【正文】 獨(dú)作用時產(chǎn)生于每一相得磁通和電勢，再考慮到電樞漏磁場產(chǎn)生于每一相的漏磁通和漏電勢。(電樞反應(yīng)電動勢 ) Uf → If → Ff → Φ0I → Fa→ E0→ Φa → Ea ?? → E?(勵磁電動勢 )Date 28weipeiyu 制作 同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行E0 Ea E? ＋U－I由等效電路，根據(jù) KVL可得=E?E0 + Ea+ U raI+因?yàn)? Ea ∝ Φa ∝ Fa ∝ I ， Ea 滯后于 Φa 90o ， 不計磁飽和不計電樞鐵耗， Φa 與 I 同相位。 x? — 電樞漏電抗。這個電抗便是電樞反應(yīng)電抗。 同步電抗是表征對稱穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時，電樞旋轉(zhuǎn)磁場和電樞漏磁場的一個綜和參數(shù)。 Date 30weipeiyu 制作 同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行若已知電機(jī)的參數(shù)、負(fù)載的大小和性質(zhì)，作相量圖。 2. 相量圖UI?raIjxs IE0??各種情況下的相量圖如下圖所示。 E?jx? I????FfF?以后不再畫空間向量，但應(yīng)注意他們之間的關(guān)系。 所以ra＋ U－IDate 34weipeiyu 制作 同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行若把漏抗壓降也分成交軸和直軸分量，代入上式得xq=xaq+x? xd=xad+x?它表征：當(dāng)對稱三相直軸或交軸電流每相為 1A時，三相聯(lián)合產(chǎn)生的總電樞磁場（包括氣隙中旋轉(zhuǎn)的電樞反應(yīng)磁場和漏磁場）在電樞每一相繞組中感應(yīng)的電勢。由于氣隙不均勻，凸極式同步電機(jī)有兩個同步電抗。 設(shè)： U = U 0o 同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行UI ? raIjxqIEQjxdIdE0jxqIq?NOQMG?IdIq實(shí)際上這個相量圖是做不出來的。線段 MQ的長度為Date 36weipeiyu 制作 相量圖的實(shí)際做法 根據(jù)電路方程、負(fù)載的大小和性質(zhì)、電機(jī)的參數(shù)作相量圖如下圖所示。線段 NQ的長度為因?yàn)?xdxq 所以 E0EQ（ 感性）Date 37weipeiyu 制作 UI ?ra Ij xqIEQjxdIdE0jxqIqUI ra Ijxq IEQjxdIdjxq IqE0UIra Ijxq IEQjxd Idjxq IqE0?(c) 電容性(a) 電感性(b) 電阻性 忽略 ra 時UI?jxqIEQjxdIdE0jxq IqUIjxq IEQjxdIdjxq IqE0UI jxqIEQjxd Idjxq IqE0?同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行Date 38weipeiyu 制作 忽略電樞電阻，相量圖重畫如下同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行UI ?jxqIEQjxdIdE0jxqIq?NOG?IdIq線段 ON的長度為所以勵磁電勢 E0 ?由相量圖可得 Date 39weipeiyu 制作 例： 某三相同步發(fā)電機(jī)，已知 UN = 11kV， Y形聯(lián)結(jié)， IN =460A， cos? = （感性）， xd = 16Ω， xq = 8Ω， ra 忽略不計。 U = UN 3 = = 6 351 V 11 Vtan? = Usin? ＋ xqIUcos? 6 351＋ 8460 6 351= V = ? = = ? =?－ ? = － = E0 = Ucos? ＋ xdId = (6 351＋ 16460sin )V = V同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行解：Date 40weipeiyu 制作 同步發(fā)電機(jī)的特性1. 一臺凸極式同步發(fā)電機(jī)，額定值為PN=72500kW ， UN=,， Y接法， cos?N=（滯后），已知 xd*=1， xq*=，不計電阻，求額定狀態(tài)下發(fā)電機(jī)的 ?、 Id*、 Iq*及 E0*各為多少？2. 有一臺 400kW 、 6300V、 Y接法 cos?N=（滯后）的三相凸極式同步發(fā)電機(jī)，若發(fā)電機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時 ?=60186。補(bǔ)充作業(yè)Date 41weipeiyu 制作 134 三相同步發(fā)電機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩1. 功率(1) 輸入功率(2) 空載損耗(3) 電磁功率(4) 銅損耗(5) 輸出功率(6) 功率關(guān)系P1 = T1Ωp0 = pFe＋ p?＋ psPM = P1－ p0pCu = 3raI2 P2 = PM－ pcu = 3UIcos?P1 = p0＋ PM = pFe＋ p?＋ ps＋ pCu＋ P2　 Date 42weipeiyu 制作 (7) 功率流程圖和效率P1p0PMpCuP2 ? = 100% P2P12. 轉(zhuǎn)矩(1) 輸入轉(zhuǎn)矩(2) 空載轉(zhuǎn)矩(3) 電磁轉(zhuǎn)矩(4) 轉(zhuǎn)矩關(guān)系T1 = P1Ω1T0 = p0Ω1TM = PMΩ1T1 = TM + T0= P1 n602?= p0 n602?= PM n602?三相同步發(fā)電機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩Date 43weipeiyu 制作 135 三相同步發(fā)電機(jī)的特性同步發(fā)電機(jī)的對稱運(yùn)行是指電機(jī)轉(zhuǎn)速為額定值且保持恒定，并供給三相對稱負(fù)載時的一種穩(wěn)態(tài)運(yùn)行方式。 同步發(fā)電機(jī)在轉(zhuǎn)速不變時，有三個互相影響的變量，即端電壓 U，電樞電流 I和勵磁電流 If。 本節(jié)還要介紹同步發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)的功角特性?？蛰d電壓（ U0=E0）與勵磁電流 If 之間的關(guān)系曲線 U0=f(If)?？捎孟聢D電路。 Date 45weipeiyu 制作 同步發(fā)電機(jī)的特性(b)空載特性的校正 (a)不同剩磁下的空載特性空載特性是同步發(fā)電機(jī)的基本特性之一，是一條非常重要的特性，它體現(xiàn)了電機(jī)中電與磁的關(guān)系。 Date 46weipeiyu 制作 同步發(fā)電機(jī)的特性2. 短路特性 短路特性是指發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速保持不變，將電樞繞組穩(wěn)態(tài)短路，短路電流 Ik與勵磁電流 If之間的關(guān)系曲線，即 Ik=f(If)。 短路試驗(yàn)的接線圖中只需把空載實(shí)驗(yàn)圖中的 A、 B、 C三端短接即可。 Date 47weipeiyu 制作 同步發(fā)電機(jī)的特性IfIkINIfko短路特性曲線短路時，發(fā)電機(jī)端電壓 U=0，限制短路電流的僅是電機(jī)的內(nèi)部阻抗，由于一般同步發(fā)電機(jī)的電樞電阻遠(yuǎn)小于同步電抗可忽略不計，所以 （隱極式） 短路電流 所以短路電流可認(rèn)為是純感性的，即 ? = 90186。Date 48weipeiyu 制作 同步發(fā)電機(jī)的特性E0 Ik jxd ?Ff FadFad F?Ea=jxadIkE0=jxdIkE? =jx?IkIk(b)短路時的相量圖 (a)短路時的等效電路 此時繞組的電抗，若為凸極式發(fā)電機(jī)，則為直軸同步電抗，因此短路時，不論是隱極機(jī)還是凸極機(jī)都具有相同形式的等效電路和相量圖，電路如下圖 (a)所示。Date 49weipeiyu 制作 同步發(fā)電機(jī)的特性此時氣隙合成磁勢 F?很小，合成磁勢所產(chǎn)生的氣隙磁場在電樞繞組中感應(yīng)的電勢完全被漏抗壓降所平衡，即 所以對應(yīng)的氣隙合成磁通很小，電機(jī)的磁路處于不飽和狀態(tài)，磁勢和磁通成線性關(guān)系，因此 另一方面，由于電樞磁勢正比于電樞電流，即 所以勵磁磁勢 也與 Ik成正比，所以 同時 故短路特性是一條直線，即 Date 50weipeiyu 制作 1. 外特性當(dāng) n = n1， If、 cos? = 常數(shù)時， U 與 I 的關(guān)系， 即 U = f (I)。? 電壓調(diào)整率： 保持 n cos? N、 IfN 時，OUIcos? = (?＞ 0)cos? = (?＜0)cos? =1UNIN?U% = 100% E0－ UNP UNP同步發(fā)電機(jī)的特性二、外特性和調(diào)節(jié)特性Date 51weipeiyu 制作 同步發(fā)電機(jī)的特性為了使同步發(fā)電機(jī)的端電壓不隨負(fù)載電流的變化而劇烈變動，它的電壓變化率應(yīng)盡量地小。實(shí)際上，由于同步電抗的數(shù)值較大，負(fù)載電流變化產(chǎn)生的同步電抗壓降必然要引起端電壓明顯地變化。 凸極式同步發(fā)電機(jī)的 ?U% 大體在 18%~30% 以內(nèi)； 汽輪發(fā)電機(jī)由于電樞反應(yīng)較大，故 ?U% 也較大，大體在 30~48% 這一范圍內(nèi)（均為 cos?滯后的數(shù)值）。 OIf Icos? = (?＞ 0)cos? = (?＜ 0)cos? =1同步發(fā)電機(jī)的特性調(diào)整特性的變化趨勢與外特性正好相反，對于感性和純阻性負(fù)載，為補(bǔ)償電樞反應(yīng)的去磁作用及電樞漏阻抗壓降，隨著負(fù)載的增加，若要保持端電壓為常數(shù)，就必須增加勵磁電流；所以這兩種情況下的調(diào)節(jié)特性都是上升的。 Date 53weipeiyu 制作 同步發(fā)電機(jī)的特性三、穩(wěn)態(tài)的功角特性功角特性：保持 n、 If 、 U 不變時，電磁功率 PM 與功率角 ? 的關(guān)系，即 PM = f (? ) 。 正如轉(zhuǎn)差率是異步電機(jī)的基本變量一樣，對于并聯(lián)運(yùn)行于電網(wǎng)的同步電機(jī)來說，功率角是它的一個基本物理量。?Date 55weipeiyu 制作 ※ 當(dāng) ? = 90o 時 : PM = Pmax 同步發(fā)電機(jī)的特性功率表達(dá)式說明在恒定勵磁和恒定電網(wǎng)電壓（即 U=C、 E0=C）時，電磁功率的大小只取決于功率角。 Date 56weipeiyu 制作 同步發(fā)電機(jī)的特性只有增大氣隙，同步電抗才能減少，但增大電機(jī)的氣隙即增加成本，故過載能力不應(yīng)規(guī)定得過大，汽輪發(fā)電機(jī)的過載能力一般不小于 。 ＋ PM同步發(fā)電機(jī)的特性Date 58weipeiyu 制作 討論： ① 3UE0xd PM39。 ∝ E0 ，當(dāng)轉(zhuǎn)子有勵磁即 If ≠0 時存在。 結(jié)論：① PM 使 Pmax?。③ 功角特性不再是正弦波?！?附加電磁功率。PM同步發(fā)電機(jī)的特性Date 59weipeiyu 制作 同步發(fā)電機(jī)的特性例：一臺 xd*=、 xq*=，接在U*=1的電網(wǎng)上運(yùn)行于 I*=1， cos?=（滯后）下，略去定子電阻；試求：（ 1） E0與 ?；（ 2） PM與 Pmax；（ 3）過載能力 km。Date 63weipeiyu 制作 同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行二、 并聯(lián)運(yùn)行的條件同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)并聯(lián)合閘時， 為了避免產(chǎn)生巨