【正文】 加發(fā)電機的輸入轉(zhuǎn)矩 T1，這時T1＞ T0；同步發(fā)電機的并聯(lián)運行Date 77weipeiyu 制作 同步發(fā)電機的并聯(lián)運行結(jié)論： 要調(diào)節(jié)與電網(wǎng)并聯(lián)的同步發(fā)電機的有功功率，必須調(diào)節(jié)原動機的輸入功率，這時發(fā)電機內(nèi)部會自行改變功率角 δ ，相應(yīng)地改變電磁功率和輸出功率，達(dá)到新的平衡狀態(tài)。? 角的增大引起電磁功率 PM增大，發(fā)電機便輸出有功功率。當(dāng) ? 增大到某一數(shù)值，使相應(yīng)的電磁功率達(dá)到PM=P1p0（ TM=T1T0）時，轉(zhuǎn)子加速的趨勢即停止，發(fā)電機便處于新的平衡狀態(tài)。→ 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 。對于隱極發(fā)電機，當(dāng) δ=90186。時，電磁功率達(dá)到最大值Pmax時，若再增加輸入功率，則 δ＞ 90186。 ，這時電磁功率將隨著 δ的增大而減小 ；輸入功率扣掉空載損耗和減小了的電磁功率后還有剩余，剩余的功率將使轉(zhuǎn)子繼續(xù)加速， δ角繼續(xù)增大，電磁功率 PM繼續(xù)減小，功率再不能保持平衡，發(fā)電機將 “失去同步 ”，或叫做失去 “靜態(tài)穩(wěn)定 ”。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)。就稱這時的 同步 發(fā)電機是 “ 靜態(tài)穩(wěn)定 ” 的，否則就是靜態(tài)不穩(wěn)定。同步發(fā)電機的并聯(lián)運行Date 79weipeiyu 制作 0PM/T? 90o a39。0PM/T? 90o aT? T1= T + T0a 點 ： 干擾使 T1 ? → ? ? → T ?抑制了 ? 進(jìn)一步增大 → b 點。bT139。 = T39。 + T0 干擾消失后，較大的 T，使機組恢復(fù)到 a 點運行。a39。 點 ： 干擾使 T1 ? → n ? → ? ?→ T ? → n ? → ? ? → T ? → 失步 。 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。 點運行。穩(wěn)定運行區(qū)同步發(fā)電機的并聯(lián)運行Date 80weipeiyu 制作 結(jié)論： 凡處于功角特性曲線上升部分的工作點，都是靜態(tài)穩(wěn)定的，下降部分的工作都是靜態(tài)不穩(wěn)定的?；蛘哒f在功角特性曲線上電磁功率和功率角同時增大，或同時減小的 那 一部分是靜態(tài)穩(wěn)定的。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。Pcx可以表示發(fā)電機運行穩(wěn)定度。Date 81weipeiyu 制作 當(dāng) ?=90186。時， Pcx=0，正處在穩(wěn)定的交界。如圖 ，當(dāng) ?=0186。時 ， Pcx最大，故同步發(fā)電機在空載時最為穩(wěn)定。此時發(fā)電機保持同步的能力為零，故該點即為靜態(tài)穩(wěn)定的極限。當(dāng) ?90186。時， Pcx為 負(fù) 值，發(fā)電機便失去了穩(wěn)定 。3. 無 功功率的調(diào)節(jié)以隱極發(fā)電機為例， 不計磁路飽和電樞電阻，分析同步發(fā)電機無功功率的調(diào)節(jié)，無功功率與勵磁電流的關(guān)系。同步發(fā)電機的并聯(lián)運行Date 82weipeiyu 制作 同步發(fā)電機的并聯(lián)運行(1)空載運行空載時電樞電流和電樞磁動勢為零， E0=U， Ff=F?，這時 的勵磁電流稱為 “正常 ”勵磁電流 If0。如 圖所 示。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 。如圖所示。UE0Ff F?Fa IjxsIDate 83weipeiyu 制作 同步發(fā)電機的并聯(lián)運行UE0Ff F?Fa IjxsI若減小 勵磁電流 (IfIf0)， 則 E0U，發(fā)電機輸出 一 個 超前 的無功電流 (容 性 )，它產(chǎn)生 助 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 稱為欠激的 勵磁電流 。如圖所示。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。(2)負(fù)載 運行調(diào)節(jié)無功功率時，不改變原動機的輸入，有功功率將保持不變， 由電磁功率表達(dá)式可得Date 84weipeiyu 制作 Pe = 3 sin?U1E0Xs= 3UIcos? =常數(shù)(1) 正常勵磁 當(dāng) If = If0 時， ? = 0， cos? = 1， Q2 = 0，發(fā)電機不輸出無功功率。 I與 U 同相， UE0j xsII同步發(fā)電機的并聯(lián)運行即： E0 sin? = 常數(shù) Icos? = 常數(shù)在恒定的有功功率下調(diào)節(jié)勵磁電流時，電流相量 I端點的軌跡為 AB線（ 見下圖 ），電動勢相量 E0端點的軌跡為 CD線，不同勵磁電流時的 E0和 I的相量端點在軌跡線上有不同位置。Date 85weipeiyu 制作 (2) 欠勵磁 （當(dāng) If ＜ If0 時） If ? → E0 ? → ? ? 。 發(fā)電機輸出電容性無功功率； If ? → Q2 ? 。(3) 過勵磁 (當(dāng) If ＞ If0 時 ) If ? → E0 ? → ? ? 。 發(fā)電機輸出電感性無功功率； If ? → Q2 ? 。UE0Ijxs IE039。C DjxsI39。AB I ( I39。 ) 超前于 U，I39。?E0jxs II? I ( I ) 滯后于 U，? ?同步發(fā)電機的并聯(lián)運行Date 86weipeiyu 制作 說明 : 電網(wǎng)電壓不變，氣隙合成磁動勢不變，由于過勵時主極磁動勢增大，為保持氣隙合成磁動勢不變，電樞反應(yīng)的去磁分量必然要增大，即 ?角增大，電流變成滯后；反之，當(dāng)欠勵時， IfIf0， E02E0， 則電樞電流除有功分量 外，還出現(xiàn)一個超前的無功分量，即輸出一個容性的無功功率。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)。過勵時，電樞電流滯后，發(fā)電機輸出感性無功功率；欠勵時，電樞電流超前， 發(fā) 電機輸出容性無功功率。結(jié)論：同步發(fā)電機的并聯(lián)運行Date 87weipeiyu 制作 并聯(lián)于無窮大電網(wǎng)的同步發(fā)電機，保持有功功率不變時，表示電樞電流 I和勵磁電流 If的關(guān)系曲線 I=f(If)稱為 “U”形曲線。對于 一個給定的有功功率輸出就有一 條 U形 曲線，有功功率越大，曲線向上移，因此可是以得到一 簇“U”形曲線 。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 。同步發(fā)電機的并聯(lián)運行Date 88weipeiyu 制作 表明輸出有功功率越多，維持穩(wěn)定所需的勵磁電流也越大。而在其左方，發(fā)電機處于欠勵運行狀態(tài)，功率因數(shù)是超前的，發(fā)電機向電網(wǎng)輸出容性的無功功率。 以 cos?=1為基準(zhǔn)的曲線右方，發(fā)電機處于過勵運行狀態(tài)，功率因數(shù)是滯后的，發(fā)電機向電網(wǎng)輸出感性的無功功率。(2)不穩(wěn)定區(qū)域邊緣： ?=90186。，連線向右傾斜 。(3)勵磁電流從零開始增大時，定子電樞電流變化規(guī)律為先減小后增大。同步發(fā)電機的并聯(lián)運行Date 89weipeiyu 制作 在 U形曲線上有一個不穩(wěn)定區(qū)，在不穩(wěn)定區(qū)內(nèi)，發(fā)電機將不能保持靜態(tài)穩(wěn)定。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。時，電動勢 E0 的端點處于靜態(tài)穩(wěn)定極限的位置，如 下 圖所示 。如再減小勵磁電流， 發(fā)電機的功率 小于 極限 功率 而小于輸入的機械功率，由于功率不平衡，于是轉(zhuǎn)子加速，以致失去同步。同步發(fā)電機的并聯(lián)運行Date 90weipeiyu 制作 例： 一臺 Y 聯(lián)結(jié)的水輪發(fā)電機，并聯(lián)在 UN = kV 的電網(wǎng)上運行。發(fā)電機的 xd = Ω， xq = ， ra忽略不計， ? = 時， I1 = 3990 A， E0 = 9970V。求該發(fā)電機輸出的有功功率 P2 和無功功率 Q2（ 電容性的還是電感性的）。 U = UN 3 = V = 6 V 忽略 ra，則3UE0xdP2 = PM = sin? +3 ( ) sin2? 1xqU221xd= MW 解：Date 91weipeiyu 制作 ? = arccos P23U I ? = arccos Usin? xq I= arccos 106 36 3 990 = = arccos o 3 990= 由于 ?＞ ? ， I 滯后于 U， 故輸出電感性無功功率， 其值為 Q2 = 3UIsin? = 36 3 990 var = MvarDate 92weipeiyu 制作 同步發(fā)電機的并聯(lián)運行例：一臺三相隱極式同步發(fā)電機與無窮大電網(wǎng)并聯(lián)運行，已知電網(wǎng)電壓為 400V，每相電抗 xs=?， Y接法，當(dāng)發(fā)電機輸出功率 80kW 時， cos?=1。若保持勵磁電流不變，減少輸出功率到 20kW ，不計電阻，試求（ 1）功率角 ?；（ 2）功率因數(shù) cos??；（ 3）電樞電流；（ 4）輸出的無功功率 Q及其性質(zhì)。 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