樞反應 電樞電流 滯后激磁電動勢 一個銳角 (0090),S,N,d軸,(a) 空間矢量圖,(c) 時空矢量圖,(b) 時間相量圖,q 軸,ns,d軸,A軸,q 軸,時軸,對稱負載時的電樞反應,電樞反應取決于 與 的空間夾角，即取決于 與 的時間夾角0。,小結：,(1)、電樞反應的性質與激磁電動勢 和電樞電流 的夾角0

15、(即內功率因數(shù)角)有關。 (2)、電樞反應的性質有交磁、去磁、增磁三種。 (3)、交軸電樞反應是實現(xiàn)機電能量轉換的關鍵， 因為只有交軸電樞反應才產(chǎn)生制動性質的電磁轉矩， 原動機必須克服制動電磁轉矩做功，從而將機械能 轉變成電能。,(1)00時，為交軸電樞反應，作用是使氣隙磁場軸線從空載時的直軸處逆轉向后移了一個銳角，主磁場超前氣隙磁場，主極上受到制動性質的電磁轉矩，使發(fā)電機轉速降低，影響發(fā)電機有功功率的輸出。 (2)090時，為直軸去磁電樞反應，作用是使氣隙磁場削弱，發(fā)電機端電壓下降，影響發(fā)電機無功功率的輸出。 (3)0-90時，為直軸增磁電樞反應，作用是使氣隙磁場增強，發(fā)電機端電壓上升，影響

16、發(fā)電機無功功率的輸出。,00、90和90時電樞反應的性質、作用 和對電機功率傳遞的影響？,一、隱極同步發(fā)電機的電壓方程、相量圖和等效電路,二、凸極同步發(fā)電機的電壓方程和相量圖,同步發(fā)電機的電壓方程、相量圖和等效電路,第三節(jié) 隱極同步發(fā)電機的電壓方程、相量圖和等效電路,一、不考慮飽和（磁路線性，可應用疊加原理）,1、電壓方程,不計飽和,為分析方便，引入一個反映電樞反應磁通的參數(shù)， 將電樞反應電動勢與電樞電流直接聯(lián)系起來 。,激磁電動勢 與端電壓 的夾角稱為功率角,2、相量圖和等效電路,等效電路,相量圖,二、考慮飽和（磁路非線性，不能應用疊加原理）,1、電壓方程,2、磁動勢電動勢矢量圖,具體計算時

17、利用空載特性可直接求出氣隙合成磁動勢建立的氣隙電動勢，為此需要把基波電樞磁動勢換算到階梯形波的主極磁動勢上，即乘以電樞磁動勢的換算系數(shù)ka。,ka的意義是：產(chǎn)生同樣大小的基波氣隙磁場時，一安匝基波電樞 磁動勢相當于多少安匝階梯形波主極磁動勢。,Ff 或 If,E0,磁動勢電動勢矢量圖,0,空載特性,F,E,Ff,E0,第四節(jié) 凸極同步發(fā)電機的電壓方程和相量圖,一、雙反應理論,凸極同步電機的氣隙是不均勻的，極弧下氣隙較小，極間氣隙較大，即氣隙磁導是變化的，同樣大小的電樞磁動勢作用在不同位置時電樞反應將不相同。,當電樞磁動勢恰好作用在直軸或交軸位置時，電樞磁場波形是對稱的，電樞反應不難確定。,一般

18、情況下，電樞反應既不作用在直軸也不作用在交軸，此時電樞磁場分布是不對稱的，且無法用解析式來表達，電樞反應難于直接確定。,當電樞磁動勢既不作用在直軸也不作用在交軸時，可把電樞磁動勢分解成直軸和交軸兩個分量，然后分別求出直軸和交軸電樞磁動勢的電樞反應，最后再把它們的效果疊加起來。稱為雙反應理論,二、凸極同步發(fā)電機的電壓方程和相量圖,(1)、電壓方程,1、不考慮飽和（磁路線性，可應用疊加原理）,不計飽和,(2)、相量圖,相量圖,、相量法,、有效值 法,0 角是 與 的夾角，畫相量圖須先確定0 角。 與 不能同時存在，0 角是無法測出的。,注意：,第五節(jié) 同步發(fā)電機的功率和轉矩方程,一、功率方程 二、

19、電磁功率 三、轉矩方程,機械功率,電磁 功率,電功率,功率轉換流程圖,機械損耗,定子鐵耗,雜散損耗,電樞銅耗,一、功率方程,設轉子勵磁損耗由獨立的直流電源供給,相量圖,二、電磁功率,三、轉矩方程,原動機驅動轉矩,電磁轉矩,空載制動轉矩,第六節(jié) 同步電機參數(shù)的測定,一、直軸同步電抗Xd的測定 二、短路比 三、定子漏抗X的測定 四、直軸電樞等效磁動勢,一、用空載特性和短路特性確定Xd,1、空載特性,0,E0,If,空載特性,If0,UN,氣隙線,將電樞繞組開路，在同步轉速下，測得激磁電動勢E0隨勵磁電流 If 變化的關系曲線E0= f ( If )，稱為同步電機的空載特性。（即 n = ns，I

20、= 0時，E0= f (If )曲線）,2、短路特性,將電樞繞組三相端頭短接，在同步轉速下，測得電樞穩(wěn)態(tài) 短路電流 I 隨勵磁電流 If 變化的關系曲線 I = f ( If )，稱為同步電機的短路特性。 （即 n = ns，U = 0時，I = f (If )曲線）,If,Ifk,0,I,IN,短路特性,短路時，端電壓U0，短路電流僅受電機本身阻抗的限制，一般電樞電阻遠小于同步電抗，因此短路電流可認為是純感性的，即090，電樞磁動勢基本上是純去磁的直軸磁動勢，因此 ，于是 ，可得 I Eo 氣隙電動勢 ，可見氣隙電動勢很小，僅等于電樞漏抗壓降，因此其對應的氣隙合成磁通很小，電機磁路處于不飽和

21、狀態(tài)，于是 Eo If，而短路電流I Eo，因此I If，短路特性為一條直線。,為什么短路特性是一條直線？,Eo 應從氣隙線上查出,0,E0,If,空載特性,If,氣隙線,0,E0, I,If,空載特性,If0,氣隙線,短路特性,I,短路特性,UN,E0, I,I,E0,線性磁化曲線,3、直軸同步電抗的確定,0,E0, I,If,空載特性,If0,氣隙線,Ifk,I,短路特性,UN,IN,二、短路比Kc,三、用零功率因數(shù)負載特性確定定子漏抗X和直軸電樞等效磁動勢,1、零功率因數(shù)負載特性,將電樞接到一個可調的三相對稱純感性負載上，使 ， 在同步轉速下，保持電樞電流為常值(例如I = IN)，測得

22、同步電機端電壓U 隨勵磁電流 If 變化的關系曲線U = f ( If )，稱為同步電機的零功率因數(shù)負載特性。 （即 n = ns，I =常值， 時，U = f (If )曲線）,零功率因數(shù)負載的相量圖,表示空載時產(chǎn)生額定電壓所需的勵磁電流； 表示零功率因數(shù)負載時產(chǎn)生額定電壓所需的勵磁電流， 表示克服定子漏抗壓降所需增加的勵磁電流， 表示克服去磁電樞反應所需增加的勵磁電流。,零功率因數(shù)負載特性的分析,第七節(jié) 同步發(fā)電機的運行特性,一、外特性 二、調整特性 三、效率特性,一、外特性 在同步轉速下，保持勵磁電流和負載功率因數(shù)為常值，測得同步發(fā)電機端電壓U 隨電樞電流 I 變化的關系曲線 U = f

23、 ( I )，稱為同步發(fā)電機的外特性。 （即 n = ns，If =常值， =常值時，U = f( I )曲線）,不同功率因數(shù)時同步發(fā)電機的外特性,電樞反應增磁作用和容性電流的漏抗電壓引起端電壓U,曲線1： ，曲線下降，原因：,曲線2： ，曲線下降，原因：,曲線3： ，曲線上升，原因：,容性負載時相量圖,（1）I電樞反應去磁作用U （2）I漏阻抗壓降U, 0，00，原因同上。,If = IfN，,調節(jié)發(fā)電機的勵磁電流，使電樞電流為額定電流，功率因數(shù)為額定功率因數(shù)，端電壓為額定電壓，此勵磁電流稱為發(fā)電機的額定勵磁電流IfN。 保持勵磁電流為IfN，轉速為同步轉速ns不變，卸去負載(即I = 0)

24、，此時端電壓升高的百分值稱為同步發(fā)電機的電壓調整率。,從外特性求電壓調整率u,cos cosN,u,為使電網(wǎng)電壓不致有太大波動，要求凸極同步發(fā)電機u=18%30%，隱極同步發(fā)電機u=30%48%。（均為cos = 0.8滯后時的數(shù)值）,二、調整特性,在同步轉速下，保持端電壓為額定電壓，功率因數(shù)為常值時，勵磁電流 If 與電樞電流 I 的關系曲線If = f ( I ) ，稱為同步發(fā)電機的調整特性。 （即 n = ns，U = UN， cos 常值時， If = f ( I )曲線）,不同功率因數(shù)時同步發(fā)電機的調整特性,在同步轉速下，保持端電壓為額定電壓，功率因數(shù)為額定功率因數(shù)時，同步發(fā)電機的效

25、率與輸出功率P2的關系曲線 = f ( P2 )，稱為同步發(fā)電機的效率特性。 （即 n = ns，U = UN， cos cosN時， = f ( p2 )曲線）,三、效率特性,max,0,1.0,max發(fā)生在(0.71.1)PN 空冷大型水輪發(fā)電機：N=96%98.5% 空冷汽輪發(fā)電機：N=94%97.8%,電機效率比變壓器效率低，可用直接負載法： 測量P1、P2來計算效率。 也可用間接法（損耗分析法）： 先測出損耗 ，再計算效率。,同軸勵磁機：勵磁損耗 pcuf由P1供給； 單獨拖動的電動機勵磁機組：勵磁損耗pcuf由勵磁機組供給，而與P1無關。,第八節(jié) 同步發(fā)電機與電網(wǎng)的并聯(lián)運行,一、并

26、聯(lián)運行 二、功角特性 三、有功功率調節(jié)和靜態(tài)穩(wěn)定 四、無功功率調節(jié),一、并聯(lián)運行 發(fā)電廠通常采用發(fā)電機并聯(lián)運行方式，即兩臺或兩臺以上發(fā)電機的三相繞組分別接在公用三相母線上，共同向用戶提供有功、無功功率。許多發(fā)電廠再并聯(lián)起來組成強大電網(wǎng)。,并聯(lián)運行優(yōu)點： (1)、提高發(fā)電廠運行效率； (2)、提高供電可靠性； (3)、提高供電質量； (4)、合理利用能源，提高經(jīng)濟效益。,1、投入并聯(lián)的條件 (1)、發(fā)電機相序應與電網(wǎng)一致； (2)、發(fā)電機頻率應與電網(wǎng)相同； (3)、 發(fā)電機激磁電動勢 應與電網(wǎng)電壓 大小相等、相位相同，即 。,電網(wǎng),Q,投入并聯(lián)示意圖,不滿足并聯(lián)條件的后果：,(3)、頻率不等,(

27、4)、相序不同,電壓差強大環(huán)流巨大電磁力(破壞繞組)和沖擊力矩(轉軸受沖擊),(2)、 與 相位不同,(1)、 與 大小不等,變化電壓差(拍振電壓) 拍振電流交變力矩(發(fā)電機振動)和功率振蕩,絕不允許并聯(lián),2、投入并聯(lián)的方法,(1)、準確整步法（準確同步法、準確同期法） 把發(fā)電機調整到完全合乎并聯(lián)條件，然后投入電網(wǎng)，稱為準確整步。,為了投入并聯(lián)所進行的調節(jié)和操作過程，稱為整步過程。 將發(fā)電機調整到符合并聯(lián)條件時，稱發(fā)電機達到同步或同期。 將發(fā)電機投入電網(wǎng)，稱為并網(wǎng)、并列、或并車。,準確整步法優(yōu)點：無沖擊電流；缺點：操作復雜。,(2)、自整步法（自同步法、自同期法） 電力系統(tǒng)發(fā)生故障時，電壓、頻

28、率均在變化，很難調整到完全合乎并聯(lián)條件，為把發(fā)電機迅速投入電網(wǎng)，采用自整步法，事故后能迅速合閘，但沖擊電流大。,自整步法優(yōu)點：操作簡單、迅速；缺點：有沖擊電流。,判斷是否滿足并聯(lián)條件常采用同步指示器（包括同步指示燈、電壓表、頻率表、整步表等），最簡單的同步指示器由三組同步指示燈組成。 檢查是否滿足并聯(lián)條件的方法：燈光法和整步表法。 燈光法有兩種接法：直接接法（燈光熄滅法） 交叉接法（燈光旋轉法）,(1)、準確整步法,電網(wǎng),Q,A,B,C,A,B,C,1,2,3,待投入的發(fā)電機 f ,直接接法的接線圖和相量圖,(a) 接線圖,(b) 相量圖,1,2,3,(a)、頻率不等：三組燈同時忽亮忽暗，燈光

29、閃爍； (b)、電壓大小或相位不等：長亮不閃； (c)、相序不同且頻率不等時：三組燈輪流亮暗，燈光旋轉。 在三組燈同時熄滅，且A與A之間的電壓表指示為零時的瞬間， 合閘投入并聯(lián)。,直接接法,電網(wǎng),Q,A,B,C,A,B,C,1,2,3,待投入的發(fā)電機 f ,交叉接法的接線圖和相量圖,(a) 接線圖,(b) 相量圖,1,2,3,(a)、頻率不等：三組燈輪流亮暗，燈光旋轉； f f，燈光按逆時針方向旋轉； f f，燈光按順時針方向旋轉。 (b)、電壓大小或相位不等：長亮不閃； (c)、相序不同且頻率不等時：三組燈同時忽亮忽暗，燈光閃爍。 在燈1熄滅，燈2和燈3亮度相同，且A與A之間的電壓表指示 為

30、零時的瞬間，合閘投入并聯(lián)。,交叉接法,交叉接法燈光旋轉的分析,(假設 f f ),(a),(b),(c),(2)、自整步法,首先校驗發(fā)電機相序，然后將勵磁繞組經(jīng)限流電阻短路，用原動機將發(fā)電機拖動到接近同步轉速時，將發(fā)電機投入電網(wǎng)，再立即加上直流勵磁，利用定、轉子磁場間形成的電磁轉矩的“自整步作用”，迅速將發(fā)電機牽入同步。,S,N,n,S,N,n,自整步法的接線示意圖,ns,ns,S0,N0,勵磁電源,二、功角特性 同步發(fā)電機接在電網(wǎng)上穩(wěn)態(tài)對稱運行時，在恒定勵磁和恒定電網(wǎng)電壓下（即E0 = 常值，U = 常值）， 發(fā)電機發(fā)出的電磁功率Pe與功率角之間的關系曲線Pe= f ()，稱為同步發(fā)電機的功

31、角特性。,不計電樞電阻時的相量圖,Pe1,Pe,Pe2,0,45,90,Pe,180,-180,發(fā)電機,電動機,同步電機功角特性,功率角的雙重物理意義,激磁電動勢 由主磁場 感應產(chǎn)生，電樞端電壓 由電樞合成磁場 感應產(chǎn)生，因此功率角既是激磁電動勢 和電樞端電壓 的時間相位差，也是主磁場 與電樞合成磁場 的空間相位差。,(a) 時空矢量圖,(b) 功率角的近似空間表達,電樞合成磁場由主磁場、電樞反應磁場和電樞漏磁場合成,令激磁電動勢 與氣隙電動勢 的夾角為i，因為主磁場 和氣隙合成磁場 分別超前 和 90 ，因此i 也是主磁場與氣隙合成磁場的空間相位差，它反映了負載后氣隙磁場的位移，所以將i 稱為位移角。,當同步發(fā)電機被原動機拖動以同步轉速旋轉，轉子勵磁繞組通入直流勵磁電流時，轉子將產(chǎn)生主極磁動勢及相應的主極磁場（包括在氣隙中以同步轉