【正文】 為額定值 額定電壓點(diǎn) c點(diǎn) —— （ I=IN,U=UN ）調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)處于過(guò)激，電樞電流為額定值，輸出有功功率為 0（零功率因數(shù)），激磁電流和額定電壓決定 c點(diǎn) 第九節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的參數(shù)及測(cè)定 ? 同步電抗：飽和與不飽和值 ? xd和 xq的轉(zhuǎn)差法測(cè)定 ? 短路比 ? 漏抗和保梯電抗 1. 同步電抗的實(shí)驗(yàn)測(cè)定 ? (1)不飽和同步電抗 ? （空載、短路特性求取） 短路時(shí)不計(jì)飽和 dksk xIjxIjE ??? ??0*39。*039。039。0*039。kNkNNkNNdNdksdIEIIUEUIEIUxIxIExx??????????????凸極電機(jī)的交軸同步電抗可以利用經(jīng)驗(yàn)公式求得 dq xx ?(2)飽和同步電抗 （空載、零功率因數(shù)特性求?。? ? 在 純感性負(fù)載 時(shí) sIxUE ??0 ??? ???abcaUxIIUxxNsNNNss?磁路飽和決定于空氣隙中的合成磁場(chǎng)，忽略漏阻抗壓降，則決定于端電壓。（ U＝ E） ?不同的端電壓時(shí)， xs不同 ?當(dāng)磁路不飽和時(shí)，同步電抗電壓為 ，比 ca大。 不飽和同步電抗的數(shù)值 比飽和同步電抗的數(shù)值 大 。 39。39。ac2. 轉(zhuǎn)差率試驗(yàn)，測(cè)定 xd、 xq ? 同步電機(jī)由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，轉(zhuǎn)速接近于同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子激磁繞組開(kāi)路（不加激磁），在定子端子上外施 — 對(duì)稱三相電壓。為了避免轉(zhuǎn)子被牽入同步， 外施電壓約為額定電壓的 1/4左右 ，且使其相序能保證電樞旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向 — 致。 ? 調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使約有 1％一 2％的轉(zhuǎn)差。此時(shí)，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的軸線交替地與轉(zhuǎn)子直軸和交軸重合。 當(dāng)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子直軸重合時(shí)，定子的電抗為 xd，此時(shí)電抗最大，定子電流最小，線路壓降最小，端電壓為最大。 當(dāng)定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子交軸重合時(shí)，定子的電抗為 xq，此時(shí)電抗最小，定子電流最大，線路壓降最大，端電壓為最小。 計(jì)算 為 不飽和值 m a xm i nm i nm a xIUxIUxqd ??應(yīng)用： 正常運(yùn)行時(shí)，電機(jī)磁路飽和， d軸氣隙小而磁導(dǎo)大，磁路飽和而使 xd減小，分析時(shí)應(yīng)用 xd飽和值；短路時(shí)，由于電樞反應(yīng)的去磁作用，使電機(jī)磁路處于不飽和狀態(tài)， xd用不飽和值。 q軸：磁路氣隙較長(zhǎng)，磁導(dǎo)小，磁路不飽和， xq取不飽和值。 1 外施電壓低，定子電樞磁場(chǎng)較小 2 無(wú)激磁電流，沒(méi)有轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁場(chǎng) 3. 短路比 kK ? 在空載時(shí)使空載電勢(shì)有額定值時(shí)的勵(lì)磁電流 If0與在短路時(shí)使短路電流有額定值時(shí)的勵(lì)磁電流 Ifk之比 Nkfkfk IIIIk 00 ??kkNNNNkd kCIIUEUIIEx 10039。0039。0 ??????39。00 ?? 主磁路飽和系數(shù)?NUECIN 在勵(lì)磁電流為 If0時(shí)的短路電流標(biāo)幺值 3. 短路比 kK 分析 ： 短路比略大于 不飽和同步電抗 的倒數(shù) 短路比大，則同步電抗小，負(fù)載變化時(shí)發(fā)電機(jī)的電壓變化就小，并聯(lián)運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定度較高；設(shè)計(jì)上，電機(jī)氣隙較大，轉(zhuǎn)子的額定激磁磁勢(shì)和用銅量增大。 短路比小，同步電抗大，負(fù)載變化時(shí)發(fā)電機(jī)的電壓變化就大 —— 電壓調(diào)整率大 ，發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定度較差。 工程上 ： 隨著單機(jī)容量的增大，為了提高材料利用率，隨機(jī)組容量增大短路比降低。 由于采用自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置，大大提高了運(yùn)行穩(wěn)定性，降低短路比可以提高電機(jī)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 4. 漏抗的測(cè)定 ? 電抗三角形法 ? 抽出轉(zhuǎn)子法 NIabx ??bc等效于電樞反應(yīng)的勵(lì)磁電流 抽出轉(zhuǎn)子法測(cè)漏抗 ? 抽出電機(jī)轉(zhuǎn)子，定子繞組外施三相對(duì)稱電壓，使輸入電流達(dá)到額定值（ U=15%UN） ? 電壓方程 忽略定子繞組電阻，則： ? 特點(diǎn)： 實(shí)測(cè)值大于實(shí)際值 —— 轉(zhuǎn)子空間也歸入了漏磁路，使總磁阻減小，表現(xiàn)漏抗增大。 可采用探測(cè)線圈修正。 ? ? 00 ?????? ?jxrIUEEE aa ?????IUx ??保梯電抗 xp ? 在三相穩(wěn)態(tài)短路時(shí)，縱邊為 INxσ—— 短路三角形 ? 隨著電壓增加，三角形縱邊將增大，對(duì)應(yīng)于 U=UN，邊長(zhǎng)為 INxP—— 保梯(potier)三角形 ? 汽輪發(fā)電機(jī)，極間漏磁通較小， xp近似等于 xσ ? 凸極發(fā)電機(jī)， xp=() xσ 零功率因數(shù)試驗(yàn)時(shí)，磁極漏磁較大，磁極飽和程度較空載時(shí)高，為此必須加大勵(lì)磁。 曲線 2：由特征三角形及空載特性作出 當(dāng)考慮轉(zhuǎn)子漏磁影響后，特性三角形縱邊并非恒定不變。 第十節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特性 ? 外特性 ? 電壓變化率 ? 調(diào)整特性 ? 效率特性 ? 磁勢(shì)法求電壓變化率和額定勵(lì)磁電流 1. 發(fā)電機(jī)的外特性 ? n=n1, I f =const， cos?=const， 單機(jī)運(yùn)行，發(fā)電機(jī) 端電壓 U隨負(fù)載電流 I的變化關(guān)系 —— 與負(fù)載的性質(zhì)有關(guān) ? ??xIjrIUEEEEIxIjxIjrIEUaafqqdda????????????????????000一定一定，則影響因數(shù) ： 1. 電樞反應(yīng) 2. 漏抗壓降 當(dāng)容性負(fù)載且內(nèi)功率因數(shù)超前時(shí)，電樞反映是助磁作用，特性可以呈上升形狀。 在容性負(fù)載時(shí)，需適當(dāng)降低勵(lì)磁，呈欠勵(lì)運(yùn)行。 在感性負(fù)載下需供給較大勵(lì)磁，稱為 過(guò)勵(lì)運(yùn)行。 不同功率因數(shù)下， I=IN時(shí)均有 U=UN 2. 發(fā)電機(jī)的調(diào)整特性 ? n=n1, U =const， cos?=const，作 單機(jī)運(yùn)行 ， 負(fù)載電流 I與勵(lì)磁 ? 電流 If的關(guān)系 ? 物理意義： 維持端電壓不變，勵(lì)磁電流需隨負(fù)載電流的大小變化進(jìn)行調(diào)節(jié) 。 在感性負(fù)載時(shí)，隨負(fù)載增大，需 增加勵(lì)磁以抵消電樞反應(yīng)的去磁作用 在容性負(fù)載時(shí)，隨負(fù)載增大，需 減小勵(lì)磁以平衡電樞反應(yīng)的助磁影響 3. 效率特性 n=nN， U=UN， cos?= cos?N，效率 ?與輸出功率 P2的關(guān)系 測(cè)量方法 ：直接負(fù)載法，損耗分析法 損耗分析 ： 1. 基本損耗：電樞鐵耗，電樞銅耗，勵(lì)磁損耗，機(jī)械損耗 2. 雜散損耗：漏磁引起的渦流損耗，諧波引起的轉(zhuǎn)子表面損耗等 額定效率范圍： 1 水輪發(fā)電機(jī)（空氣冷卻）： 96%% 2 汽輪發(fā)電機(jī)（空氣冷卻）： 94%% %10012??????????????pPp?四、電壓變化率 額定工作點(diǎn) ： 額定電壓、額定負(fù)載（額定電流與功率因數(shù)） 保持轉(zhuǎn)速與勵(lì)磁不變，如負(fù)載減小，則電樞反應(yīng)的去磁作用也減小，端電壓將升高 —— 電壓變化 1. 電壓調(diào)整率 ? 保持額定運(yùn)行時(shí)的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)速不變，發(fā)電機(jī)的額定運(yùn)行時(shí)的端電壓為 UN，空載時(shí)端電壓為空載電勢(shì) E0 ， 電壓調(diào)整率 表示 %100% 0 ????NNUUEU△ U是發(fā)電機(jī)的性能指標(biāo)之一，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定應(yīng)不大于 50% 通過(guò)采用 快速勵(lì)磁調(diào)節(jié)器 ，可以自動(dòng)改變勵(lì)磁電流使發(fā)電機(jī)端電壓保持不變。 2. 電勢(shì)法求△ U% ? 從等效電路根據(jù)相量圖分析 U I θ Ira jIxs E0 ψ E0 應(yīng)用 同步電抗的飽和值 3. 磁勢(shì)法求△ U% ? 考慮了磁路的飽和 情況，直接反應(yīng)電樞磁勢(shì)Fa的作用 ? 用保梯電抗 xp代替漏抗， 反映負(fù)載時(shí)轉(zhuǎn)子漏磁的變化 pNNpNaNN xIjUxIjrIjUE ?????? ?????已知額定負(fù)載時(shí) U=UN， I=IN， cosθ=conθN 已知電機(jī)參數(shù) ra， xp， Kad， Kaq U、 I If 2 短路特性 1 空載特性 UN IN θN I’f0 a I’f0 Ifa Ifk Ifa IfN IfN E0 △ U E Eσ Ifa電樞反應(yīng)相當(dāng)?shù)膭?lì)磁電流 額定勵(lì)磁電流 有效勵(lì)磁電流??? 39。 0ffafN III ???例題 121 分析 ? 求參數(shù) 注意：每相值，容量與功率，繞組接法 ? 電勢(shì)法求電壓變化率 凸極電機(jī)應(yīng)首先確定 E0的方向，雙反應(yīng)分解 ? 磁勢(shì)法 實(shí)用簡(jiǎn)化圖， Ifa超前 If0為 ???N角 思考題 （零功率因數(shù)特性）和空載特性有相同的形狀？ 感性負(fù)載時(shí)，電樞反應(yīng)為純?nèi)ゴ抛饔?，磁?shì)間的關(guān)系以及電勢(shì)間的關(guān)系為純代數(shù)關(guān)系，即： ??IxEIxEUFkFFsadadf??????0??IxEIxEUFkFFsadadf??????0思考題 大？ 同步電機(jī)空氣隙大，同步電抗小，短路比大，電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性高。但電機(jī)尺寸大，成本高； 異步電機(jī)的勵(lì)磁由電網(wǎng)供給，如采用較大的氣隙，則激磁電流增大。 思考題 、異步電機(jī)的激磁電抗與同步電機(jī)的同步電抗。 變壓器： 異步電機(jī)： 同步電機(jī)： 同步電抗包括兩個(gè)部分，（ 1）對(duì)應(yīng)于定子繞組的漏磁通 xσ ，（ 2）對(duì)應(yīng)與定子電流產(chǎn)生的空氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)xa。 非主氣隙合成磁場(chǎng)的作用 smmmmZIEUZIZIUZIZIU???????????????0111111 對(duì)應(yīng)于 E1，即主磁通 作業(yè) ? 12 3 ? 126 參考 [例 121]（選做）