同步發(fā)電機的運行特性

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯同步發(fā)電機的運行特性 1空載特性 同步發(fā)電機的空載、短路及零功率因數(shù)特性都是同步發(fā)電機的基本特性，通過它們可以求出同步電機的同步電抗及漏電抗，以確定同步發(fā)電機的其他特性。 當同步發(fā)電機運行于n=n1，Ia=0時，即稱為空載運行。 （1）同步發(fā)電機空載特性曲線的測定 同步發(fā)電機達到同步轉(zhuǎn)速后，加入勵磁電流，轉(zhuǎn)變勵磁電流，空載電勢也隨之轉(zhuǎn)變。 勵磁電流由零升至最大值 勵磁電流由最大值降為零 由于鐵磁材料磁滯的緣由， 空載電勢略有不同，一般取下降得空載特性曲線 圖1 同步發(fā)電機空載特性曲線 明顯，此時我們通過轉(zhuǎn)變勵磁電流，則氣隙中的旋轉(zhuǎn)磁通及電樞繞組中的感應電動勢

2、都會隨之發(fā)生變化。 （2）空載特性：空載時不同勵磁電流和產(chǎn)生空載電勢之間的關系， 圖2 同步發(fā)電機空載特性 因E0正比于0，而勵磁電流又正比于勵磁磁勢，所以空載特性曲線與電機的磁化曲線在外形上完全相同?？蛰d特性主要有兩個用處： 空載特性可以反映出電機設計是否合理。猶如前面所分析的狀況一樣，額定電壓應位于空載特性開頭彎曲的部分，這樣才比較經(jīng)濟合理。 同步電抗是同步電機中一個極為重要的參數(shù)，同步電機的很多性能由它所打算?？蛰d特性協(xié)作短路特性可以求出同步電抗。 2短路特性 當同步發(fā)電機運行于n=n1，電樞三相繞組持續(xù)穩(wěn)態(tài)短路（即U=0）時，稱為短路運行。如轉(zhuǎn)變它的勵磁電流，三相短路電流也隨之而轉(zhuǎn)變。

3、短路特性就是討論這兩個量之間的變化關系，IK =f（If）曲線。 假如略去電樞電阻: 得到： 由于忽視了電阻效應，電樞是純電感電路，短路電流滯后于電勢90電角度，所以產(chǎn)生的電樞反應是直軸去磁效應。此時電機內(nèi)的磁通很弱，磁路是不飽和的，所以同步電抗為一個常數(shù)。 圖3 同步發(fā)電機短路特性 同步發(fā)電機定子繞組的出線端短路后，電樞電流I隨勵磁電流if變化，兩者為什么成正比關系？ 若忽視Ra， 則 三相短路時，由于滯后于90電角度，即=90°，因此在凸極電機中，短路電流全是直軸重量，而交軸重量為零。所以 由于電樞磁勢的直軸去磁作用，使電機中磁通小，磁路也不飽和，所以式上式中的Xd也是一個常數(shù)。

4、 同步發(fā)電機在三相穩(wěn)態(tài)短路時，由于短路電流所產(chǎn)生的電樞磁勢對主磁極去磁，削減了電機中的磁通及感應電勢，使短路電流不致過大，所以穩(wěn)態(tài)的三相短路是沒有危急的。 3同步發(fā)電機的零功率因數(shù)負載特性 同步發(fā)電機的負載特性是在 n=nN、I=常數(shù)、cos=常數(shù)的條件下，端電壓與勵磁電流之間的關系曲線 U=f（If），如圖所示。其中以零功率負載特性最有有用價值。 零功率因數(shù)負載特性由可變純電感負載條件確保cos 0 ，通過試驗測得最右側(cè)的一條曲線），測試中通常保持電樞電流 I=IN。 圖4 同步發(fā)電機零功率因數(shù)負載特性 當電機容量較大時，由曲線逐點測取所要求的負載條件的作法代價很高。有用的作法是將電機并入電

5、網(wǎng)作空載運行，調(diào)整勵磁電流使電樞輸出無功電流為IN，則得曲線上的額定點Q。再做電機的短路試驗，測得 Ik=IN時的勵磁電流為 Ifk，又得曲線上另一點，即短路點，工程中有這兩點就夠用了。 （1）零功率因數(shù)負載下的電磁關系 由于同步電機是在電感負載下運行，而電機本身的阻抗也是電感性的，因此，電勢和電流之間夾角=90°，所以電樞反應是純粹的直軸去磁效應。 同步發(fā)電機在電感負載下運行，磁極磁勢補償了電樞反應去磁磁勢后，剩余部分在電機氣隙內(nèi)產(chǎn)生磁通。所以勵磁電流增加時，磁路能漸漸飽和，電壓上升漸漸緩慢，使曲線彎曲，實際上，零功率因數(shù)特性曲線的外形與空載特性曲線頗為類似。 純感性負載，純?nèi)ゴ抛?/p>

6、用的電樞反應 Faq=0， Fad=Faa 端電壓 在上圖中我們可以看出，當U=0時的狀況。在空載特性上， U=0 時，if=0；而在零功率因數(shù)曲線上，U=0 時，if = OC。為什么在零功率因數(shù)曲線上，電壓為零時，勵磁電流不為零呢？ （1）零功率因數(shù)特性是在 U=0定值條件下得到的，由于繞組中流過電流，產(chǎn)生漏抗壓降IX，所以需要肯定勵磁電流，以產(chǎn)生電勢來平衡此漏電抗壓降。 （2）零功率因數(shù)曲線是在純電感負載下得到的，從圖右以看出，此時的電樞反應是一個純粹的去磁作用，所以再需要肯定的勵磁電流來抵消此電樞反應去磁作用的影響。 圖5 同步發(fā)電機零功率因數(shù)負載特性的特性三角形 ABC稱為特性三角形

7、，它的垂直邊是定子漏抗壓降，水平邊是電樞反應去磁磁勢，這兩邊都正比于電樞電流，因此在電樞電流肯定時，此特性三角形的大小不變。所以當特性三角形的A點在空載特性上移動時，C點的軌跡就是零功率因數(shù)特性。當然也可以用作圖的方法求特性。 4外特性： （1）定義：在 n=n1，If=常數(shù)，cos常數(shù) 的條件下，同步發(fā)電機作單機運行，端電壓U隨負載電流而變化的關系特性曲線U=f（I）。 （2）感性負載，阻性負載電樞反應有去磁的作用，曲線下降 容性負載，助磁電樞反應，曲線為上升。 圖6 同步發(fā)電機外特性 （3）電壓變化率的概念 發(fā)電機在額定負載下I=IN，U=UN運行時的勵磁電流稱為額定勵磁電流。保持此勵磁和轉(zhuǎn)速不變，卸去負載，讀取空載電動勢的電壓變化率 U是發(fā)電機性能的重要數(shù)據(jù)，以前人口調(diào)整勵磁時對U要求較嚴，而現(xiàn)代有快速的自動 調(diào)壓裝置，U放寬一些，但 汽輪機U（30485） 凸極機U（1830） 5調(diào)整特性： 調(diào)整特性：n=n1， U=const，cos=const，作單機運行，負載電流I與勵磁電流If的關系 物理意義