【正文】 I的直軸分量。由左手定則可知，這時的電磁力將構(gòu)成一個電磁轉(zhuǎn)矩，它的方向正好和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反，企阻止轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)；交軸電樞磁場是由與空載電勢同相的電流分量即電流的有功分量 Iq產(chǎn)生的。時電樞磁場即直軸電樞磁場對轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的電磁力情況； Date 26weipeiyu 制作 同步電機的電樞反應(yīng)所以，為了維持發(fā)電機轉(zhuǎn)速不變，必須隨負載的有功分量變化調(diào)節(jié)原動機的輸入功率；為了維護發(fā)電機端電壓不變，必須隨著負載無功分量的變化，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的勵磁電流。(電樞反應(yīng)電動勢 ) Uf → If → Ff → Φ0I → Fa→ E0→ Φa → Ea ?? → E?(勵磁電動勢 )Date 28weipeiyu 制作 同步發(fā)電機的負載運行E0 Ea E? ＋U－I由等效電路，根據(jù) KVL可得=E?E0 + Ea+ U raI+因為 Ea ∝ Φa ∝ Fa ∝ I ， Ea 滯后于 Φa 90o ， 不計磁飽和不計電樞鐵耗， Φa 與 I 同相位。這個電抗便是電樞反應(yīng)電抗。 Date 30weipeiyu 制作 同步發(fā)電機的負載運行若已知電機的參數(shù)、負載的大小和性質(zhì)，作相量圖。 E?jx? I????FfF?以后不再畫空間向量，但應(yīng)注意他們之間的關(guān)系。由于氣隙不均勻，凸極式同步電機有兩個同步電抗。線段 MQ的長度為Date 36weipeiyu 制作 相量圖的實際做法 根據(jù)電路方程、負載的大小和性質(zhì)、電機的參數(shù)作相量圖如下圖所示。 U = UN 3 = = 6 351 V 11 Vtan? = Usin? ＋ xqIUcos? 6 351＋ 8460 6 351= V = ? = = ? =?－ ? = － = E0 = Ucos? ＋ xdId = (6 351＋ 16460sin )V = V同步發(fā)電機的負載運行解：Date 40weipeiyu 制作 同步發(fā)電機的特性1. 一臺凸極式同步發(fā)電機，額定值為PN=72500kW ， UN=,， Y接法， cos?N=（滯后），已知 xd*=1， xq*=，不計電阻，求額定狀態(tài)下發(fā)電機的 ?、 Id*、 Iq*及 E0*各為多少？2. 有一臺 400kW 、 6300V、 Y接法 cos?N=（滯后）的三相凸極式同步發(fā)電機，若發(fā)電機在額定狀態(tài)下運行時 ?=60186。 同步發(fā)電機在轉(zhuǎn)速不變時，有三個互相影響的變量，即端電壓 U，電樞電流 I和勵磁電流 If?？蛰d電壓（ U0=E0）與勵磁電流 If 之間的關(guān)系曲線 U0=f(If)。 Date 45weipeiyu 制作 同步發(fā)電機的特性(b)空載特性的校正 (a)不同剩磁下的空載特性空載特性是同步發(fā)電機的基本特性之一，是一條非常重要的特性，它體現(xiàn)了電機中電與磁的關(guān)系。 短路試驗的接線圖中只需把空載實驗圖中的 A、 B、 C三端短接即可。Date 48weipeiyu 制作 同步發(fā)電機的特性E0 Ik jxd ?Ff FadFad F?Ea=jxadIkE0=jxdIkE? =jx?IkIk(b)短路時的相量圖 (a)短路時的等效電路 此時繞組的電抗，若為凸極式發(fā)電機，則為直軸同步電抗，因此短路時，不論是隱極機還是凸極機都具有相同形式的等效電路和相量圖，電路如下圖 (a)所示。? 電壓調(diào)整率： 保持 n cos? N、 IfN 時，OUIcos? = (?＞ 0)cos? = (?＜0)cos? =1UNIN?U% = 100% E0－ UNP UNP同步發(fā)電機的特性二、外特性和調(diào)節(jié)特性Date 51weipeiyu 制作 同步發(fā)電機的特性為了使同步發(fā)電機的端電壓不隨負載電流的變化而劇烈變動，它的電壓變化率應(yīng)盡量地小。 凸極式同步發(fā)電機的 ?U% 大體在 18%~30% 以內(nèi)； 汽輪發(fā)電機由于電樞反應(yīng)較大，故 ?U% 也較大，大體在 30~48% 這一范圍內(nèi)（均為 cos?滯后的數(shù)值）。 Date 53weipeiyu 制作 同步發(fā)電機的特性三、穩(wěn)態(tài)的功角特性功角特性：保持 n、 If 、 U 不變時，電磁功率 PM 與功率角 ? 的關(guān)系，即 PM = f (? ) 。?Date 55weipeiyu 制作 ※ 當(dāng) ? = 90o 時 : PM = Pmax 同步發(fā)電機的特性功率表達式說明在恒定勵磁和恒定電網(wǎng)電壓（即 U=C、 E0=C）時，電磁功率的大小只取決于功率角。 ＋ PM同步發(fā)電機的特性Date 58weipeiyu 制作 討論： ① 3UE0xd PM39。 結(jié)論：① PM 使 Pmax??！?附加電磁功率。Date 63weipeiyu 制作 同步發(fā)電機的并聯(lián)運行二、 并聯(lián)運行的條件同步發(fā)電機與電網(wǎng)并聯(lián)合閘時， 為了避免產(chǎn)生巨大的 沖 激 電流，以防止同步發(fā)電機 受 到損壞，電力系統(tǒng)受到嚴重干擾，應(yīng)滿足下列條件：1. 發(fā)電機的電壓和電網(wǎng)電壓應(yīng)具有相同的 有 效值、極性和相位。上述第 3條在安裝 發(fā)電機時，根據(jù)發(fā)電機規(guī)定的轉(zhuǎn)向，確定發(fā)電機的相序 得到滿足。 ＋U －S＋ U?－(1) 電壓相等 如果則U≠U?△ U = U－ U ?≠0 △ U(2) 頻率相等如果： ?≠??UU???? — △ U = 0 ~ 2UUU?U U?△ UUU?△ U UU?△ UDate 65weipeiyu 制作 U?AU?BU?C(3) 相序一致 如果相序不一致，則 △ UA = 0 △ UB = UB－ U?B △ UC = UC－ U?C UAUBUC△ UB△ UC同步發(fā)電機的并聯(lián)運行若波形不同，例 U為正弦波，而 U?中除了基波分量外還含有高次諧波分量，將在電機和電網(wǎng)內(nèi)產(chǎn)生高次諧波環(huán)流，就會增加運行損耗，使運行溫度升高效率降低，對電機和電網(wǎng)均不利。 (1) 燈光黑暗法 把三組燈分別接在電網(wǎng)和發(fā)電機間并列開關(guān)的兩側(cè)，如圖（ a）所示，即接在 A和 A?， B和 B? ， C和 C? 之間，這時作用在每一組同步指示燈上的電壓就等于電網(wǎng)的相電壓和發(fā)電機對應(yīng)的相電壓之差。 Date 68weipeiyu 制作 同步發(fā)電機的并聯(lián)運行于是同步指示燈的燈光便忽亮忽暗地閃爍。設(shè)電源頻率 f小于發(fā)電機的頻率 f?。(2) 燈光旋轉(zhuǎn)法（交叉接法） 接線圖如下圖 (a)所示，方法是把一組燈直接跨線接在 A和 A?之間，而把另二組燈交叉跨接在 B和 C?及 C和B?之間。 從圖可見先是第 I組燈最亮，接著輪到第 II組燈最亮，然后是第 III組最亮，燈光按逆時針方向旋轉(zhuǎn)。 如果等并車的發(fā)電機電網(wǎng)的相序不同，則所產(chǎn)生的燈光閃爍現(xiàn)象將適相反，當(dāng)用燈光黑暗法時，三相指示燈交依次明暗，形成燈光旋轉(zhuǎn)；反之亦然。Date 74weipeiyu 制作 同步發(fā)電機的并聯(lián)運行此法優(yōu)點是操作簡單迅速，不需增添復(fù)雜的設(shè)備，缺點是合閘及投入勵磁時有電流沖擊，因此自整步法常用于緊急情況下的發(fā)電機并網(wǎng)運行。實際上，電網(wǎng)上的負載發(fā)生變化時，總要引起電網(wǎng)電壓和頻率的波動 ，在 定性分析中可忽略不計。發(fā)電機整步過程結(jié)束處在空載運行狀態(tài)，發(fā)電機的輸入機械功率 P1和空載損耗 p0相平衡，電磁功率為零，即P1=po， T1=T0， PM= 0，發(fā)電機處于平衡狀態(tài)。此時 轉(zhuǎn)子就要加速，就使轉(zhuǎn)子磁場超前于氣隙合成磁場 (即 E0超前于 U)，也就是使功率角 ? 逐漸增大如圖 (b)所示?！?T1? → T1＞ T0 → n? → ? ? → 產(chǎn)生 TM、 PM、 I、 P2 → T1 TM + T0有功功率的調(diào)節(jié)方法如下：? = 0， T1 = T0 n＞ n1TM ?← ? ?←n ?←n = n1←穩(wěn)定 ← T1 = TM + T0←Date 78weipeiyu 制作 原動機輸入功率的增加也不是無限制 的 。2. 靜態(tài)穩(wěn)定指電網(wǎng)或原動機方面出現(xiàn)某些微小擾動時，發(fā)電機能在這種瞬時擾動消除后，繼續(xù)保持原來的平衡運行狀態(tài)。bT139。 點 ： 干擾使 T1 ? → n ? → ? ?→ T ? → n ? → ? ? → T ? 干擾消失后， n 不可能恢復(fù)到 n1，即工作點不可能恢復(fù)到 a39。同步發(fā)電機的并聯(lián)運行靜態(tài)穩(wěn)定的 判斷依據(jù) ：比整步功率 (kW/rad)對 隱極 發(fā)電機，比整步功率為 :電機穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)， Pcx 越大，電機穩(wěn)定增長性越好。如圖 ，當(dāng) ?=0186。時， Pcx為 負 值，發(fā)電機便失去了穩(wěn)定 。UE0Ff =F?若 增大勵磁電流 (If If0),則 E0 U，由于電網(wǎng)電壓不變，發(fā)電機必然輸出 一 個滯后的無功電流 (感性 )，它產(chǎn)生去磁的電 樞磁動勢 Fa,以維持氣隙合成磁動勢 F?不變(F?=Ff+Fa)；這時 勵磁電流稱為過勵的勵磁電流 。結(jié)論 ： 當(dāng)發(fā)電機的勵磁電流變化時，發(fā)電機向電網(wǎng)發(fā)出的無功功率也將發(fā)生變化，過勵時發(fā)出感性的無功功率，欠勵時發(fā)出容性的無功功率。 發(fā)電機輸出電容性無功功率； If ? → Q2 ? 。C DjxsI39。發(fā)電機與無窮大電網(wǎng)并聯(lián)時，調(diào)節(jié)勵磁電流的大小，就可以改變發(fā)電機輸出的無功功率，不僅能改變無功功率的大小，而且能改變無功功率的性質(zhì)。特點如下：3. U形 曲線(1)每條曲線的最低點 , cos?=1 ,定子電流最小 ， 且全為有功電流，這些點的連線向右傾斜；表明要輸出純有功功率，必須相應(yīng) 增加勵磁電流 。(2)不穩(wěn)定區(qū)域邊緣： ?=90186。UE0C DjxsIABI?因為對應(yīng)一定的有功功率，減小勵磁電流有一個最低限值，即相當(dāng)于 δ=90176。發(fā)電機的 xd = Ω， xq = ， ra忽略不計， ? = 時， I1 = 3990 A， E0 = 9970V。 P281 13?14 解：在功率未改變前 Date 93weipeiyu 制作 同步發(fā)電機的并聯(lián)運行（ 1）改變功率后，勵磁電流不變 E0不變 （ 2）由相量圖可見 UI?jxs IE0??CO AB ?Date 94weipeiyu 制作 同步發(fā)電機的并聯(lián)運行（ 3） 電樞電流Date 95weipeiyu 制作 本章結(jié)束Date 96weipeiyu 制作