【正文】 ) 超前于 U1， I1 ( I1 ) 滯后于 U1， 電氣工程與自動(dòng)化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 練 習(xí) 題 ? ? ? ? ? ? * 以教師畫勾的題為準(zhǔn)。 3. 過勵(lì)磁 當(dāng) If ＞ If0 時(shí)， 發(fā)電機(jī)輸出電感性無功功率； If ? → Q2 ? 。 I139。 I1與 U1 同相， U1 E0 I1 jXsI1 E039。 4. 過載能力 ?MP = P2M PN = ~ 3. 動(dòng)態(tài)穩(wěn)定 阻尼繞組抑制振蕩原理：正常運(yùn)行時(shí)，阻尼繞組與轉(zhuǎn)子一起同步旋轉(zhuǎn)，與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，不會(huì)感應(yīng)電勢(shì)；當(dāng)轉(zhuǎn)子在穩(wěn)定工作點(diǎn)振蕩時(shí)，阻尼繞組便會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)和感應(yīng)電流，該電流與磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生的電磁力與轉(zhuǎn)子的振蕩方向相反，因而可以抑制振蕩。 穩(wěn)定 運(yùn)行區(qū) 電氣工程與自動(dòng)化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 振蕩幅度過大，超過穩(wěn)定區(qū)而引起的失步。 ?M?180176。 點(diǎn) ： T1 ? → ? ?→ T ? = T39。 0 Pe /T θ 90o a T ? T1= T + T0 a 點(diǎn) ： T1 ? → ? ? → T ?… T1 =T +T0 為止 ， 在 b 點(diǎn)重新穩(wěn)定運(yùn)行 0??M —— 穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)。 同步發(fā)電機(jī)能否穩(wěn)定運(yùn)行取決于它工作在什么區(qū)域，這種穩(wěn)定稱為 靜態(tài)穩(wěn)定 。 1. 有功功率的調(diào)節(jié)方法 調(diào)節(jié) 進(jìn)水量 進(jìn)汽量 → T1(P1) ? → T1 ＞ T +T0 → n? → ? ? → T ?→ T1 =T +T0為止，重新在 n = n0下穩(wěn)定運(yùn)行。自同步法的優(yōu)點(diǎn)是：操作簡(jiǎn)單，方便快捷；缺點(diǎn)是：合閘時(shí)有沖擊電流，一般在要求把發(fā)電機(jī)迅速投入電網(wǎng)時(shí)采用。 電氣工程與自動(dòng)化系 第 5章（作者：賀曉蓉） a)燈 1滅， 3亮； b)燈 2滅， 3亮； c)燈 3滅， 1亮 電氣工程與自動(dòng)化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 自同步法 用自同步法進(jìn)行并列操作，是在相序一致的情況下，將勵(lì)磁繞組通過適當(dāng)?shù)碾娮瓒探?，再用原?dòng)機(jī)把發(fā)電機(jī)拖動(dòng)到接近同步轉(zhuǎn)速 (相差 2％～ 5％ )，在沒有接通勵(lì)磁電流的情況下將發(fā)電機(jī)接入電網(wǎng)，再接通勵(lì)磁并調(diào)節(jié)勵(lì)磁強(qiáng)弱，依靠定子磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)之間的電磁轉(zhuǎn)矩將轉(zhuǎn)子拉入同步轉(zhuǎn)速，并車過程即告結(jié)束。 燈光法又稱為理想整步法。 燈光法檢查相序 電氣工程與自動(dòng)化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 電氣工程與自動(dòng)化系 第 5章（作者：賀曉蓉） B 燈光旋轉(zhuǎn)法 (看動(dòng)畫 ) 參看圖 (b) ，燈 1跨接于 A1B，燈 2 跨接于 B1A，燈 3 跨接于 C1C。 1. 理想同步法 2. 自同步法 電氣工程與自動(dòng)化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 準(zhǔn)同步法 燈光明暗法 操作步驟： (1)沖轉(zhuǎn) —— 將發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速升高到額定轉(zhuǎn)速； (2)投勵(lì) —— 調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的大小，使系統(tǒng)側(cè)和待并發(fā)電機(jī)電壓表讀數(shù)相等，頻率表的讀數(shù)相等； (3)用燈光法檢查相序，相序相同 ； (4)將同步表 s接入，繼續(xù)調(diào)整發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，使整步表指針順時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)； (5)觀察整步表指針轉(zhuǎn)動(dòng)情況，當(dāng)指針接近同步點(diǎn)時(shí)，迅速合閘，完成并列操作； (6)合閘成功后，將同步表退出。 以避免電網(wǎng)與發(fā)電機(jī)之間產(chǎn)生大的沖擊電流 和在發(fā)電機(jī)軸上產(chǎn)生大的沖擊轉(zhuǎn)矩。 (4) 提高電能供應(yīng)的質(zhì)量。 (2) 減少發(fā)電廠備用機(jī)組的容量。 ※ 上述關(guān)系與同步電動(dòng)機(jī)的關(guān)系相同。 O If I1 三、功角特性 功角特性：保持 n、 If 、 U1 不變時(shí)， Pe 與 ? 的關(guān)系，即 Pe = f (? ) 。 調(diào)節(jié) If，使 I1L= IN、 ? = ?N、 U1L = UN 時(shí)， If = IfN。因而只要調(diào)節(jié)電機(jī)的直流勵(lì)磁電流，使其呈過勵(lì)狀態(tài)，即能向電網(wǎng)輸出無功，從而達(dá)到提高低壓網(wǎng)功率因數(shù)的目的。同步電動(dòng)機(jī)的突出優(yōu)點(diǎn)就是可以通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流來調(diào)節(jié)功率因數(shù)，可以使功率因數(shù)高到 ，在一個(gè)工廠中只需要有少數(shù)幾臺(tái)大容量恒轉(zhuǎn)速的設(shè)備（例如風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)等）采用同步電動(dòng)機(jī)，就足以改善全廠的功率因數(shù)。還規(guī)定 用戶的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)（ ） ，否則供電部門可以拒絕供電。 據(jù)報(bào)道，我國(guó)每年因無功分量過大造成的線損高達(dá) 15%左右，折成可變線損電量約為 1200億 kwh，如果用無功補(bǔ)償將電網(wǎng)功率因數(shù)從 ，則每年可降低線損約 240億 kwh。而同步電動(dòng)機(jī)在過勵(lì)時(shí)，能夠從電網(wǎng)吸入超前電流。 P2 欠勵(lì) 過勵(lì) If0 ＜ cos? =1 電氣工程與自動(dòng)化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 調(diào)節(jié)同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流，可改變其定子電流的無功分量和功率因數(shù)，這是同步電動(dòng)機(jī)一種天賦的可貴特性。 . 當(dāng)勵(lì)磁電流 If 由小到大變化時(shí)，定子電流 I1 從大 小 大。 b b － E0 jXsI1 I1 ? θ I1 電氣工程與自動(dòng)化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 通常同步電動(dòng)機(jī)多在過勵(lì)狀態(tài)下運(yùn)行，以便從電網(wǎng)吸收超前電流（即向電網(wǎng)輸出滯后電流），改善電網(wǎng)的功率因數(shù)。 I1 (I1) 超前于 U1， U1 jXsI1 － E0 － E039。 If ? → ? ? ，感性程度 ?。 (2) 欠勵(lì)磁 當(dāng) If ＜ If0時(shí)， I1 (I139。 a a jXsI1 I139。 當(dāng) If ? → E0 ? → θ?。 根據(jù)： Pe = 3 sin? U1E0 Xs 3U1I1cos? ? 電氣工程與自動(dòng)化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 可得如下關(guān)系： E0 sinθ = 常數(shù) I1cos? = 常數(shù) 另一方面 : 因此，改變 If 而使 E0 改變時(shí)， I θ 和 ? 均要改變。） 電氣工程與自動(dòng)化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 大連理工大學(xué)電氣工程系 三相同步電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)的調(diào)節(jié) 同步電動(dòng)機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn) 調(diào)節(jié) If → 調(diào)節(jié) cos? → － 90o ＜ ? ＜ 90o (純電容性 ) (純電感性 ) 調(diào)節(jié) If 改變 cos? 的原理 以隱極同步電動(dòng)機(jī)為例，并忽略 R1 和 T0。 Pe 電氣工程與自動(dòng)化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 為了結(jié)構(gòu)上的簡(jiǎn)單，在某些小容量同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子上不安放直流勵(lì)磁繞組，因此轉(zhuǎn)子就不能產(chǎn)生磁場(chǎng)，感應(yīng)電勢(shì) 此時(shí)電動(dòng)機(jī)的電磁功率并不為零，仍有 00 ?E?2s i n)11(23 21dqe XXUP ?? 有了電磁功率就有電磁轉(zhuǎn)矩，因此轉(zhuǎn)子沒有勵(lì)磁的凸極同步電動(dòng)機(jī)也能旋轉(zhuǎn)。 —— 附加分量。 (3) 功角特性與矩角特性 不再是正弦波。 結(jié)論： (1) Pe 使 PeM?。 ∝ E0 ，當(dāng)轉(zhuǎn)子有勵(lì)磁即 If ≠0 時(shí)存在。 ＋ Pe T = T ?＋ T ? Pe = 3E0 I1cosΨ 電氣工程與自動(dòng)化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 討論： (1) 3U1E0 Xd Pe39。m 60 4 1 500 電氣工程與自動(dòng)化系 第 5章（作者：賀曉蓉） 三相同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性 運(yùn)行特性 當(dāng) U1 = UN ， f1 = fN ， If = 常數(shù)時(shí)， I1 、 T、 ? 、 ? = f (P2) 的關(guān)系。m P2 = T2n 2? 60 = TLn 2? 60 = 30 1 500 W = 4 710 W 2 60 T = 60 Pe 2? n = Nm T0 = T－ T2 = ( － 30 ) N求 P Pe、 P PCu、 P0 和 T T、 T0 。當(dāng)定子加額定電壓 UN = 380 V，轉(zhuǎn)子加負(fù)載轉(zhuǎn)矩 TL = 30 N XqI1 U1cos? ※ 電感性時(shí)取“－”，電容性時(shí)取“＋”。 Id U1 I1 ? R1I1 jXqI1 － EQ Iq jXq Iq － E0 U1 =－ EQ＋ (R1＋ jXq )I1 U1 =－ E0＋ jXd Id＋ jXq Iq＋ R1I1 電氣工程與自動(dòng)化系 第 5章（作者：賀曉蓉） (a) 電感性 (b) 電阻性 Id U1 I1 ? R1I1 jXqI1 － EQ Iq jXq Iq － E0 R1I1 Id U1 I1 jXqI1 － EQ Iq jXq Iq － E0 U1 I1 ? R1I1 － EQ Iq Id － E0 (c) 電容性 電氣工程與自動(dòng)化系 第 5章（作者：賀曉蓉） U1 I1 jXqI1 － EQ Id Iq jXq Iq － E0 ? 忽略 R1 時(shí)的相量圖 (簡(jiǎn)化相量圖 ) (a) 電感性 jXq Iq U1 I1 jXqI1 － EQ Iq Id － E0 (b) 電阻性 U1 =－ EQ ＋ jXq I1 U1 =－ E0＋ jXd Id＋ jXq Iq － EQ jXq Iq － E0 U1 I1 ? jXqI1 Id Iq Ψ θ (c) 電容性