【文章內(nèi)容簡介】 RC =NfUI32 1? ?? 2cos1 610 ? f (310) 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 21 這樣每相輔助電容器的電容量就可由 RC C 之值確定。 三相所需總電容量 RC =NfUI32 3 1? ?? 2cos1 610 ? f (311) （ 2） 動力負(fù)載 帶動力負(fù)載需要增加容性電流以補償負(fù)載的無功部分，滿載時所需 增加的無功容 量 為 Q= 12cos1 ?? 電動機(jī)容量 k Var (312) 式中 cos 1? 負(fù)載功率因數(shù) 滿載需增加的三 相 總電容 量（ 即輔助電容 ）為 RC = NUQ 610 ? f (313) xC 可作為選擇輔助電容器的依據(jù)。 發(fā)電機(jī)滿載時的總電容量為 ?C = 39。C + xC ? f (314) (3) 電容器電壓大小選擇 考慮到負(fù)載突然切除時，主電容上所受到的脈沖電壓有時會比電機(jī)端電壓大 12 倍 ，故主電容器的額定電壓，應(yīng)不低于 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)端電壓幅值的 倍。輔助電容器的額定電壓只需為發(fā)電機(jī)端電壓的 倍。 （ 4） 應(yīng)注意的幾個問題 ① 電容器電容量選擇應(yīng)適當(dāng)，選得太小發(fā)電機(jī)電壓達(dá)不到要求值 ， 電壓調(diào)節(jié)范圍較小甚至發(fā)生電壓崩潰 ， 選得太大易產(chǎn)生過電壓，且成本高。 ② 三相 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)主要適用于照明負(fù)載，供給動力負(fù)載只能是少 部分的，一般動力負(fù)載容量應(yīng)在發(fā)電機(jī)額定容 量 25%以下，且負(fù)載的單機(jī)容 量河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 22 不大于發(fā)電機(jī)容 量 的 10﹪ ，否則應(yīng)增大電容。 ③ 輔助 電 容器可由若干組小容量電容器并聯(lián)組成，且應(yīng)裝設(shè)轉(zhuǎn)換開關(guān)，以便調(diào)節(jié)容 量，主電容器可以是固定式的 。 ④ 在為動力負(fù)載供電時，考慮到其中的電動機(jī)負(fù)載起動時電流很大 .導(dǎo)致電壓大幅下降 以至崩潰， 輔助電容器的電容量在此情況下應(yīng)適當(dāng)增加。 與電網(wǎng)并聯(lián)運行的三相 感應(yīng) 發(fā)電機(jī) A. 基本方程式 在前面提出的 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)的基本方程式（ 23），適合于各種轉(zhuǎn)差率 s的值。我們這里研究轉(zhuǎn)差率 s0 的情況，基本方程式現(xiàn)重寫如下： ???????????????????????????????????????????mmmlmZIEEEIIIIIjXsRIEjXRIEZIEU?????????????????121211222211111111)()()(?? （ 315） B. 相量圖 畫三相 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)的相量圖時，相量 1U? 、 1E? 、 2E?? 、 0I? 等于轉(zhuǎn)差 率 s無關(guān)，只是定、轉(zhuǎn)子電流 1I? 、 2I?? 與 s 有關(guān)。 轉(zhuǎn)子電流 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 23 raIIsXsRXEjsXsRREXjsRXjsRXjsREXjsREI22222222222222222222222))(()(???????????????????????????????????????? (316) 式中， sXsR REI a 2222 222 )( ??? ?????? 為轉(zhuǎn)子 有功電流折合值； 22222 222 )( sXsRXEjI r ??? ????? ?? 為轉(zhuǎn)子無功電流折合值。 當(dāng)三相 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)運行在發(fā)電狀態(tài)， s0，轉(zhuǎn)子有功電流 aI2?? 可寫成 sXsR REI a 2222 222 )( ??? ??????? (317) 可見，相量 aI2?? 與電動勢 2E?? 反相位。 轉(zhuǎn)子無功電流 rI2?? 滯后 2E?? 090 時間電角度。 根據(jù)式（ 315）和式（ 316）可畫出 s0 時三相 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)的相量圖，如圖 34所示。 從圖 34 可以看出，在 s0 運行狀態(tài)下，定子電壓 1U? 與電流 1I? 之間的夾角 1? 的變化范圍為 18090 10 ??? ， 1cos? 為負(fù)值，定子功率0cos3 111 ??IU ，說明這種狀態(tài)三相異步發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)發(fā)出有功功率，從而使發(fā)電狀態(tài)。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 24 機(jī)械功率222 )1(3 Rs sIPm ????，由于 s0， 0?mP ，說明三相 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)由原動機(jī)吸收機(jī)械功率。 原動機(jī)輸入的功率為 1P ，減去機(jī)械損耗 mp 和附加損耗 ap ， 即為機(jī)械功率 mP 。 機(jī)械功率 mP 再減去轉(zhuǎn)子銅損耗 2cup ，變?yōu)殡姶殴β?MP 。 電磁功率 MP 減去定子銅損耗 1cup 和鐵損耗 Fep ，則為三相 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)定子向電網(wǎng)輸出的電功率 2P 。 即 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 25 ?????????????????2121PppPPpPPpPFecuMMcummm （ 318） 根據(jù)式（ 318）可以畫出三相 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)功率流程圖，如圖 35 所示。 圖 35 三相感應(yīng)發(fā)電機(jī)功率流程圖 并網(wǎng)運行的三相 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)，運行中要從電網(wǎng)吸收較大的滯后性無功功率，這是它的很大缺點之一。 D. 并網(wǎng)時的過渡過程 a. 并網(wǎng)時的沖擊電流 同步發(fā)電機(jī)由于采用同步裝置，在電壓、頻率和相位與系統(tǒng)一致時，才并網(wǎng)運行，故可以不考慮并網(wǎng)時的沖擊電流。但在 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)的場合，是在轉(zhuǎn)速上升到超過同步 轉(zhuǎn)速，并在一定的滑差 S 內(nèi)利用速度繼電器和系統(tǒng)并網(wǎng)，由于發(fā)電機(jī)并網(wǎng)時本身無電壓，故電機(jī)和系統(tǒng)并網(wǎng)時必須伴隨一個過渡過程，流過 5— 6 倍額定電流的沖擊電流。 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)并網(wǎng)時的沖擊電流為： ????? ????????????? ????? s i n)s i n ()s i n ( TttdcTttacsac eitneitii (319) 式中 saci? 正常交流分量； taci? 瞬時交流分量； tdci? 瞬時直流分量； T 時間常數(shù)，2212 rf XXT ? ??? ? ； 1X 定子漏抗； 2X? 轉(zhuǎn)子漏抗（換算值）； 2r? 轉(zhuǎn)子電阻（換算值）； ? 、 ?? 、 ?? 相位差。 b. 三相短路電流 轉(zhuǎn) 子銅 損 耗p cu2原動機(jī)輸入的功率P1 機(jī)械損耗pm附加損耗pa 機(jī)械功率Pm 定子銅損 耗pcu1鐵損耗pFe電磁功率PM 向電網(wǎng)輸出電功率P2河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 26 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)如果在運行狀態(tài)下定子側(cè)發(fā)生三相突然短路，則流過的過渡電流的大小基本上和并網(wǎng)時的沖擊電流相等。 突然短路時的電流計算公式為： ??? s i n)s i n ( ??????? ???? TttdcTttac eiteii (320) 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)發(fā)生三相突然短路時，由于磁通消失，故無持續(xù)短路電流流過。 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)降壓運行及效率分析 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)降壓運行方式不但能夠提高電機(jī)運行效率和功率因數(shù)，而且可以避免發(fā)電機(jī)組電動 運行，增加了發(fā)電量。它對 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)的應(yīng)用具有重要的理論和現(xiàn)實意義。 A. 降壓運行的基本理論和實現(xiàn) 當(dāng) 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)輕載時輸出功率較小，同時轉(zhuǎn)子銅耗隨之降低，但鐵耗基本不變，此時電機(jī)損耗主要 為 鐵耗。由于勵磁電流未變，定子銅耗降低不多，因此電機(jī)效率和功率因數(shù)大為降低。如果輕載時適當(dāng)降低電機(jī)輸出電壓，則電機(jī)鐵耗差不多 隨 電壓平方而下降，是定子銅耗減小，從而降低了總損耗，使效率和功率因數(shù)得以提高，這就是 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)輕載降壓運行提高效率的基本原理。 用電力電子元件可以容易地實現(xiàn)降壓運行。例如；可以用雙向晶閘管作為并網(wǎng)開關(guān)和 降壓元件。根據(jù)輸出功率，通過控制晶閘管的觸發(fā)角來實現(xiàn)并網(wǎng)、解列和降壓運行。雙向晶閘管具有降壓作用，并且當(dāng)其導(dǎo)通時電壓近似為零；當(dāng)其關(guān)斷時電流為零；雙向晶閘管可以用電感等效，因為像電感一樣，雙向晶閘管的基波電流落后基波電壓 090 ，而且只有發(fā)電機(jī)電流、電壓的基波分量產(chǎn)生力矩和功率。通過改變晶閘管的觸發(fā)角，可以改變等效感抗 X的關(guān)系如圖 35所示。 因為轉(zhuǎn)差率 S是隨著負(fù)荷變化的量，所以，（ ??? ）角與電機(jī)轉(zhuǎn)差率河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 27 s有一一對應(yīng)關(guān)系，據(jù)此可以 得出 S與 X的變化關(guān)系如圖 36所示。晶閘管等效感抗與發(fā)電機(jī)阻抗串聯(lián)，電網(wǎng)電壓減去晶閘管電壓降就是發(fā)電機(jī)的端電壓 gV ，它與 S 的關(guān)系也一同畫在圖 36 中。從該圖可以看出，通過改變觸發(fā)角可以控制發(fā)電機(jī)的端電壓，從而改變轉(zhuǎn)差率。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組從S=+ 時開始并網(wǎng)，當(dāng) S= 時晶閘管完全導(dǎo)通，機(jī)端電壓等于電網(wǎng)電壓；在 S=+ 到 之間，發(fā)電機(jī)處于降壓運行狀態(tài)。 060 176。+0. 005X∞（ α φ ）0 176。30 176。SVg圖3 6 感 應(yīng)發(fā)電機(jī)端電壓的控制 B. 運行效率分析 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)的輸入功率減去損耗等于輸出功率，降低損耗增加了有功功率輸出。增加的有功功率輸出可用下式計算： ? ?2220 1111111 uNNNNKPKKPPP ????????? ???????? ??????? ????????? ??? ??? （ 321） 式中 0P 發(fā)電機(jī)的空載損耗 ； N? 額定效率 ； NP 額定功率 ； ? 負(fù)載率（輸出功率于額定功率之必） ； uK 降壓系數(shù)（機(jī)端電壓與額定電壓之比） ； K =(4 極電機(jī) )或 K =（極數(shù)大于 4的電機(jī)） 。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 28 因此，感應(yīng)發(fā)電機(jī)降壓運行的效率為： )1)(()( 0 PPPP ??? ?? （ 322） 式中 )(0 P? 額定電壓運行、輸出功率為 P時的效率 電壓降低還減少了感應(yīng)發(fā)電機(jī)的無 功功率： ? ?20220 111 uuNNN KQKQtgPQ ?????????? ??????? ??? ??? （ 323） 式中 0Q 發(fā)電機(jī)空載無功功率 N? 額定功率因數(shù) 本小 節(jié) 提出 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)降壓運行的方式，主要是以 感應(yīng) 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 為例說明的。此種運行方式可以實現(xiàn) 感應(yīng) 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低輸出功率時的降壓運行，提高運行效率；同時可以完全按照“發(fā)電就并網(wǎng)，不發(fā)電則與電網(wǎng)解列的原則”對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行控制，大 大改善了 感應(yīng) 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運行效率，此種運行方式對 感應(yīng) 風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有很高的理論和實用價值。 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)并車及運行注意事項 A. 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)并車運行條件 ： (1)附近有區(qū)域性電網(wǎng)，可將 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)，向系統(tǒng)輸送有功功率。這種運行方式可以簡化運行，保證頻率和電壓穩(wěn)定。 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)解列時，其主電容器組和副電容器組可仍和電網(wǎng)接通，以改善電網(wǎng)功率因數(shù)。 (2)當(dāng)附近電站有同步發(fā)電機(jī)運行時，可將 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)并入運行，分擔(dān)同步發(fā)電機(jī)有功負(fù)荷。在 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)解列時，其主電容器組和副電容器組可根據(jù)同步發(fā)電機(jī) 無 功負(fù)荷 情況，部分或全部退出運行。 (3)容量較大的幾臺 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)，如原動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)反應(yīng)靈敏，則可并列運行。運行中，應(yīng)嚴(yán)格監(jiān)視其功率分配情況。 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)并車，無需整步設(shè)備，操作簡單，其并車方法及注意事項如下： 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 29 (1)確定相序，其方法是將母線電源與 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)接通，作電動機(jī)運行，觀察其旋轉(zhuǎn)方向，應(yīng)和用原動機(jī)拖動時轉(zhuǎn)向相同。如轉(zhuǎn)向相反，可將感應(yīng) 發(fā)電機(jī)任意兩根相線對調(diào)即可。 (2)功率較大的 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)并入容量不大的