同步發(fā)電機特性

1、目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出通常三相同步電機的定子是電樞，在定子鐵心上開有槽，槽內(nèi)安置三相繞組（圖中只畫出了一相），轉(zhuǎn)子上裝有磁極和勵磁繞組。當(dāng)勵磁繞組通以直流電流后，轉(zhuǎn)子即建立恒定磁場。式中 p電機的極對數(shù)； n轉(zhuǎn)速，單位為r/min； f頻率，單位為Hz。，當(dāng)用原動機拖動施轉(zhuǎn)時，定子導(dǎo)體由于與此磁場有相對運動而感生交流電動勢， 電動勢的頻率電動勢的頻率:60pnf 電機的極對數(shù)、轉(zhuǎn)速一定，電機發(fā)出的交流電動動勢的頻率一定電機的極對數(shù)、轉(zhuǎn)速一定，電機發(fā)出的交流電動動勢的頻率一定極同步電機的構(gòu)造原理圖目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 則需要在定子繞組上施以三相交流電壓，電機

2、內(nèi)部便產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場。 這時轉(zhuǎn)子繞組加上直流勵磁，則轉(zhuǎn)子將在定子旋轉(zhuǎn)磁場的帶動下，沿定子磁場的旋轉(zhuǎn)方向以相同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)60 fp1旋 轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn) 速 n160fnnp轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速：同步電機的特點同步電機的特點: :1)1)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n與電網(wǎng)頻率f之間具有固定不變的關(guān)系，轉(zhuǎn)速n稱為同步轉(zhuǎn)速。2)若電網(wǎng)的頻率不變，則同步電機的轉(zhuǎn)速恒為常值而與負載的大小無關(guān)。 目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出同步電機可以按運行方式和結(jié)構(gòu)形式進行分類。同步電機機械能轉(zhuǎn)換成電能電能轉(zhuǎn)換為機械能發(fā)電機電動機調(diào)相機專門用來調(diào)節(jié)電網(wǎng)的無功功率，改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，在調(diào)相機內(nèi)基本上不轉(zhuǎn)換有功功率。同步電機小容量同步電機中得

3、到某些應(yīng)用旋轉(zhuǎn)電樞式旋轉(zhuǎn)磁極式應(yīng)用比較廣泛，并成為同步電機的基本結(jié)構(gòu)形式目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出按照磁極的形狀又可分為隱極式和凸極式按照磁極的形狀又可分為隱極式和凸極式氣隙特性氣隙特性轉(zhuǎn)子形轉(zhuǎn)子形狀狀結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特性特性采用條件采用條件實例實例凸極式不均勻，極弧底下氣隙較小，極間部氣隙較大結(jié)構(gòu)制造簡單n11500r/min（2p4）水輪發(fā)電機，同步電動機及由內(nèi)燃機拖動的同步發(fā)電機和調(diào)相機隱極式均勻圓柱形轉(zhuǎn)速較高汽輪機隱極式旋轉(zhuǎn)磁極式同步電機凸極式1定子 2凸極轉(zhuǎn)子 3隱極轉(zhuǎn)子 4集電環(huán)目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出機械端口機械端口轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子定子繞組定子繞組定子鐵心定子鐵心電

4、端口電端口ABC目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 1 1 同步發(fā)電機的空載運行同步發(fā)電機的空載運行 2 2 同步發(fā)電機的電樞反應(yīng)同步發(fā)電機的電樞反應(yīng) 3 3 同步發(fā)電機的負載運行同步發(fā)電機的負載運行目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出160 fp01114.44NEf K目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出改變轉(zhuǎn)子的勵磁電流If，就可以相應(yīng)地改變主磁通1和空載電動勢E0。曲線E0=f(If)稱為發(fā)電機的空載特性發(fā)電機的空載特性。E01，IfFf,改變坐標(biāo)后空載特性曲線也就可以表示為發(fā)改變坐標(biāo)后空載特性曲線也就可以表示為發(fā)電機的磁化曲線電機的磁化曲線1 1=F(I=F(If f)

5、 )。說明了兩個特性曲線具有本質(zhì)上的內(nèi)在聯(lián)系，任何一臺發(fā)電機的空載特性曲線實際上也反應(yīng)了它的磁化曲線,當(dāng)主磁通1較小時，磁路處于不飽和狀態(tài)，鐵心部分所消耗的磁壓降相比較，可略去,認為絕大部分磁動勢消耗于氣隙中，1Ff，所以空載曲線（磁化曲線）下部是一條直線。把它延長后所得直線0G（曲線2）稱為氣隙線氣隙線。隨著1的增大，鐵心逐漸飽和，它所消耗的磁壓降不可忽略，此時空載曲線就逐漸變彎曲目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 設(shè)計發(fā)電機時，通常把發(fā)電機的額定電壓點設(shè)計在磁化曲線的彎曲處，如圖曲線1上a點，此時的磁動勢稱為額定勵磁磁動勢Ff0。線段ab 表示消耗在鐵心部分的磁動勢。線段bc表示消耗

6、在氣隙部分的動勢F0。000fsNFEacdGKFUbcbc E0表示磁路不飽和時，對應(yīng)于勵磁磁動勢Ff0的空載電動勢Ff0與F0的比值反映發(fā)電機磁路的飽和程度，用Ks表示，稱為飽和系數(shù)飽和系數(shù)。通常，同步發(fā)電機的飽和系數(shù)Ks值約為1.11.25左右。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出空載特性可以通過計算或試驗得到。試驗測定的方法與直流發(fā)電機類似。同步電機的空載特性也常用標(biāo)么值表示，空載電勢以額定電壓為基值。用標(biāo)么值表示的空載特性具有典型性，不論電機容量的大小，電壓的高低，其空載特性彼此非常接近。 空載特性在同步發(fā)電機理論中有著重要作用：空載特性在同步發(fā)電機理論中有著重要作用： 將設(shè)計好

7、的電機的空載特性與相應(yīng)數(shù)據(jù)相比較，如果兩者接近，說明電機設(shè)計合理，反之，則說明該電機的磁路過于飽和或者材料沒有充分利用?？蛰d特性結(jié)合短路特性可以求取同步電機的參數(shù)。發(fā)電廠通過測取空載特性來判斷三相繞組的對稱性以及勵磁系統(tǒng)的故障。 幾點補充幾點補充目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出電樞磁動勢Fa與負載電流I同相所以研究Ff與Fa間的空間相對位置可以歸結(jié)為研究E0與I間的相位差（稱為內(nèi)功率因數(shù)內(nèi)功率因數(shù)角角）。電樞反應(yīng)的性質(zhì)主要取決于E0與I之間的相位差，亦即主要取決于負載的性質(zhì)。下面就下面就角的幾種情況，分別討論電樞反應(yīng)的性質(zhì)。角的幾種情況，分別討論電樞反應(yīng)的性質(zhì)。目目 錄錄下下 頁頁上上

8、 頁頁退退 出出同步發(fā)電機原理圖目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出當(dāng)=90時，定子各相電流的分布如圖a、b所示。此時U相勵磁電動勢雖為最大值。此時轉(zhuǎn)子的相對位置將如圖 c、d所示，也就是說U相電流達到最大值時，轉(zhuǎn)子已向前轉(zhuǎn)過90，電樞磁動勢的幅值恰好位于勵磁磁動勢的軸線上，但方向相反。此時的電樞磁動勢稱為直軸電樞磁動勢，用Fad表示，相應(yīng)的電樞反應(yīng)稱為直直軸軸電電樞反應(yīng)樞反應(yīng)，可見=90時直軸電樞反應(yīng)的性質(zhì)是純粹去磁的。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出說當(dāng)U相電流達到最大值時，轉(zhuǎn)子磁場的空間位置滯后=0時的轉(zhuǎn)子磁場的位置90。這時電樞磁動勢的幅值又位于勵磁磁動勢的軸線上，但兩者方

9、向相同，其電樞反應(yīng)的性質(zhì)是純粹增磁的，同樣也稱為直直軸電樞反應(yīng)軸電樞反應(yīng)。當(dāng)=90時，定子各相電流的分布如圖a所示。此時U相勵磁電動勢雖為最大值，但電樞電流仍為零。U相電流在超前90時達到最大值。此時轉(zhuǎn)子的相對位置交如圖c、d所示，也就是目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出圖示瞬間，U相的勵磁電動勢恰好達到最大值，但由于電樞電流I滯后勵磁電動勢E0角，所示U相電流必須過了一段時間，等轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過空間電角度時（圖c所示位置）才能達到最大值，電樞磁動勢Fa的幅值才位于U相繞組的轉(zhuǎn)向位置上，此時電樞磁動勢Fa滯后勵磁磁動勢Ff(90)空間電角度。這時的電樞反應(yīng)既非交磁性質(zhì)也非純?nèi)ゴ判再|(zhì)，而是兼有兩種

10、性質(zhì)。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出將此時電樞磁動勢Fa分解成直軸和交軸兩個分量，即sincosaadaqadaaqaFFFFFFF Faq起交磁作用，F(xiàn)aq起去磁作用。此時的電樞反應(yīng)也可以這樣說明，如將每一相的電樞電流I都分解Id和Iq兩個分量，即sinco sdqdqIIIIIII其中Iq與勵磁電動勢E0同相位，它們（指三相的該分量，即IQu、IqV、IqW）產(chǎn)生交軸電樞磁動勢Faq分量Iq叫做I I的交軸分量的交軸分量，而Id滯后勵磁電動勢E090，它們產(chǎn)生直軸電樞磁動勢Fad，把分量Id叫做I I的直軸分量的直軸分量目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出電樞反應(yīng)是同步發(fā)電機

11、負載運行時的重要物理現(xiàn)象，它不僅是引起有負載時端電壓變化的主原因，而且也是發(fā)電機實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的樞紐?？紤]電樞反應(yīng)的作用，有負載時電樞繞組中的感應(yīng)電動勢將由氣隙合成磁場建立。氣隙電動勢減去定子漏阻抗壓降，便得到端電壓。通常發(fā)電機的負載為感性負載，電樞反應(yīng)含有去磁作用，使氣隙磁場削弱。相應(yīng)的氣隙電動勢將小于勵磁電動勢。隨著負載的增加，必須增大勵磁電流。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出利用雙反應(yīng)理論和疊加原理進行分析，即把電樞磁場分解為直軸和交軸電樞磁場，它們和勵磁磁場互相獨立地存在于同一磁路中，這些磁場各自在定子繞組中感應(yīng)電動勢，這些電動勢的總和便是每相繞組的氣隙合成電動勢氣隙合成電動勢E

12、,E減去定子漏阻抗壓降后，便得到發(fā)電機的端電壓發(fā)電機的端電壓。電磁關(guān)系式表達電磁關(guān)系式表達：勵磁磁動勢勵磁磁動勢 Ff1E0直軸電樞反應(yīng)磁動勢直軸電樞反應(yīng)磁動勢 FadadEad E交軸電樞反應(yīng)磁動勢交軸電樞反應(yīng)磁動勢 FaqaqEaq目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出電樞回路的電動勢方程電樞回路的電動勢方程：E E=E=E0 0+E=+E+E=+Eaqaq=U+I(R=U+I(Ra a+J+Jxaxa) ) 式中 E0勵磁磁動勢（或空載電動勢），由主磁磁通1產(chǎn)生 Ead及Eaq直軸電樞反應(yīng)電動勢和交軸電樞反應(yīng)電動 勢，它們分別由直軸電樞反應(yīng)磁通ad和交軸電樞反應(yīng)磁 通aq產(chǎn)生。不計飽和

13、，ad與aq正比于Fad及Faq，又分別正比于電流Id及Iq 即：sincosadadaddadaqaqqEFIIEFII addadaqqaqEjI XEjI X&滯后于 ， 滯后于 ，可寫成：adE&90dI&aqE&90aI&式中Xad和Xaq直軸電樞反應(yīng)直軸電樞反應(yīng)電抗電抗和交軸電樞反應(yīng)電抗交軸電樞反應(yīng)電抗。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出電樞磁動勢不僅產(chǎn)生電樞反應(yīng)磁通，還產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子無關(guān)的漏磁通a，感應(yīng)漏磁通電動勢感應(yīng)漏磁通電動勢Ea：EjIX&則由電樞回路的電動勢方程式可得：dqjIXjI XjI X&0aq aqdaddqE U IR jIXjIXjI XI II & &

14、& &0aqaqdadaqqddE U IRjI XXjI XXU IRjI XjI X & & &式中 Xd直軸同步電抗，Xd=Xa+Xad; Xq交軸同步電抗，Xq=Xa+Xaq。 一般XdXq。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 同步發(fā)電機帶感性負載，發(fā)電機的端電壓U、負載電流I和功率因數(shù)cos及參數(shù)Ra、Xd、Xq均勻已知，并假定已知，則按照上式可以畫出凸極同步發(fā)電機的相量圖Id滯后于OG90，與OG同相。電阻壓降IRa與電流I同相，交軸同步電抗壓降MN=jIqXq及直軸同步電抗壓降NG=jIdXd分別超前電流Iq和Id90,將U、IRa、jIdXd相量相加，即得勵磁電動勢E0=

15、OG。作圖過程如下作圖過程如下：先畫出電壓U及電流I，作OG 直線越前于電流I一個角，OG直線E0的方向。然后將電流I分解為直軸分量Id和交軸分量Iq，目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 實際上相量圖很難直接畫出，這是因為E0和I之間相位差角是無法測定，這樣就無法把電流I分解成直軸和交軸分量，整個相量圖就作不出來。求出了內(nèi)功率因數(shù)有，便可以把電流I分解為直軸分量Id和交軸分量Iq作出相量圖：EQEQ與與E0E0的關(guān)系的關(guān)系：0QddqE EjI XX&sinarctancosqaIXUIR U 角：目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出隱極同步發(fā)電機中，由于氣隙是均勻的，電樞反應(yīng)用電樞

16、反應(yīng)電抗Xt表示：dqtaXXXXX0atEUIRjIX&隱極同步發(fā)電機的電動勢方程式隱極同步發(fā)電機的電動勢方程式：電動勢相量圖電動勢相量圖：知U、I、R、Xt及cos，則可按上式求出相量E0。根據(jù)相量圖可計算E0值，即 220cossinsinarctancosattaEUIRUIXIX UIR U 0QddqEEjI XX&E0=EQE0=EQ目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 1 1、空載特性、空載特性空載特性空載特性：在發(fā)電機的轉(zhuǎn)速保持同步轉(zhuǎn)速（n=n1）、電樞開路（I=0）的情況下，空載電壓（U0=E0）與勵磁電流If的關(guān)系曲線U0=f(If)。空載特性是發(fā)電機的基本特性之一。

17、表示征了發(fā)電機磁路的飽和情況下把它和短路特性、零功率因數(shù)負載特性配合在一起，可以確定發(fā)電機的基本參數(shù)、額定勵磁電流和電壓調(diào)整率等目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 2 2、短路特性、短路特性 短路特性短路特性：指發(fā)電機在同步轉(zhuǎn)速下，電樞繞組端點三相短接時，電樞短路電流Ik與勵磁電流If的關(guān)系曲線。即n=n1,U=0時Ik=f(If)。短路特性可由三相穩(wěn)態(tài)短路試驗測得。試驗時試驗時：發(fā)電機的轉(zhuǎn)速保持為同步轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)勵磁電流If，使電樞的短路電流從零開始，一直到1.25IN左右為止，記取對應(yīng)的短路電流Ik和勵磁電流If，即可得到短路特性曲線短路試驗的接線圖短路時由于電樞反應(yīng)的去磁作用，發(fā)電機

18、中合成氣隙磁動勢數(shù)值很小，使磁路處于不飽和狀態(tài)，所以短路特性是一條直線0kfdEIIX目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出短路時短路時：發(fā)電機的端電壓U=0，限制短路電流的僅是發(fā)電機的內(nèi)部阻抗。由于一般同步發(fā)電機的電樞電阻Ra遠小于同步電抗，所以短路電流可認為是純感性的，即90。這時的電樞電流幾乎全部為直軸電流，它所產(chǎn)生的電樞磁動勢基本上是一個純?nèi)ゴ抛饔玫闹陛S磁動勢，即Fa=Fad,Faq=0,此時電樞繞組的電抗為直軸同步電抗Xd，等效電路相量圖目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出1 1、外特性、外特性外特性是指發(fā)電機的轉(zhuǎn)速保持同步轉(zhuǎn)速，勵磁電流和負載功率因數(shù)不變時，端電壓與負載電流的

19、關(guān)系曲線，即n=n1,If=常值時，U=f(I)。 感性負載和純電阻負載時感性負載和純電阻負載時，外特性都是下降的（曲線1、2）。因為這兩種情況下電樞反應(yīng)均有去磁作用，此外定子漏阻抗壓降也引起一定的電壓下降。 容性負載時容性負載時，電樞反應(yīng)是增磁的，因此端電壓U隨負載電流I的增大反而升高，外特性則是上升的（曲線3）。不同功率因數(shù)時同步發(fā)電機的外特性目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出從外特性曲線上可求出發(fā)電機的電壓調(diào)整率從外特性曲線上可求出發(fā)電機的電壓調(diào)整率U U* *( (見下圖）見下圖）調(diào)節(jié)勵磁電流，使額定負載時（I=IN，cos= cosN）發(fā)電機的端電壓額定電壓UN，此時的勵磁電流

20、稱為額定勵磁電流額定勵磁電流I IfNfN。然后保持勵磁和轉(zhuǎn)速不變，卸去負載，此時端電壓升高的標(biāo)么值就稱為同同步步發(fā)電機的電壓調(diào)整率發(fā)電機的電壓調(diào)整率，用U*表示，要求已大為放寬，為防止卸載時電壓劇烈上升，以致?lián)舸├@組絕緣，所以U*應(yīng)小于50%。近代凸極發(fā)電機的U*大體在18%30%以內(nèi)。汽輪發(fā)電由于電樞反應(yīng)較大，故U*也較大，大體在30%48%范圍內(nèi)（均為cosN =0.8滯后）。電壓調(diào)整率電壓調(diào)整率是表征同步發(fā)電機運行性能的重要數(shù)據(jù)之一。近代同步發(fā)電機大多數(shù)均配有快速自動調(diào)壓裝置，因而對U*目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出 2 2、調(diào)整特性、調(diào)整特性 當(dāng)發(fā)電機的負載發(fā)生變化時，為保

21、持端電壓不變，必須同時調(diào)節(jié)勵磁電流。保持發(fā)電機的轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速，當(dāng)其端電壓和功率因數(shù)不變時，負載電流變化時其勵磁電流的高速特性曲線就稱為發(fā)電機的調(diào)整特性，即n=n1,U=常值，cos=常值時，If=f(I)。 容性負載時容性負載時，隨著負載的增加，必須相應(yīng)地減小勵磁電流，以維持端電壓恒定（曲線3），則曲線是不下降的。 一常值，勵磁電流必須相應(yīng)增大。因此這兩種情況下的調(diào)整特性都是上升的（曲線1和2）。 感性和純電阻性負載時感性和純電阻性負載時，為了克服負載電流所產(chǎn)生的去磁電樞反應(yīng)和阻抗壓降，隨著負載的增加，要保持端電壓為不同負載性質(zhì)時同步發(fā)電機的調(diào)整特性目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出

22、穩(wěn)態(tài)功角特性穩(wěn)態(tài)功角特性: :指同步發(fā)電機接在網(wǎng)上穩(wěn)態(tài)對稱運行時，發(fā)電機的電磁功率PM與功率角之間的關(guān)系。所謂功率角就是指勵磁電勢E0與端電壓U之間的相位角 。由于現(xiàn)代同步發(fā)電機的電樞繞組小于同步電抗，故可把Ra忽略不計，則發(fā)電機的凸極發(fā)電機的有功功率凸極發(fā)電機的有功功率功角特性功角特性2021122mdqdE UUPPmUIcosmsinmsinXXX 隱極發(fā)電機的有功功率功角特性隱極發(fā)電機的有功功率功角特性0mtE UPmUI cosmsinX 目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出凸極發(fā)電機功角特性曲線凸極發(fā)電機功角特性曲線凸極發(fā)電機的功角特性分兩部分凸極發(fā)電機的功角特性分兩部分: :

23、附加電磁功率的特點附加電磁功率的特點: :045;時附加電磁功率最大0;E附加電磁功率與無關(guān).dqXX附加電磁功率是由于產(chǎn)生的0sinmdEUPmX 基本電磁功率211()sin22mqdUPmXX附加電磁功率凸極發(fā)電機凸極發(fā)電機目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出隱極發(fā)電機的功角特性曲線隱極發(fā)電機的功角特性曲線隱極發(fā)電機的有功功隱極發(fā)電機的有功功率功角特性的特點率功角特性的特點: :1)sin;mP電磁功率與功角 的正弦函數(shù)成正比00max2)90,;MtmE UPX時 功 率 達 到 極 限 值03)180 ,.mP為負值電機轉(zhuǎn)為電動機運行隱極發(fā)電機隱極發(fā)電機目目 錄錄下下 頁頁上上

24、頁頁退退 出出1) 是電動勢 和電壓 間的時間相位角;0E&U&或稱是勵磁磁勢 和合成磁勢 間的空間夾角。fFuF2) 是感應(yīng)電動勢 的主磁通和產(chǎn)生電壓 的電樞等效假想磁通之間的夾角。0E&U0&u&uu00, ,(),uaufuUFF&是一個虛擬磁通 假定發(fā)電機的端電壓 是產(chǎn)生的由和合成并假定它是由定子的一個等效合成磁極簡稱定子合成磁極所產(chǎn)生因此由之間的夾角即為轉(zhuǎn)子磁極 與定子合成磁極 之間的空間夾角功角功角 的雙重物理意義的雙重物理意義補充補充目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出2 2 有功功率和無功功率的調(diào)節(jié)有功功率和無功功率的調(diào)節(jié)為了簡化分析，為了簡化分析，設(shè)發(fā)電機為隱極機，不計磁

25、路飽和，不計電樞電阻，且電網(wǎng)為“無窮大電網(wǎng)”。“無窮大電網(wǎng)無窮大電網(wǎng)”: :指電網(wǎng)的容量相對于分析的同步發(fā)電機容量來說要大很多。因此電網(wǎng)的電壓和頻率不會因并聯(lián)上去的同步發(fā)電機功率調(diào)節(jié)的影響而改變，即電網(wǎng)的電壓和頻率恒定為常值。實際上，電網(wǎng)上的負載發(fā)生變化時，總要引起電網(wǎng)電壓和頻率的波動，只是波動極微小，在定性分析中可忽略不計。在分析中都認為電網(wǎng)電網(wǎng)電壓電壓U=U=常數(shù)，電網(wǎng)頻率常數(shù)，電網(wǎng)頻率f=f=常數(shù)。常數(shù)。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出有功功率的調(diào)節(jié)有功功率的調(diào)節(jié)增加輸入機械功率P1，使P1P0，則輸入功率扣除了空載損耗以后，其余部分將轉(zhuǎn)變?yōu)殡姶殴β?，即P1P0= PM，發(fā)電機將

26、輸出有功功率。這個過程從能量守恒觀點來看，發(fā)電機輸出有功功率是由原動機輸入的機械功率轉(zhuǎn)換來的結(jié)論：結(jié)論：要改變發(fā)電機輸出的有功功率，必須相應(yīng) 地改變由原動機輸入的機械功率。發(fā)電機整步過程結(jié)束處在空載運行狀態(tài)，發(fā)電機的輸入機械功率P1和空載損耗P0相平衡，電磁功率為零，即P1=Po，T=T0，PM= 0，發(fā)電機處于平衡狀態(tài)。1)1)能量守恒觀點來看有功功率能量守恒觀點來看有功功率目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出結(jié)論：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，相應(yīng)地改變電磁功率和輸出功率，達到新的平衡狀態(tài)。2)2)功率角功率角的

27、空間物理概念來加以說明有功功率的空間物理概念來加以說明有功功率空載時E0=U。功率角=0，如圖a所示，電磁功率PM=0，此時氣隙合成磁場和轉(zhuǎn)子磁場的軸一重合，發(fā)電機無功率輸出。增加原動機的輸入功率P1時，即增加發(fā)電機的輸入轉(zhuǎn)矩T1，這時T1T0，于是轉(zhuǎn)子就要加速，就使轉(zhuǎn)子磁場超前于氣隙合成磁場（即E0超前于U），也就是使功率角逐漸增大如圖b所示。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)的電磁功率達到PM=P1P0（T1-T0）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)。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出原動機輸入功率的增加也不是無限制原動機輸入

28、功率的增加也不是無限制的的目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出靜態(tài)穩(wěn)定靜態(tài)穩(wěn)定: : 指電網(wǎng)或原動機方面出現(xiàn)某些微小擾動時，同步發(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。3) 靜態(tài)穩(wěn)定靜態(tài)穩(wěn)定在a點運行時電機具有靜態(tài)穩(wěn)定的能力。若干擾使功角增大到b點， Pm和Tm增大，迫使電機減速，功角變小，電機回到a點。干擾使功角減小時，有同樣結(jié)論。所以a點稱為穩(wěn)定運行點。而d點為不穩(wěn)定運行點，分析略。綜上所述綜上所述: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

29、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。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出靜態(tài)穩(wěn)定的靜態(tài)穩(wěn)定的判斷依據(jù)判斷依據(jù)：比整步功率：比整步功率(kW/rad)(kW/rad)00mmcxdPPPd 或?qū)﹄[極隱極發(fā)電機，比整步功率為發(fā)電機，比整步功率為: :0mcxtdPE UPmcosdx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。如上圖，當(dāng)=0時，Pcx最大，故同步發(fā)電機在空載時最為穩(wěn)定。當(dāng)=90時，Pcx=0，正處在穩(wěn)定的交界，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)90時，Pcx為負值，發(fā)電機便失去了穩(wěn)定。目目 錄錄下下 頁頁上上 頁頁退退 出出4) 4) 過載能力過載能力001M maxtmMNNNtE UmPxKE UPsinmsinx 過載能力越大，電機的穩(wěn)定性越好。過載能力是表達靜態(tài)穩(wěn)定的能力，不是發(fā)電機可以過載的倍