【文章內(nèi)容簡介】 顯然，當(dāng)開關(guān) K閉合時再整個回路中必然出現(xiàn)瞬態(tài)沖擊電流，因此，條件 1） 必須滿足 。 UUU ??? 12） 如果頻率不等 ：同理，在頻率不相等的 情況下并網(wǎng)運行，也將會產(chǎn)生瞬態(tài)沖擊電 流，進(jìn)一步延伸，當(dāng)相序不同的時候，顯 見，不能進(jìn)行并網(wǎng)運行！ 三、三相同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)方法： 1）直接接法（燈光熄滅法）： 如圖可見 : 如果電網(wǎng)電壓和發(fā)電機(jī)電壓的大小、頻率一致，并且向量 A1， B1， C1和 A， B， C完全重合，則差額電壓=0，顯然此時燈是熄滅的 ，可以和閘并網(wǎng)。 ? 而如果頻率不相等時 ， 則兩組相量以不同的角速度旋轉(zhuǎn)，即， 因此存在著相對運動 ,如圖所示 。 此時兩組相量端點的距離 、 、 ? 分別表示三個燈上所承受的電壓 、 、 隨著兩組相量旋轉(zhuǎn)速率不同， 的大小發(fā)生改變，在 0～ 2U之間作周期性變化，所以燈時亮?xí)r暗。燈光閃爍的次數(shù)決定于兩組相量間的相對速率。 ?? ?11AA 1BB 1CCAU.?BU.?CU.?.U?此時可以調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使發(fā)電機(jī)的頻率接近于電網(wǎng)頻率。當(dāng)它們十分接近，而且兩組相量完全重合時（圖 145a），表示 =0，此時可以合上開關(guān)，發(fā)電機(jī)并聯(lián)到電網(wǎng)上了。 .U?2） 燈光旋轉(zhuǎn)法 ：如圖可見，燈 1的接法不變， 燈 2和 3交叉接于發(fā)電機(jī)的端點，不難想象，燈 1熄滅，而 2， 3同時明亮?xí)r，應(yīng)該是發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)完全重合時，即同相位，同頻率，同大小，可以合閘。 而當(dāng)頻率不相等或不同相時，又是怎樣的呢？ A、 頻率不等時：即發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)的角速度 w,w1不相等，其中，令 A1， B1， C1表示電網(wǎng)電壓， A， B， C表示發(fā)電機(jī)電壓，這樣如圖： a)燈 1滅， 3亮 b)燈 2滅， 3亮 c)燈 3滅， 1亮 正因為我們所看到的是旋轉(zhuǎn)的燈光因此 叫做 燈光旋轉(zhuǎn)法 。這顯然不是我們所希 望看到的，可以通過調(diào)整發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以達(dá)到改變頻率的目的 ，這樣，當(dāng)滿足要求時，可以合閘。 B、 相位不等時 ：進(jìn)行并網(wǎng)運行時，如果我們看到的是三個燈同時明暗，則可斷定發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)的相序肯定不同。因為我們采用的是交叉接法，如果相序是對的，應(yīng)該是依次旋轉(zhuǎn)的，而現(xiàn)象卻是同時明暗，這就證明實際上是直接接法，這時只需調(diào)換發(fā)電機(jī)接到開關(guān) K上 B、 C兩相的接法，就可以改正相序。 ? 總結(jié)： 在直接接法中：頻率不同時，燈光是同時明滅的，相位不同時，是旋轉(zhuǎn)的 在交叉接法中：當(dāng)頻率和相位不相同時，燈光是依次旋轉(zhuǎn)的。 3）自整步（自同步）法 ：利用同步指示燈進(jìn)行并聯(lián)的方法，在現(xiàn)代的電廠中已不再采用，而代之以各種半自動或全自動的并車裝置，不過它們的基本功能還是一致的。 合閘瞬間必須注意的是： 勵磁繞組必須通過一限 流電阻短接起來。 因為勵磁繞組如果開路，將在 其中感應(yīng)出危險的高電壓；勵磁繞組如果直接短 路，將在定、轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生很大的沖擊電流， 自同步法的優(yōu)點是：操作簡單，能在緊急情況 下將發(fā)電機(jī)迅速并入電網(wǎng)；缺點是：合閘時有沖 擊電流。 隱極同步發(fā)電機(jī)功率平衡方程式和功角特性 一、功率平衡方程式： P1=PM+pm+pFe PM=PCU+P2 由此可見： P1=pm+pFe+PCU+P2 在發(fā)電機(jī)中，定子銅耗是極小的一部分， 為了分析簡單，常常忽略，因此： PM=P2= 從隱極同步發(fā)電機(jī)向量圖可以看出： ?c o samUI??? ?? 從圖得： ? 所以有 ? ? 最后：可得 ???????s i ns i nc osc os)c os (c osaaaaMmUImUIm uImUIP??????? c o ss i n sa XIU ??? s i nc o s0 sa XIUE ????????????sasaXUEIXUI????c o ss i ns i nc o s0 由此，我們得到了隱極同步電機(jī)的功 角特性表達(dá)式 ，即當(dāng) e0和 u為常數(shù)時，電 磁功率和功角之間的函數(shù)關(guān)系。顯然，當(dāng) 功角 =900 時，電磁功率達(dá)到最大值。 ?????s i n1)c o s(s i n1c o ss i n002sssMXUEmXUEmUXmUP????即 它正比于 E0（ 即勵磁電流） ,反比于同步電 抗。從功角特性可以決定電磁轉(zhuǎn)矩與功角之間的關(guān)系，由此可以得出相應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩，為 式中 ， 單位是 W； 單位是 rad/s； 單位是Nm。 sM XUEmP 0m a x ??s i n101 sMXmUEPT????? 凸極同步發(fā)電機(jī)的功角特性 如同隱極電機(jī)功角特性推導(dǎo)方法一樣 ， 可 以得到凸極同步發(fā)電機(jī)的功角特性 。 如果 略去電阻損耗 ， 式 （ 144） 對凸極電機(jī) 也能成立 。 參看式 （ 132） 得 : ?????????s i nc o ss i ns i nc o sc o s)c o s (c o sdqaaaaMmUImUImUImUImUImUIP???????下面，我們來看一下它的向量圖： ? 從凸極發(fā)電機(jī)的相量圖圖 1412可以看出： ? 或 ? 最后，可得： ????????c oss i n0 UEXIUXIddqq ??????????ddqqXUEIXUI??c o ss i n0 39。39。39。2002s i n)11(2s i ns i nc o sc o ss i nMMdqddqMPPXXUmXUEmXUEmUXUmUP?????????????? 式中 為基本電磁功率； 為附加電磁功率 39。MP39。39。MP 顯然 ,此時當(dāng)功角 =900時 ,電磁功率并不象 隱極式一樣達(dá)到最大 ,而是提前 .凸極同步發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和隱極發(fā)電機(jī)的推導(dǎo)方法一樣，在恒定轉(zhuǎn)速 Ω 1下，轉(zhuǎn)矩和功率成正比，于是得： 式中 為基本電磁轉(zhuǎn)矩； 為附加電磁轉(zhuǎn)矩 ， 又稱磁阻轉(zhuǎn)矩 。 39。T39。39。T39。39。39。121012s i n)11(2s i nTTXXmUXmUEPTdqdM????????? ?? ? 一、功角的物理意義 : 我們已經(jīng)知道功角和電磁功率是密切相關(guān) 的，實際上同步發(fā)電機(jī)輸出功率的大小及 穩(wěn)定運行問題，都和功角是緊密相連的。 已知： 在這里我們忽略了 ，作出相應(yīng)的向量圖可以看出： ..0.UEE a ???E 此時， 磁通 與 之間的夾角就是E0和 U之間的夾角 ， 也就是轉(zhuǎn)子磁極與合成磁場之間的夾角 ，由此可見，在發(fā)電機(jī)運行時 ,E0永遠(yuǎn)超前于 U ，也就是說，轉(zhuǎn)子磁極軸線永遠(yuǎn)超前合成磁場軸線一個 角度。 f.? .???二、同步電機(jī)的穩(wěn)定運行問題： 同步電機(jī)能否穩(wěn)定運行，與功角的大小有 密切關(guān)系。在這里，我們先來看一下什么是電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定，為了分析簡便起見，略去鐵芯損耗和機(jī)械損耗 ，這樣，可得P1=PM， 靜態(tài)穩(wěn)定：電機(jī)在運行時，受到外界的干擾，從而導(dǎo)致運行偏離原先的運行點，而當(dāng)干擾撤去后，電機(jī)又能自行回到原先的點繼續(xù)工作，就叫做電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定。這樣一來，如圖所示： ? 作如下分析： 1）在 a點， P1=PM， 即輸入 P1和輸出 PM相 等，電機(jī)穩(wěn)態(tài)運行 2）來一個干擾，假定使得 P1增加到 P139。 ， 顯然電機(jī)的轉(zhuǎn)速將增大，因為功角和轉(zhuǎn)速 成正比關(guān)系變化，所以，功角也將增大， 推出 PM也增大 ，這樣一來，我們可以看出 在 b點電機(jī)將達(dá)到一個新的平衡點，從而 繼續(xù)穩(wěn)定運行。 3）由此可以推出，當(dāng)功角在 00900之間變化時，發(fā)電機(jī)有自動保持同步的能力， 是發(fā)電機(jī)穩(wěn)定 運行區(qū)域。在穩(wěn)定運行范圍內(nèi)，電磁功率 的改變只會改變功角的大小，而轉(zhuǎn)子的穩(wěn) 定轉(zhuǎn)速是不會改變的，永遠(yuǎn)以同步速旋轉(zhuǎn)。 4）而在 900— 1800之間，電機(jī)是不穩(wěn)定運 行的，在功角 =900時， 輸入的機(jī)械功率到 達(dá)與最大電磁功率相等，即 m a x1 MPP ? 當(dāng)功角大于 900時將失去同步 ， 失去同步后 ， 裝在電網(wǎng)與間的保護(hù)開關(guān)產(chǎn)生動作 ， 將發(fā)電機(jī)從電網(wǎng)上拉開 。 同步發(fā)電機(jī)有功功率及無功功率的調(diào)節(jié)、 V形曲線 一、有功功率的調(diào)節(jié)： 已知，在忽略銅耗的前提下， PM=P2= 而 PM和 P1從功角特性可以看出是成正比關(guān) 系的，所以，想要增加電機(jī)輸出的有功功率，從功率平衡的觀點來看， 只有增加原動機(jī)的輸入功率 P1。 二、無功功率的調(diào)節(jié)： ?c o samUI為簡便起見，在調(diào)節(jié)無功功率時，假定發(fā) 電機(jī)輸出的有功功率不變，于是： 由于 m、 U、 Xs均是定值 ， 所以 ?????????常數(shù)或常數(shù)??s i nc o s02sMaXUEmPmUIP???