【正文】 ) 波形相同Date 66weipeiyu 制作 同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行三、并聯(lián)投入方法 把同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)至電網(wǎng)所進(jìn)行的操作過(guò)程稱為整步 (并車 )過(guò)程，實(shí)際整步方法有兩種即準(zhǔn)整和自整步法。Date 64weipeiyu 制作 同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行第 4條在制造 發(fā)電機(jī)時(shí) 得到保證。 2. 發(fā)電機(jī) 電壓的頻率應(yīng)與電網(wǎng)的頻率相等。OPM? 90o PmaxPM39。② Pmax 產(chǎn)生在 ? ＜ 90o 處。 = sin? PM39。 從功角特性公式可見，同步功率隨功率角而變化，且有一極限值 Pmax，我們把最大功率與額定功率之比稱為過(guò)載能力，用 km表示，若隱極式同步電機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)的功率角為 ?N，則 ?N越小，則過(guò)載能力 km愈大，從相量圖可見，在一定的負(fù)載情況下，如要減少 ?N就必須減小同步電抗 xs。同步電機(jī)的電磁功率除了可用電勢(shì)、電樞電流以及它們之間的夾角來(lái)表示外，還可以用便于計(jì)算、調(diào)節(jié)和更能顯示電機(jī)內(nèi)部物理過(guò)程的一些物理量來(lái)表示，即勵(lì)磁電勢(shì) E0、端電壓 U和功率角 ?等。 Date 52weipeiyu 制作 2. 調(diào)節(jié)特性保持 n = n U = UN、cos? = cos?N時(shí)， If 與 I 的關(guān)系 ,即 If = f ( I )。電壓變化率是表征同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行性能的重要數(shù)據(jù)之一。 從等效電路可看出，由于 U=0， ra=0，則相量圖如圖 (b)所示。 試驗(yàn)時(shí)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速保持為同步轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流 If使電樞的短路電流從零開始一直到 ，記取對(duì)應(yīng)的短路電流 Ik 和勵(lì)磁電流 If ，得短路特性曲線如下圖所示。一方面表征了電機(jī)磁路的飽和情況，另一方面把它和短路特性、零功率因數(shù)特性配合在一起，可以確定電機(jī)的基本參數(shù)額定勵(lì)磁電流和電壓調(diào)整率等。 空載特性曲線實(shí)際上就是電機(jī)的磁化曲線，它可用計(jì)算法得到，也可用實(shí)驗(yàn)法測(cè)出。 負(fù)載的功率因數(shù) cos?對(duì)它們之間的關(guān)系也有影響，為便于分析，設(shè) cos?不變； 在端電壓、電樞電流和勵(lì)磁電流三者中令其一為常數(shù)，而求其他二者之間的關(guān)系，就稱為同步發(fā)電機(jī)的基本特性。電樞每相勵(lì)磁電勢(shì)為7400V，試求 Id、 Iq、 xd、 xq。 設(shè)： U = U 0o 同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行UI ? raIjxqIEQjxdIdE0jxqIq?NOQMG?IdIq做圖時(shí)要注意： EQ、 E0的長(zhǎng)度，兩者不在一起。 Date 35weipeiyu 制作 2. 相量圖 根據(jù)電路方程、負(fù)載的大小和性質(zhì)、電機(jī)的參數(shù)和 ?做相量圖如下圖所示。Date 31weipeiyu 制作 (c) 電容性(a) 電感性(b) 電阻性UI? ra Ijxs IE0??UI ra Ijxs IE0? ?UI? ra Ijxs IE0??UI?jxs IE0??UIjxs IE0? ? 忽略 ra 時(shí)：UI?jxs IE0??同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行Date 32weipeiyu 制作 同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行根據(jù)相量圖也可以計(jì)算出 E0的值 二、 凸極式同步發(fā)電機(jī)的電勢(shì)方程式和相量圖 UI? ra Ijxs IE0??1. 電勢(shì)平衡方程式 電磁關(guān)系：Uf → If→ Ff→ Φ0→ E0 I → Fad → Faq → Φad → Φaq → Id → Iq→ Ead → Eaq Φ? → E? Date 33weipeiyu 制作 同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行E0 Ead Eaq E? 不計(jì)飽和時(shí)等效電路如圖，由圖可得Eaq ∝ Φaq ∝ Faq ∝ Iq； Ead ∝ Φad ∝ Fad ∝ Id；E? ∝ Φ? ∝ Fa ∝ I 因此有如下關(guān)系： Ead =－ jxad Id E? =－ j x? IEaq =－ j xaq Iq 式中 xad和 xaq分別稱為直軸和交軸電樞反應(yīng)電抗。并設(shè)： U = U 0o 。 Date 29weipeiyu 制作 同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行E0 = U+raI＋ j x?I＋ j xaI E0 = U+raI＋ j xsI※ xs — 同步電抗。 Ea =－ j xa I E? =－ j x ? I ※ xa — 電樞反應(yīng)電抗。 為維護(hù)一定端電壓，所需的轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁電流就應(yīng)增加或減少。 n發(fā)電機(jī)要輸出有功功率，原動(dòng)機(jī)就必須克服由于有功分量引起的交軸電樞反應(yīng)磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子的阻力矩； Date 25weipeiyu 制作 同步電機(jī)的電樞反應(yīng) AXBY ZCNS?=90186。如將每一相的電樞電流 I都分解 Id和 Iq兩個(gè)分量，即同步電機(jī)的電樞反應(yīng)Date 23weipeiyu 制作 同步電機(jī)的電樞反應(yīng)五、電樞反應(yīng)的重要性電樞反應(yīng)是同步電機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí)重要的物理現(xiàn)象，它不僅是引起負(fù)載時(shí)端電壓變化時(shí)的主要原因，而且也是實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的樞紐；考慮電樞反應(yīng)作用，負(fù)載時(shí)電樞繞組中的感應(yīng)電勢(shì)將由氣隙合成磁場(chǎng)建立，氣隙電勢(shì)減去漏阻抗壓降，便得到端電壓。這時(shí)的電樞反應(yīng)既非交磁性質(zhì)也非純?nèi)ゴ判再|(zhì)，而是兼有兩種性質(zhì)。若保證電壓不變，即氣隙的合成磁場(chǎng)不變，必須減少直流勵(lì)磁，這種電機(jī)叫做欠激狀態(tài)的同步電機(jī)。 時(shí)直軸電樞反應(yīng)的性質(zhì)是純粹 助 磁的。若保證電壓不變，即氣隙的合成磁場(chǎng)不變，必須加大直流勵(lì)磁，這種電機(jī)叫做過(guò)激狀態(tài)的同步電機(jī)。此時(shí)的電樞磁動(dòng)勢(shì)稱為直軸電樞磁動(dòng)勢(shì)，用 Fad表示，相應(yīng)的電樞反應(yīng)稱為直 軸 電樞反應(yīng)，同步電機(jī)的電樞反應(yīng)三 、 當(dāng) E0滯后 I90186。 時(shí)，在圖示瞬間，此時(shí) A相 勵(lì)磁 電動(dòng)勢(shì)為最大值，但定子 A相電流為零。 (1)磁通相量 (時(shí)間相量 )應(yīng)與產(chǎn)生它的磁密相量 (空間相量 )重合； 相量圖的畫法：(2)忽略鐵心中的損耗影響時(shí)，磁通相量應(yīng)與產(chǎn)生它的電流相量同相位；(3)當(dāng)磁通與感應(yīng)電勢(shì)正方向符合右手螺旋法則時(shí)，電勢(shì)滯后于產(chǎn)生它的磁通 90186。當(dāng)各相時(shí)軸和相軸都取在繞組的軸線上時(shí)，時(shí) — 空相量圖存在下列關(guān)系。但因磁路的飽和現(xiàn)象，交軸 電樞反應(yīng)使幅值增加的很小。Date 12weipeiyu 制作 同步電機(jī)的電樞反應(yīng)AXBYZCNSnFfFaF?三相電流聯(lián)合產(chǎn)生的電樞磁勢(shì)的基波振幅便落在A相繞組軸線上； d 軸超前于 A相相軸 90186。為什么？Date 11weipeiyu 制作 同步電機(jī)的電樞反應(yīng)AXBYZCNSn當(dāng) ? =0186。下面 就 ?角 的幾種情況，分別討論電樞反應(yīng)的性質(zhì)。 當(dāng)定子繞組接上對(duì)稱的負(fù)載后，氣隙合成磁勢(shì)由電樞磁勢(shì)與轉(zhuǎn)子磁勢(shì)相互作用共同建立，并建立負(fù)載時(shí)的氣隙磁場(chǎng)；盡管勵(lì)磁電流未變，但氣隙磁場(chǎng)已不同于原來(lái)的勵(lì)磁磁場(chǎng)，所以感應(yīng)電勢(shì)已不再是 E0了。 — 定子繞組端電壓 — 定子繞組輸出電流 E0 Ea E? ＋U1－I1或5. 同步電機(jī)的氣隙合成磁場(chǎng) 將氣隙中的定子和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)合并為一合成氣隙磁場(chǎng)來(lái)考慮，這種分析方法更符合同步電機(jī)的實(shí)際情況。同步發(fā)電機(jī)各物理量的正方向規(guī)定如圖所示。 Date 4weipeiyu 制作 同步發(fā)電機(jī)的空載運(yùn)行在同步電機(jī)的氣隙中存在著兩種不同的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，只要這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間有位移，它們之間便會(huì)有電磁力，猶如兩塊磁鐵之間存在相互作用力一樣。 同步電機(jī)無(wú)論作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行還是作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，和異步電機(jī)一樣，只要它們的定子三相繞組中流過(guò)三相對(duì)稱電流，都將在氣隙中產(chǎn)生上述的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。 4. 了解同步發(fā)電機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩方程式、工作特性。 3. 熟練掌握同步發(fā)電機(jī)的功角特性，分析當(dāng)勵(lì)磁電流改變時(shí)，空載電勢(shì)和功角特性變化的規(guī)律。 Date 2weipeiyu 制作 131 同步發(fā)電機(jī)的空載運(yùn)行一、同步電機(jī)的基本作用原理 1. 兩種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng) 當(dāng)對(duì)稱三相電流流過(guò)對(duì)稱三相繞組時(shí)，將在氣隙中產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，基波磁勢(shì)有下列特性：振幅恒定是單相繞組最大振幅的 ，轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速 n1，旋轉(zhuǎn)方向是從電流超前的相轉(zhuǎn)向電流滯后的相，當(dāng)某相電流達(dá)到最大值時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的振幅恰好在該相繞組的軸線上。 同步發(fā)電機(jī)空載時(shí)，定子繞組中的電流為零，在氣隙中只有直流勵(lì)磁的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在負(fù)載的情況下，兩種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)均存在。 同步電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的等效電路是一個(gè)沒(méi)有副方回路與原方耦合的獨(dú)立回路，求解時(shí)也不用聯(lián)立方程，非常簡(jiǎn)單。 ra— 定子繞組的電阻， x?— 定子繞組漏抗。 Date 9weipeiyu 制作 132 同步電機(jī)的電樞反應(yīng) 空載時(shí)，同步電機(jī)中只有一個(gè)以同步旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)，即勵(lì)磁磁場(chǎng)，它在三相繞組中感應(yīng)出對(duì)稱的三相電勢(shì)，每一相為 E0，稱為勵(lì)磁電勢(shì)，定子每相電壓為 E0=U。電樞反應(yīng)的性質(zhì)主要取決于 E0與 I之間的 相位差 ? ，亦即主要取決于負(fù)載的性質(zhì)。只有在電流等于零的只有在電流等于零的 情況下，才能測(cè)到電勢(shì) E0，負(fù)載時(shí)測(cè)到的是電壓。所以此瞬間 A繞組中的電流也達(dá)到最大值。對(duì)于氣隙磁場(chǎng)交軸電 樞 反應(yīng)將使合成磁場(chǎng)的軸線位置 從 空載時(shí)的直軸處逆轉(zhuǎn)向后移了一個(gè)銳角，且幅值也有所增加。同步電機(jī)的電樞反應(yīng)Date 14weipeiyu 制作 同理若忽略鐵心飽和的影響： 這時(shí)應(yīng)有 可從勵(lì)磁磁勢(shì)和電樞磁勢(shì)分別求出勵(lì)磁電勢(shì)和電樞反應(yīng)電勢(shì)，即同步電機(jī)的電樞反應(yīng)相應(yīng)地有 應(yīng)注意：這里所述的所有的時(shí)間相量都是屬于定子中某一相中的物理量。當(dāng)某相電流達(dá)到最大值時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)的幅值就落在該相繞組的軸線上。 Date 16weipeiyu 制作 同步電機(jī)的電樞反應(yīng)FaF??0I?aE?E0Ea??Ff?=0時(shí)的 時(shí) — 空相量圖就是說(shuō) A相電流達(dá)到最大值時(shí)，轉(zhuǎn)子已向前轉(zhuǎn)過(guò) 90186。）時(shí)的電樞反應(yīng)當(dāng) ?=90186。電樞磁動(dòng)勢(shì)的幅值恰好位于勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)的軸線上，但方向相反。 時(shí)，在圖示瞬間，此時(shí) A相 勵(lì)磁 電動(dòng)勢(shì)為最大值，但定子 A相電流為零。Date 20weipeiyu 制作 可見 ?=90186。）時(shí)的電樞反應(yīng) 此時(shí) I滯后 E0一個(gè)銳角 ?圖示瞬間 ， A相 的勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)恰好達(dá)到最大值，但由于電樞電流 I滯后勵(lì)磁 電動(dòng)勢(shì) E0?角 ，所 示 A相電流 必須過(guò)了一段時(shí)間，等轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn) 過(guò) ?空間 電 角度時(shí)，才能達(dá)到 最大值。＋ ?)空間電角度。產(chǎn)生 直軸電樞磁動(dòng)勢(shì) Fad，把分量 Id叫做