第十三章同步發(fā)電機(jī)

第十三章同步發(fā)電機(jī)23三月2024大連理工大學(xué)電氣工程系1第1頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

2本章基本要求1.理解同步電機(jī)電樞反應(yīng)的物理概念，并掌握電樞反應(yīng)的性質(zhì)與哪些因素有關(guān)；2.熟練掌握同步發(fā)電機(jī)的電壓平衡方程式和相應(yīng)的相量圖的畫法。3.熟練掌握同步發(fā)電機(jī)的功角特性，分析當(dāng)勵(lì)磁電流改變時(shí)，空載電勢(shì)和功角特性變化的規(guī)律。4.了解同步發(fā)電機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩方程式、工作特性。6.掌握同步發(fā)電機(jī)有功功率和無功功率的調(diào)節(jié)以及同步發(fā)電機(jī)的U形曲線；掌握無功功率的性質(zhì)與勵(lì)磁電流的關(guān)系。5.了解同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的條件及其整步方法。第2頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

313-1同步發(fā)電機(jī)的空載運(yùn)行一、同步電機(jī)的基本作用原理1.兩種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)當(dāng)對(duì)稱三相電流流過對(duì)稱三相繞組時(shí)，將在氣隙中產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，基波磁勢(shì)有下列特性：振幅恒定是單相繞組最大振幅的1.5倍，轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速n1，旋轉(zhuǎn)方向是從電流超前的相轉(zhuǎn)向電流滯后的相，當(dāng)某相電流達(dá)到最大值時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的振幅恰好在該相繞組的軸線上。同步電機(jī)無論作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行還是作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，和異步電機(jī)一樣，只要它們的定子三相繞組中流過三相對(duì)稱電流，都將在氣隙中產(chǎn)生上述的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。第3頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

4同步發(fā)電機(jī)的空載運(yùn)行因該磁場(chǎng)是交流勵(lì)磁的，故稱為交流勵(lì)磁的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，同步電機(jī)的定子繞組又稱為電樞繞組，因此又稱為電樞磁場(chǎng)。如果在轉(zhuǎn)子上裝有由直流勵(lì)磁的磁極，且用原動(dòng)機(jī)把轉(zhuǎn)子帶到同步轉(zhuǎn)速，就像同步電機(jī)那樣，則在氣隙中同樣出現(xiàn)一個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，這樣獲得的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)又稱直流勵(lì)磁的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)或稱機(jī)械旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。同步發(fā)電機(jī)空載時(shí)，定子繞組中的電流為零，在氣隙中只有直流勵(lì)磁的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在負(fù)載的情況下，兩種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)均存在。第4頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

5同步發(fā)電機(jī)的空載運(yùn)行在同步電機(jī)的氣隙中存在著兩種不同的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，只要這兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在空間有位移，它們之間便會(huì)有電磁力，猶如兩塊磁鐵之間存在相互作用力一樣。3.同步電機(jī)的運(yùn)行方式同步電機(jī)在工作時(shí)，由于兩種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)之間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此它們之間的相互位置決定著同步電機(jī)的運(yùn)行情況：如轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)在前，則當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，便拉著定子磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)，這時(shí)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)超前電樞磁場(chǎng)，這便是發(fā)電機(jī)運(yùn)行；反之定子磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)拉著轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)，便是電動(dòng)機(jī)運(yùn)行情況。2.同步電機(jī)的作用力第5頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

6同步發(fā)電機(jī)的空載運(yùn)行4.同步電機(jī)的電路方程及等效電路在正常運(yùn)行時(shí)，同步電機(jī)的定子磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子繞組之間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因而不能在轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電勢(shì)，轉(zhuǎn)子回路中只有直流勵(lì)磁電流，故從電路的觀點(diǎn)來看，同步電機(jī)要比變壓器或異步電機(jī)更為簡(jiǎn)單，可不考慮轉(zhuǎn)子支路，而只為定子電路單獨(dú)寫出電壓方程式。同步電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)的等效電路是一個(gè)沒有副方回路與原方耦合的獨(dú)立回路，求解時(shí)也不用聯(lián)立方程，非常簡(jiǎn)單。同步發(fā)電機(jī)各物理量的正方向規(guī)定如圖所示。同步發(fā)電機(jī)等效電路如圖所示。第6頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

7同步發(fā)電機(jī)的空載運(yùn)行如不考慮飽和現(xiàn)象，利用迭加原理：—轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)在定子繞組中的感應(yīng)電勢(shì)，也稱勵(lì)磁電勢(shì)；—定子磁場(chǎng)在定子繞組中的感應(yīng)電勢(shì)，稱為電樞反應(yīng)電勢(shì)。ra—定子繞組的電阻，x

—定子繞組漏抗。—定子繞組端電壓—定子繞組輸出電流E0EaE

＋U1－I1或5.同步電機(jī)的氣隙合成磁場(chǎng)將氣隙中的定子和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)合并為一合成氣隙磁場(chǎng)來考慮，這種分析方法更符合同步電機(jī)的實(shí)際情況。第7頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

8同步發(fā)電機(jī)的空載運(yùn)行由于定、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)均以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，氣隙中合成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)便也按同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，和轉(zhuǎn)子繞組之間仍無相對(duì)運(yùn)動(dòng)；因此同步電機(jī)作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)軸線便超前于氣隙合成磁場(chǎng)軸線；而同步電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)軸線將滯后于氣隙合成磁場(chǎng)的軸線。同步電機(jī)的運(yùn)行方式，也常用合成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)之間的相對(duì)位置來確定；當(dāng)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)超前于定子磁場(chǎng)時(shí)，合成的氣隙磁場(chǎng)便滯后于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)，當(dāng)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)滯后于定子磁場(chǎng)時(shí)，合成的氣隙磁場(chǎng)便將超前于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)；第8頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

9電樞（定子）：I1(Fa

)=0轉(zhuǎn)子每極磁通：Φ0

空載電動(dòng)勢(shì)：E0

=4.44f1

kw1

W1Φ0或電樞相電壓：U0P

=E0電樞線電壓（Y形聯(lián)結(jié)）：E0

=－j4.44f1kw1

W1Φ0U0L

=√3E0E0的頻率：f1

=pn60二、同步發(fā)電機(jī)的空載運(yùn)行

同步發(fā)電機(jī)被原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)至同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子繞組通入直流勵(lì)磁電流，定子繞組開路時(shí)稱為空載運(yùn)行。第9頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

1013-2同步電機(jī)的電樞反應(yīng)

空載時(shí)，同步電機(jī)中只有一個(gè)以同步旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)，即勵(lì)磁磁場(chǎng)，它在三相繞組中感應(yīng)出對(duì)稱的三相電勢(shì)，每一相為E0，稱為勵(lì)磁電勢(shì)，定子每相電壓為E0=U。當(dāng)定子繞組接上對(duì)稱的負(fù)載后，氣隙合成磁勢(shì)由電樞磁勢(shì)與轉(zhuǎn)子磁勢(shì)相互作用共同建立，并建立負(fù)載時(shí)的氣隙磁場(chǎng)；盡管勵(lì)磁電流未變，但氣隙磁場(chǎng)已不同于原來的勵(lì)磁磁場(chǎng)，所以感應(yīng)電勢(shì)已不再是E0了。對(duì)于功率因數(shù)滯后的感性負(fù)載，此時(shí)電勢(shì)將明顯地低于空載電勢(shì)E0，再計(jì)入電樞繞組中的電阻和漏抗壓降后，這就使U更加低于E0。第10頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

11同步電機(jī)的電樞反應(yīng)對(duì)稱負(fù)載時(shí)電樞磁動(dòng)勢(shì)的基波對(duì)主極磁場(chǎng)基波的影響，簡(jiǎn)稱對(duì)稱負(fù)載時(shí)的電樞反應(yīng)。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(fù)載的性質(zhì)。下面就

角的幾種情況，分別討論電樞反應(yīng)的性質(zhì)。叫做內(nèi)功率因數(shù)角，電壓與電流的相位差

叫做外功率因數(shù)角。注意內(nèi)功率因數(shù)角

無法測(cè)量，外功率因數(shù)角可以測(cè)量。只有在電流等于零的情況下，才能測(cè)到電勢(shì)E0，負(fù)載時(shí)測(cè)到的是電壓。為什么？第11頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

12同步電機(jī)的電樞反應(yīng)AXBYZCNSn當(dāng)

=0o時(shí)，圖中所示瞬間，A相繞組的軸線與主磁極的交軸（q軸）重合；此時(shí)A相繞組勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)為最大值，其方向按右手定則確定。一、E0和I同相（

=0）時(shí)的電樞反應(yīng)因?yàn)?/p>

=0o，所以此瞬間A繞組中的電流也達(dá)到最大值。第12頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

13同步電機(jī)的電樞反應(yīng)AXBYZCNSnFfFaF

三相電流聯(lián)合產(chǎn)生的電樞磁勢(shì)的基波振幅便落在A相繞組軸線上；d軸超前于A相相軸90o，勵(lì)磁磁勢(shì)的基波相量在d軸上；Fa的基波分量在q軸上（稱為轉(zhuǎn)子交軸），它們和轉(zhuǎn)子一起以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生合成磁勢(shì)F

。qd第13頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

14這種電樞磁動(dòng)勢(shì)稱為交軸電樞磁動(dòng)勢(shì)，用Faq表示，相應(yīng)的電樞反應(yīng)稱為交軸電樞反應(yīng)。對(duì)于氣隙磁場(chǎng)交軸電樞反應(yīng)將使合成磁場(chǎng)的軸線位置從空載時(shí)的直軸處逆轉(zhuǎn)向后移了一個(gè)銳角，且幅值也有所增加。但因磁路的飽和現(xiàn)象，交軸電樞反應(yīng)使幅值增加的很小。對(duì)主磁場(chǎng)而言，交軸電樞反應(yīng)在前極尖將起去磁作用，在后極尖則起增磁作用。見課本257頁圖13-3(c)時(shí)—空相量圖已知?dú)庀逗铣纱艅?shì)，并產(chǎn)生氣隙合成磁密和磁通，該磁通在電樞繞組中產(chǎn)生合成電勢(shì)。同步電機(jī)的電樞反應(yīng)第14頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

15同理若忽略鐵心飽和的影響：這時(shí)應(yīng)有可從勵(lì)磁磁勢(shì)和電樞磁勢(shì)分別求出勵(lì)磁電勢(shì)和電樞反應(yīng)電勢(shì)，即同步電機(jī)的電樞反應(yīng)相應(yīng)地有應(yīng)注意：這里所述的所有的時(shí)間相量都是屬于定子中某一相中的物理量。當(dāng)各相時(shí)軸和相軸都取在繞組的軸線上時(shí)，時(shí)—空相量圖存在下列關(guān)系。時(shí)軸：若取某軸為時(shí)間參考軸時(shí)，則旋轉(zhuǎn)相量在該軸上的投影即為電流的瞬時(shí)值，即當(dāng)相量與該軸重合時(shí)，正弦量達(dá)到最大值。第15頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

16同步電機(jī)的電樞反應(yīng)相軸：繞組的軸線。當(dāng)某相電流達(dá)到最大值時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)的幅值就落在該相繞組的軸線上。(1)磁通相量(時(shí)間相量)應(yīng)與產(chǎn)生它的磁密相量(空間相量)重合；相量圖的畫法：(2)忽略鐵心中的損耗影響時(shí)，磁通相量應(yīng)與產(chǎn)生它的電流相量同相位；(3)當(dāng)磁通與感應(yīng)電勢(shì)正方向符合右手螺旋法則時(shí)，電勢(shì)滯后于產(chǎn)生它的磁通90o。而磁勢(shì)與產(chǎn)生它的電流重合。(時(shí)軸與相軸取在一起)根據(jù)這些基本關(guān)系，便可畫出時(shí)空相量圖如下圖所示。第16頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

17同步電機(jī)的電樞反應(yīng)FaF

0I

aE

E0Ea

Ff=0時(shí)的時(shí)—空相量圖就是說A相電流達(dá)到最大值時(shí)，轉(zhuǎn)子已向前轉(zhuǎn)過90o。二、當(dāng)E0超前I90o（

=90o）時(shí)的電樞反應(yīng)當(dāng)

=90o時(shí)，在圖示瞬間，此時(shí)A相勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)為最大值，但定子A相電流為零。第17頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

18同步電機(jī)的電樞反應(yīng)AXBYZCNSnFfFaF

AXBYZCNSn第18頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

19可見

=90o

時(shí)直軸電樞反應(yīng)的性質(zhì)是純粹去磁的。電樞磁動(dòng)勢(shì)的幅值恰好位于勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)的軸線上，但方向相反。此時(shí)的電樞磁動(dòng)勢(shì)稱為直軸電樞磁動(dòng)勢(shì)，用Fad表示，相應(yīng)的電樞反應(yīng)稱為直軸電樞反應(yīng)，同步電機(jī)的電樞反應(yīng)三、當(dāng)E0滯后I90o（

=-90o）時(shí)的電樞反應(yīng)當(dāng)

=-90o時(shí)，在圖示瞬間，此時(shí)A相勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)為最大值，但定子A相電流為零。若保證電壓不變，即氣隙的合成磁場(chǎng)不變，必須加大直流勵(lì)磁，這種電機(jī)叫做過激狀態(tài)的同步電機(jī)。第19頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

20同步電機(jī)的電樞反應(yīng)就是說A相電流達(dá)到最大值時(shí)，轉(zhuǎn)子已向后轉(zhuǎn)過90°;AXBYZCNSnFfFaF

AXBYZCNSn電樞磁動(dòng)勢(shì)的幅值也恰好位于勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)的軸線上，但方向相同。第20頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

21可見

=-90o

時(shí)直軸電樞反應(yīng)的性質(zhì)是純粹助磁的。此時(shí)的電樞磁動(dòng)勢(shì)稱為直軸電樞磁動(dòng)勢(shì)，用Fad表示，相應(yīng)的電樞反應(yīng)稱為直軸電樞反應(yīng)。同步電機(jī)的電樞反應(yīng)四、一般情況下（0<

<90o）時(shí)的電樞反應(yīng)此時(shí)I滯后E0一個(gè)銳角

圖示瞬間，A相的勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)恰好達(dá)到最大值，但由于電樞電流I滯后勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)E0

角，所示A相電流必須過了一段時(shí)間，等轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過

空間電角度時(shí)，才能達(dá)到最大值。若保證電壓不變，即氣隙的合成磁場(chǎng)不變，必須減少直流勵(lì)磁，這種電機(jī)叫做欠激狀態(tài)的同步電機(jī)。第21頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

22同步電機(jī)的電樞反應(yīng)當(dāng)A相電流達(dá)到最大值時(shí)，轉(zhuǎn)子已向前轉(zhuǎn)過角;AXBYZCNSnFfFaFaqAXBYZCNSn

此時(shí)電樞磁動(dòng)勢(shì)Fa滯后勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)Ff(90o＋

)空間電角度。這時(shí)的電樞反應(yīng)既非交磁性質(zhì)也非純?nèi)ゴ判再|(zhì)，而是兼有兩種性質(zhì)。Fad第22頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

23電樞磁動(dòng)勢(shì)Fa分解成直軸和交軸兩個(gè)分量，即Faq起交磁作用，F(xiàn)ad起去磁作用。此時(shí)的電樞反應(yīng)也可以這樣說明：其中Iq與勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)E0同相位，它們（指三相的該分量，即IqA、IqB、IqC）產(chǎn)生交軸電樞磁動(dòng)勢(shì)FaqIq叫做I的交軸分量，而Id滯后勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)E090o，產(chǎn)生直軸電樞磁動(dòng)勢(shì)Fad，把分量Id叫做I的直軸分量。如將每一相的電樞電流I都分解Id和Iq兩個(gè)分量，即同步電機(jī)的電樞反應(yīng)第23頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

24同步電機(jī)的電樞反應(yīng)五、電樞反應(yīng)的重要性電樞反應(yīng)是同步電機(jī)負(fù)載運(yùn)行時(shí)重要的物理現(xiàn)象，它不僅是引起負(fù)載時(shí)端電壓變化時(shí)的主要原因，而且也是實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的樞紐；考慮電樞反應(yīng)作用，負(fù)載時(shí)電樞繞組中的感應(yīng)電勢(shì)將由氣隙合成磁場(chǎng)建立，氣隙電勢(shì)減去漏阻抗壓降，便得到端電壓。下圖表示了不同負(fù)載性質(zhì)時(shí)，電樞磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生電磁力（即電磁轉(zhuǎn)矩）的情況。圖為

=0時(shí)電樞磁場(chǎng)即交軸電樞磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的情況；第24頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

25同步電機(jī)的電樞反應(yīng)AXBYZCNS=0o由左手定則可知，這時(shí)的電磁力將構(gòu)成一個(gè)電磁轉(zhuǎn)矩，它的方向正好和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)向相反，企阻止轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)；交軸電樞磁場(chǎng)是由與空載電勢(shì)同相的電流分量即電流的有功分量Iq產(chǎn)生的。n發(fā)電機(jī)要輸出有功功率，原動(dòng)機(jī)就必須克服由于有功分量引起的交軸電樞反應(yīng)磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子的阻力矩；第25頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

26同步電機(jī)的電樞反應(yīng)AXBYZCNS=90on電樞電流的無功分量Id所產(chǎn)生的直軸電樞反應(yīng)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子電流相互作用產(chǎn)生的電磁力，并不形成力矩，不妨礙轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)；輸出的有功功率越大，交軸電樞反應(yīng)磁場(chǎng)越強(qiáng)，所產(chǎn)生的阻力矩也就越大，原動(dòng)機(jī)要輸入更大的能量才能克服電磁阻力矩，以維護(hù)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速不變。當(dāng)=90o時(shí)電樞磁場(chǎng)即直軸電樞磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的電磁力情況；第26頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

27同步電機(jī)的電樞反應(yīng)所以，為了維持發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速不變，必須隨負(fù)載的有功分量變化調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)的輸入功率；為了維護(hù)發(fā)電機(jī)端電壓不變，必須隨著負(fù)載無功分量的變化，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁電流。

為維護(hù)一定端電壓，所需的轉(zhuǎn)子直流勵(lì)磁電流就應(yīng)增加或減少。表明：當(dāng)發(fā)電機(jī)供給純感性和純?nèi)菪詿o功功率負(fù)載時(shí)，并不需要原動(dòng)機(jī)付出功率，但直軸電樞反應(yīng)磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)起去磁或助磁作用；第27頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

2813-3同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行一、隱極式同步發(fā)電機(jī)的電勢(shì)方程式和相量圖

1.電勢(shì)方程式在不計(jì)飽和時(shí)，可利用迭加原理分別求出勵(lì)磁磁勢(shì)和電樞磁勢(shì)單獨(dú)作用時(shí)產(chǎn)生于每一相得磁通和電勢(shì)，再考慮到電樞漏磁場(chǎng)產(chǎn)生于每一相的漏磁通和漏電勢(shì)。電磁關(guān)系如下：在隱極式同步發(fā)電機(jī)中，由于氣隙是均勻的，故電樞反應(yīng)不必分為交、直軸兩部分;(電樞反應(yīng)電動(dòng)勢(shì))Uf→If→Ff→Φ0I

→Fa→E0→Φa→Ea

→E

(勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì))第28頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

29同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行E0EaE

＋U－I由等效電路，根據(jù)KVL可得=E

E0+Ea+UraI+因?yàn)?/p>

Ea∝Φa∝Fa∝I

，Ea滯后于Φa90o，不計(jì)磁飽和不計(jì)電樞鐵耗，Φa與I

同相位。Ea

=－j

xa

I

E

=－j

x

I

※xa

—電樞反應(yīng)電抗。x

—電樞漏電抗。電樞反應(yīng)電抗物理意義為：電樞反應(yīng)磁場(chǎng)在定子每相繞組中所感應(yīng)的電樞反應(yīng)電勢(shì)可把它看作相電流所產(chǎn)生的一個(gè)電抗壓降。這個(gè)電抗便是電樞反應(yīng)電抗。第29頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

30同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行E0=U+raI＋j

x

I＋j

xaIE0=U+raI＋j

xsI※xs

—同步電抗。同步電抗是表征對(duì)稱穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，電樞旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和電樞漏磁場(chǎng)的一個(gè)綜和參數(shù)。前述，電樞反應(yīng)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子均以同步轉(zhuǎn)速同方向旋轉(zhuǎn)，定子磁場(chǎng)并不切割轉(zhuǎn)子繞組，所以同步電抗也就是定子方面的總電抗；雖然轉(zhuǎn)子繞組在電路方面不起副繞組的作用，但轉(zhuǎn)子鐵心為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)所經(jīng)磁路的一個(gè)組成部分，所以在磁路方面卻起重要作用；如轉(zhuǎn)子抽去，則定子電流所過遇到的電抗將不再是同步電抗而是接近于漏抗。第30頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

31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。并設(shè)：U

=U0o。2.相量圖UI

raIjxs

IE0

各種情況下的相量圖如下圖所示。需要強(qiáng)調(diào)指出：只有當(dāng)電樞繞組流過對(duì)稱三相電流，即氣隙磁場(chǎng)為圓形旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)時(shí)，同步電抗才有意義，而當(dāng)電樞繞組中流過不對(duì)稱三相電流時(shí)，便不能無條件地用同步電抗。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。第31頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

32(c)電容性(a)電感性(b)電阻性UI

raIjxs

IE0

UIraIjxs

IE0

UI

raIjxs

IE0

UI

jxs

IE0

UIjxs

IE0

忽略ra時(shí)：UI

jxs

IE0

同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行第32頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

33同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行根據(jù)相量圖也可以計(jì)算出E0的值二、凸極式同步發(fā)電機(jī)的電勢(shì)方程式和相量圖UI

raIjxs

IE0

1.電勢(shì)平衡方程式電磁關(guān)系：Uf→If→Ff→Φ0→E0

I→Fad

→Faq

→Φad

→Φaq

→Id→Iq→Ead

→EaqΦ

→E

第33頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

34同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行E0EadEaqE

不計(jì)飽和時(shí)等效電路如圖，由圖可得Eaq∝Φaq∝Faq∝Iq；Ead∝Φad∝Fad∝Id；E

∝Φ

∝Fa∝I

因此有如下關(guān)系：Ead

=－jxad

IdE

=－j

x

IEaq

=－jxaqIq式中xad和xaq分別稱為直軸和交軸電樞反應(yīng)電抗。所以ra＋U－I第34頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

35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(duì)稱三相直軸或交軸電流每相為1A時(shí)，三相聯(lián)合產(chǎn)生的總電樞磁場(chǎng)（包括氣隙中旋轉(zhuǎn)的電樞反應(yīng)磁場(chǎng)和漏磁場(chǎng)）在電樞每一相繞組中感應(yīng)的電勢(shì)。分別稱為凸極同步電機(jī)的交軸和直軸同步電抗。由于氣隙不均勻，凸極式同步電機(jī)有兩個(gè)同步電抗。第35頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

362.相量圖根據(jù)電路方程、負(fù)載的大小和性質(zhì)、電機(jī)的參數(shù)和

做相量圖如下圖所示。設(shè)：U

=U0o同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行UI

raIjxqIEQjxdIdE0jxqIq

NOQMG

IdIq實(shí)際上這個(gè)相量圖是做不出來的。因?yàn)槭俏粗?。線段MQ的長(zhǎng)度為第36頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

37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。設(shè)：U

=U0o同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行UI

raIjxqIEQjxdIdE0jxqIq

NOQMG

IdIq做圖時(shí)要注意：EQ、E0的長(zhǎng)度，兩者不在一起。線段NQ的長(zhǎng)度為因?yàn)閤d>xq所以E0>EQ（感性）第37頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

38UI

raIjxqIEQjxdIdE0jxqIqUIraIjxqIEQjxdIdjxqIqE0UIraIjxqIEQjxdIdjxqIqE0

(c)電容性(a)電感性(b)電阻性忽略ra時(shí)UI

jxqIEQjxdIdE0jxqIqUIjxqIEQjxdIdjxqIqE0UIjxqIEQjxdIdjxqIqE0

同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行第38頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

39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(zhǎng)度為所以勵(lì)磁電勢(shì)E0

由相量圖可得第39頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

40例：某三相同步發(fā)電機(jī)，已知UN=11kV，Y形聯(lián)結(jié)，IN=460A，cos

=0.8（感性），xd=16Ω，xq=8Ω，ra忽略不計(jì)。求

、

、E0

。

U

=UN3==6351V11×1031.732Vtan

=Usin

＋xqIUcos

6351×0.6＋8×4606351×0.8=V=1.474

=arctan1.474=55.85o

=

－

=55.85o－36.87o=18.98o

E0=Ucos

＋xdId=(6351×cos18.98o＋16×460×sin55.85o)V=12096.63V同步發(fā)電機(jī)的負(fù)載運(yùn)行解：第40頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

41同步發(fā)電機(jī)的特性1.一臺(tái)凸極式同步發(fā)電機(jī)，額定值為PN=72500kW，UN=10.5kV,，Y接法，cos

N=0.8（滯后），已知xd*=1，xq*=0.544，不計(jì)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(tái)400kW、6300V、Y接法cosN=0.8（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(shí)=60o，電樞每相勵(lì)磁電勢(shì)為7400V，試求Id、Iq、xd、xq。補(bǔ)充作業(yè)第41頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

4213-4三相同步發(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=3raI2P2=PM－pcu=3UIcos

P1

=p0＋PM=pFe＋p

＋ps＋pCu＋P2第42頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

43(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=P1n602

=p0n602

=PMn602

三相同步發(fā)電機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩第43頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

4413-5三相同步發(fā)電機(jī)的特性同步發(fā)電機(jī)的對(duì)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(duì)稱負(fù)載時(shí)的一種穩(wěn)態(tài)運(yùn)行方式。同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行性能可以通過它的基本特性以及由這些特性所求得的一些主要參數(shù)來加以說明。同步發(fā)電機(jī)在轉(zhuǎn)速不變時(shí)，有三個(gè)互相影響的變量，即端電壓U，電樞電流I和勵(lì)磁電流If。負(fù)載的功率因數(shù)cos

對(duì)它們之間的關(guān)系也有影響，為便于分析，設(shè)cos

不變；

在端電壓、電樞電流和勵(lì)磁電流三者中令其一為常數(shù)，而求其他二者之間的關(guān)系，就稱為同步發(fā)電機(jī)的基本特性。本節(jié)還要介紹同步發(fā)電機(jī)穩(wěn)態(tài)的功角特性。重要！第44頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

45同步發(fā)電機(jī)的特性一、空載特性和短路特性1.空載特性指在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速保持為同步轉(zhuǎn)速（n=n1），電樞電路開路（I=0）的情況下?？蛰d電壓（U0=E0）與勵(lì)磁電流If之間的關(guān)系曲線U0=f(If)?？蛰d特性曲線實(shí)際上就是電機(jī)的磁化曲線，它可用計(jì)算法得到，也可用實(shí)驗(yàn)法測(cè)出。可用下圖電路。實(shí)驗(yàn)測(cè)定時(shí)，電樞繞組開路，用原動(dòng)機(jī)把發(fā)電機(jī)拖到同步轉(zhuǎn)速，然后逐漸增加勵(lì)磁電流并記錄不同勵(lì)磁電流下對(duì)應(yīng)的電樞端電壓，直到U0=1.3UN左右，再逐步減少If，記錄對(duì)應(yīng)的U0和If值，由于鐵磁材料的磁滯現(xiàn)象，將得到上升和下降兩條不同的曲線見下圖。第45頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

46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。一方面表征了電機(jī)磁路的飽和情況，另一方面把它和短路特性、零功率因數(shù)特性配合在一起，可以確定電機(jī)的基本參數(shù)額定勵(lì)磁電流和電壓調(diào)整率等。第46頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

47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(lì)磁電流If之間的關(guān)系曲線，即Ik=f(If)。它不僅可用來說明同步發(fā)電機(jī)的性能，更重要的是可借以測(cè)定電機(jī)參數(shù)。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。試驗(yàn)時(shí)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速保持為同步轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流If使電樞的短路電流從零開始一直到1.25IN左右為至，記取對(duì)應(yīng)的短路電流Ik和勵(lì)磁電流If，得短路特性曲線如下圖所示。第47頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

48同步發(fā)電機(jī)的特性IfIkINIfko短路特性曲線短路時(shí)，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(jì)，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

=90o，這時(shí)電樞電流只有直軸分量，它所產(chǎn)生的電樞磁勢(shì)基本上是一個(gè)起純?nèi)ゴ抛饔玫闹陛S磁勢(shì)，即Fa=Fad，而Faq=0。第48頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

49同步發(fā)電機(jī)的特性E0Ik

jxd

FfFadFadF

Ea=-jxadIkE0=jxdIkE

=jx

IkIk(b)短路時(shí)的相量圖(a)短路時(shí)的等效電路此時(shí)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(shí)，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。從等效電路可看出，由于U=0，ra=0，則相量圖如圖(b)所示。第49頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

50同步發(fā)電機(jī)的特性此時(shí)氣隙合成磁勢(shì)F

很小，合成磁勢(shì)所產(chǎn)生的氣隙磁場(chǎng)在電樞繞組中感應(yīng)的電勢(shì)完全被漏抗壓降所平衡，即

所以對(duì)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(shì)和磁通成線性關(guān)系，因此另一方面，由于電樞磁勢(shì)正比于電樞電流，即所以勵(lì)磁磁勢(shì)也與Ik成正比，所以同時(shí)故短路特性是一條直線，即第50頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

511.外特性當(dāng)n=n1，If、cos

=常數(shù)時(shí)，U

與I

的關(guān)系，即U=f(I)。調(diào)節(jié)If，使I=IN、

cos

=cos

N、U

=UN時(shí)，

If=IfN。電壓調(diào)整率：保持n1、cos

N、IfN時(shí)，OUIcos

=0.8(

＞0)cos

=0.8(

＜0)cos

=1UNIN

U%

=×100%E0－UNPUNP同步發(fā)電機(jī)的特性二、外特性和調(diào)節(jié)特性第51頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

52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(dòng)，它的電壓變化率應(yīng)盡量地小。電壓變化率是表征同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行性能的重要數(shù)據(jù)之一。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。現(xiàn)代同步發(fā)電機(jī)都裝有快速自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器，它能根據(jù)端電壓的變化自動(dòng)改變勵(lì)磁電流的大小，使發(fā)電機(jī)端電壓基本不變，所以對(duì)

U%的要求大為放寬。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）。

第52頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

532.調(diào)節(jié)特性保持n=n1、U=UN、cos

=cos

N時(shí)，If

與I

的關(guān)系,即If=f(I

)。OIfIcos

=0.8(

＞0)cos

=0.8(

＜0)cos

=1同步發(fā)電機(jī)的特性調(diào)整特性的變化趨勢(shì)與外特性正好相反，對(duì)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(lì)磁電流；所以這兩種情況下的調(diào)節(jié)特性都是上升的。在容性負(fù)載時(shí)，隨著負(fù)載的增加，必須減少勵(lì)磁電流，以維持端電壓恒定。第53頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

54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(shí)，電磁功率PM與功率角

的關(guān)系，即PM=f(

)。同步電機(jī)的電磁功率除了可用電勢(shì)、電樞電流以及它們之間的夾角來表示外，還可以用便于計(jì)算、調(diào)節(jié)和更能顯示電機(jī)內(nèi)部物理過程的一些物理量來表示，即勵(lì)磁電勢(shì)E0、端電壓U和功率角

等。

正如轉(zhuǎn)差率是異步電機(jī)的基本變量一樣，對(duì)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(gè)基本物理量。第54頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

55同步發(fā)電機(jī)的特性1.隱極式同步發(fā)電機(jī)的功角特性PM

=P2=3UIcos

=3E0Icos

因在同步發(fā)電機(jī)中ra<<xs，故可忽略ra，這樣根據(jù)簡(jiǎn)化電路的相量圖求得PM，由相量圖中可以看出：UI

jxs

IE0

COABPM

=3sin

UE0xs得所以O(shè)PM

90o

Pmax電磁功率和功率角之間是一個(gè)正弦關(guān)系，如圖所示。

第55頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

56※當(dāng)

=90o時(shí):

PM

=Pmax同步發(fā)電機(jī)的特性功率表達(dá)式說明在恒定勵(lì)磁和恒定電網(wǎng)電壓（即U=C、E0=C）時(shí)，電磁功率的大小只取決于功率角。從功角特性公式可見，同步功率隨功率角而變化，且有一極限值Pmax，我們把最大功率與額定功率之比稱為過載能力，用km表示，若隱極式同步電機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)的功率角為

N，則

N越小，則過載能力km愈大，從相量圖可見，在一定的負(fù)載情況下，如要減少N就必須減小同步電抗xs。第56頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

57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1.5。2.凸極式同步發(fā)電機(jī)的功角特性如果忽略電樞電阻，則有PM

=P2=3UIcos

=3UIcos(

-

)=3UIcos

cos

＋3UIsin

sin

=3UIqcos

＋3UIdsin

由相量圖

xq

Iq

=Usin

xd

Id

=E0－Ucos

第57頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

58Usin

xqIq

=E0－Ucos

xdId

=所以UI

jxqIEQjxdIdE0jxqIq

NOG

IdIq

PM=3UIqcos

＋3UIdsin

Usin

xq

=3U

cos

E0－

Ucos

xd+3U

sin

PM3UE0xd

=sin

1xq＋(

－

)

sin2

3U221xdPM=PM'

＋

PM"同步發(fā)電機(jī)的特性第58頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

59

討論：①3UE0xd

PM'=sin

PM'∝E0，當(dāng)轉(zhuǎn)子有勵(lì)磁即If≠0時(shí)存在。

②1xqPM"=(

－

)

sin2

3U221xdPM"是由于xd≠xq

而引起的，與If是否存在無關(guān)。

結(jié)論：①PM"使Pmax

。②Pmax產(chǎn)生在

＜90o處。③功角特性不再是正弦波。—基本電磁功率。—附加電磁功率。OPM

90o

PmaxPM'PM"同步發(fā)電機(jī)的特性第59頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

60同步發(fā)電機(jī)的特性例：一臺(tái)xd*=0.8、xq*=0.5的凸極式同步發(fā)電機(jī)，接在U*=1的電網(wǎng)上運(yùn)行于I*=1，cos

=0.8（滯后）下，略去定子電阻；試求：（1）E0與；（2）PM與Pmax；（3）過載能力km。解：(1)由相量圖(2)功率的基值取SN=mUNPINP，電磁功率的標(biāo)么值為第60頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

61同步發(fā)電機(jī)的特性代入數(shù)據(jù)得為求得Pmax，令，求PM=Pmax時(shí)的

角，即

令上式變?yōu)榈?1頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

62同步發(fā)電機(jī)的特性由于所以即解之：(舍去)所以(3)過載能力第62頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

6313-6同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行一、并聯(lián)運(yùn)行優(yōu)點(diǎn)可以根據(jù)負(fù)載的變化來調(diào)節(jié)投入運(yùn)行的機(jī)組數(shù)目，提高機(jī)組的運(yùn)行效率；便于輪流檢修，提高供電的可靠性，減少發(fā)電機(jī)檢修和事故的備用容量；對(duì)于由火力電廠和水力發(fā)電廠聯(lián)合組成的電力系統(tǒng)，并聯(lián)運(yùn)行尚可達(dá)到合理調(diào)度電能，充分利用水能，使發(fā)電成本降低的目的；許多發(fā)電廠并聯(lián)在一起時(shí)，形成強(qiáng)大的電網(wǎng)，因此負(fù)載變化對(duì)電壓和頻率的影響就很小，從而提高了供電的質(zhì)量和可靠性。第63頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

64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(shí)，為了避免產(chǎn)生巨大的沖激電流，以防止同步發(fā)電機(jī)受到損壞，電力系統(tǒng)受到嚴(yán)重干擾，應(yīng)滿足下列條件：1.發(fā)電機(jī)的電壓和電網(wǎng)電壓應(yīng)具有相同的有效值、極性和相位。2.發(fā)電機(jī)電壓的頻率應(yīng)與電網(wǎng)的頻率相等。3.對(duì)三相發(fā)電機(jī)，還要求其相序和電網(wǎng)相一致。4.發(fā)電機(jī)的電壓波形應(yīng)與電網(wǎng)電壓波形相同，即均為正弦波形。上述第3條在安裝發(fā)電機(jī)時(shí)，根據(jù)發(fā)電機(jī)規(guī)定的轉(zhuǎn)向，確定發(fā)電機(jī)的相序得到滿足。第64頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

65同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行第4條在制造發(fā)電機(jī)時(shí)得到保證。并網(wǎng)操作時(shí)只需注意滿足第1和第2項(xiàng)條件。下面分析不滿足這些條件時(shí)，將會(huì)造成怎樣的后果。＋U－S＋U

－(1)電壓相等如果則U≠U

△U=U－U

≠0△U(2)頻率相等如果：

≠

UU

—△U=0~2UUU

UU

△UUU

△UUU

△U第65頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

66U

AU

BU

C(3)相序一致如果相序不一致，則△UA=

0△UB=UB－U

B△UC=UC－U

CUAUBUC△UB△UC同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行若波形不同，例U為正弦波，而U

中除了基波分量外還含有高次諧波分量，將在電機(jī)和電網(wǎng)內(nèi)產(chǎn)生高次諧波環(huán)流，就會(huì)增加運(yùn)行損耗，使運(yùn)行溫度升高效率降低，對(duì)電機(jī)和電網(wǎng)均不利。(4)波形相同第66頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

67同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行三、并聯(lián)投入方法把同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)至電網(wǎng)所進(jìn)行的操作過程稱為整步(并車)過程，實(shí)際整步方法有兩種即準(zhǔn)整和自整步法。1.準(zhǔn)整步法把發(fā)電機(jī)調(diào)整到完全合乎投入并聯(lián)的條件，然后投入電網(wǎng)，這種方法稱為準(zhǔn)整步法。利用三組同步指示燈來檢驗(yàn)合閘的條件。(1)燈光黑暗法把三組燈分別接在電網(wǎng)和發(fā)電機(jī)間并列開關(guān)的兩側(cè)，如圖（a）所示，即接在A和A

，B和B

，C和C

之間，這時(shí)作用在每一組同步指示燈上的電壓就等于電網(wǎng)的相電壓和發(fā)電機(jī)對(duì)應(yīng)的相電壓之差。第67頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

68同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行當(dāng)待并車的發(fā)電機(jī)頻率與電網(wǎng)頻率不同時(shí)，兩邊電壓將有不同的旋轉(zhuǎn)速度，即發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)兩組電壓之間將有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。設(shè)電網(wǎng)電壓相量取作固定不動(dòng)，發(fā)電機(jī)的電壓相量按照雙方頻率之差轉(zhuǎn)動(dòng)。在不同瞬間兩組相量有不同的位置，各組同步指示燈上所受的電壓將不斷地變化。第68頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

69同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行于是同步指示燈的燈光便忽亮忽暗地閃爍。當(dāng)兩頻率越為接近時(shí)，燈光的閃爍便越緩慢根據(jù)燈光的閃爍情況，可以調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使發(fā)電機(jī)電勢(shì)的頻率，盡可能接近電網(wǎng)的頻率。若發(fā)電機(jī)電壓與電網(wǎng)電壓不相等，可調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流。下面通過相量圖來分析。設(shè)電源頻率f小于發(fā)電機(jī)的頻率f

。UC

UA

UB

UAUBUCUA

UB

UC

△U△U△UUAUBUCUAUBUCUA

UB

UC

△U△U△U第69頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

70同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行應(yīng)在三組燈全暗時(shí)合閘，此時(shí)開關(guān)兩側(cè)電位差已很小，即發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)電壓差

U

0。由相量圖可以看出，在不同的瞬間，三組指示燈所受的電壓總相等，指示燈將同時(shí)明暗，其明、暗變化的頻率就是發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)相差的頻率。調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速使燈光明暗頻率很低時(shí)，就可以準(zhǔn)備合閘。(2)燈光旋轉(zhuǎn)法（交叉接法）接線圖如下圖(a)所示，方法是把一組燈直接跨線接在A和A

之間，而把另二組燈交叉跨接在B和C及C和B之間。第70頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

71同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行下面用相量圖分析各組燈上的電壓。設(shè)電源頻率f小于發(fā)電機(jī)的頻率f

。第71頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

72同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行UC

UA

UB

UAUBUCUA

UB

UC

△UCB

△UAA

UAUBUC△UCB

△UBC

△UBC

UA

UB

UC

△UCB

△UAA

UAUBUC△UBC

UA

UB

UC

△UCB

△UAA

UAUBUC△UBC

由相量圖可見，在不同的時(shí)刻，加于三組同步燈的電壓各不相等。從圖可見先是第I組燈最亮，接著輪到第II組燈最亮，然后是第III組最亮，燈光按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。第72頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

73同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行如果發(fā)電機(jī)的頻率低于電網(wǎng)頻率，則燈光將按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)；根據(jù)燈光旋轉(zhuǎn)方向，適當(dāng)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，使燈光旋轉(zhuǎn)速度變得很低，就可準(zhǔn)備合閘。當(dāng)直接跨接在開關(guān)兩端的同步指示燈熄滅(上圖中第I組，開關(guān)兩端電壓差為零)，而另外兩組燈亮度相同的時(shí)刻迅速合上開關(guān)，即完成投入并聯(lián)運(yùn)行的操作。以上兩種方法顯然是燈光旋轉(zhuǎn)法較好，因?yàn)閺臒艄獾霓D(zhuǎn)向可明確指示操作者應(yīng)將轉(zhuǎn)速調(diào)高還調(diào)低。如果等并車的發(fā)電機(jī)電網(wǎng)的相序不同，則所產(chǎn)生的燈光閃爍現(xiàn)象將適相反，當(dāng)用燈光黑暗法時(shí)，三相指示燈交依次明暗，形成燈光旋轉(zhuǎn)；反之亦然。第73頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

74同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行2.自整步法準(zhǔn)整步法并車的優(yōu)點(diǎn)是能使新投入的發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)不受或僅受輕微沖擊，但其裝置比較復(fù)雜。當(dāng)電網(wǎng)出了事故，例如大容量機(jī)組因故障突然退出運(yùn)行而要求重新起動(dòng)一臺(tái)機(jī)組代替它投入電網(wǎng)時(shí)，由于這時(shí)電網(wǎng)還處在異常狀態(tài)，電壓和頻率都在不斷變動(dòng)，用準(zhǔn)整步法比較困難。采用“自整步”的并車方法，其步驟如下：先將發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組經(jīng)過約等于勵(lì)磁繞組電阻10倍的電阻短路；當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速升到接近同步轉(zhuǎn)速時(shí)，先合上開關(guān)，將發(fā)電機(jī)接入電網(wǎng)，接著立即加上勵(lì)磁；即可利用電機(jī)的“自整步作用”使它迅速被牽入同步。第74頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

75同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行此法優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單迅速，不需增添復(fù)雜的設(shè)備，缺點(diǎn)是合閘及投入勵(lì)磁時(shí)有電流沖擊，因此自整步法常用于緊急情況下的發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行。四、有功功率和無功功率的調(diào)節(jié)為了簡(jiǎn)化分析，設(shè)發(fā)電機(jī)為隱極機(jī)，不計(jì)磁路飽和，不計(jì)電樞電阻，且電網(wǎng)為“無窮大電網(wǎng)”。無窮大電網(wǎng)：指電網(wǎng)的容量相對(duì)于分析的同步發(fā)電機(jī)容量來說要大很多。因此電網(wǎng)的電壓和頻率不會(huì)因并聯(lián)上去的同步發(fā)電機(jī)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(shí)際上，電網(wǎng)上的負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，總要引起電網(wǎng)電壓和頻率的波動(dòng)，在定性分析中可忽略不計(jì)。在分析中都認(rèn)為電網(wǎng)電壓U=常數(shù)，電網(wǎng)頻率f=常數(shù)。第75頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

761.有功功率的調(diào)節(jié)增加輸入機(jī)械功率P1，使P1＞p0，輸入功率扣除了空載損耗后，其余的轉(zhuǎn)變?yōu)殡姶殴β?，即P1-p0=PM，發(fā)電機(jī)開始輸出有功功率。要改變發(fā)電機(jī)輸出的有功功率，必須相應(yīng)地改變由原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械功率。發(fā)電機(jī)整步過程結(jié)束處在空載運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)電機(jī)的輸入機(jī)械功率P1和空載損耗p0相平衡，電磁功率為零，即P1=po，T1=T0，PM=0，發(fā)電機(jī)處于平衡狀態(tài)。(1)從能量守恒觀點(diǎn)來看有功功率同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行這個(gè)過程從能量守恒觀點(diǎn)來看，發(fā)電機(jī)輸出有功功率是由原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械功率轉(zhuǎn)換來的。第76頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

77(2)利用功率角δ來加以說明有功功率空載時(shí)E0=U。功率角

=0，如圖(a)所示，電磁功率PM=0，此時(shí)氣隙合成磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的軸一重合，發(fā)電機(jī)無功率輸出。此時(shí)轉(zhuǎn)子就要加速，就使轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)超前于氣隙合成磁場(chǎng)(即E0超前于U)，也就是使功率角

逐漸增大如圖(b)所示。UE0Ff=F

F

jxsIUIE0Ff(a)(b)增加原動(dòng)機(jī)的輸入功率P1時(shí)，即增加發(fā)電機(jī)的輸入轉(zhuǎn)矩T1，這時(shí)T1＞T0；同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行第77頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

78同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行結(jié)論：要調(diào)節(jié)與電網(wǎng)并聯(lián)的同步發(fā)電機(jī)的有功功率，必須調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)的輸入功率，這時(shí)發(fā)電機(jī)內(nèi)部會(huì)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(jī)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=P1-p0（TM=T1-T0）時(shí)，轉(zhuǎn)子加速的趨勢(shì)即停止，發(fā)電機(jī)便處于新的平衡狀態(tài)?！鶷1

→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=T0n＞n1TM

←

←n

←n=n1←穩(wěn)定←T1=TM+T0←第78頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

79原動(dòng)機(jī)輸入功率的增加也不是無限制的。對(duì)于隱極發(fā)電機(jī)，當(dāng)δ=90o時(shí)，電磁功率達(dá)到最大值Pmax時(shí)，若再增加輸入功率，則δ＞90o，這時(shí)電磁功率將隨著δ的增大而減??；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(jī)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(dòng)機(jī)方面出現(xiàn)某些微小擾動(dòng)時(shí)，發(fā)電機(jī)能在這種瞬時(shí)擾動(dòng)消除后，繼續(xù)保持原來的平衡運(yùn)行狀態(tài)。就稱這時(shí)的同步發(fā)電機(jī)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(jī)的并聯(lián)運(yùn)行第79頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

800PM/T

90o

a'0PM/T

90o

aT

T1=T

+

T0a點(diǎn)：

干擾使T1

→

→T

抑制了

進(jìn)一步增大→b點(diǎn)。bT1'

=T'

+

T0干擾消失后，較大的T，使機(jī)組恢復(fù)到a點(diǎn)運(yùn)行。a'

點(diǎn)：

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(diǎn)不可能恢復(fù)到a'點(diǎn)運(yùn)行。穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行第80頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

81結(jié)論：凡處于功角特性曲線上升部分的工作點(diǎn)，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(shí)增大，或同時(shí)減小的那一部分是靜態(tài)穩(wěn)定的。同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行靜態(tài)穩(wěn)定的判斷依據(jù)：比整步功率(kW/rad)對(duì)隱極發(fā)電機(jī)，比整步功率為:電機(jī)穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)，Pcx越大，電機(jī)穩(wěn)定增長(zhǎng)性越好。Pcx可以表示發(fā)電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定度。第81頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

82當(dāng)

=90o時(shí)，Pcx=0，正處在穩(wěn)定的交界。如圖，當(dāng)

=0o時(shí)，Pcx最大，故同步發(fā)電機(jī)在空載時(shí)最為穩(wěn)定。此時(shí)發(fā)電機(jī)保持同步的能力為零，故該點(diǎn)即為靜態(tài)穩(wěn)定的極限。當(dāng)

>90o時(shí)，Pcx為負(fù)值，發(fā)電機(jī)便失去了穩(wěn)定。3.無功功率的調(diào)節(jié)以隱極發(fā)電機(jī)為例，不計(jì)磁路飽和電樞電阻，分析同步發(fā)電機(jī)無功功率的調(diào)節(jié)，無功功率與勵(lì)磁電流的關(guān)系。同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行第82頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

83同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行(1)空載運(yùn)行空載時(shí)電樞電流和電樞磁動(dòng)勢(shì)為零，E0=U，F(xiàn)f=F

，這時(shí)的勵(lì)磁電流稱為“正?！眲?lì)磁電流If0。如圖所示。UE0Ff=F

若增大勵(lì)磁電流(If>If0),則E0>U，由于電網(wǎng)電壓不變，發(fā)電機(jī)必然輸出一個(gè)滯后的無功電流(感性)，它產(chǎn)生去磁的電樞磁動(dòng)勢(shì)Fa,以維持氣隙合成磁動(dòng)勢(shì)F

不變(F

=Ff+Fa)；這時(shí)勵(lì)磁電流稱為過勵(lì)的勵(lì)磁電流。如圖所示。UE0FfF

FaIjxsI第83頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

84同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行UE0FfF

FaIjxsI若減小勵(lì)磁電流(If<If0)，則E0<U，發(fā)電機(jī)輸出一個(gè)超前的無功電流(容性)，它產(chǎn)生助磁的電樞磁動(dòng)勢(shì)Fa，以維持氣隙合成磁動(dòng)勢(shì)F

不變(F

=Ff+Fa)；這時(shí)勵(lì)磁電流稱為欠激的勵(lì)磁電流。如圖所示。結(jié)論：當(dāng)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流變化時(shí)，發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)發(fā)出的無功功率也將發(fā)生變化，過勵(lì)時(shí)發(fā)出感性的無功功率，欠勵(lì)時(shí)發(fā)出容性的無功功率。(2)負(fù)載運(yùn)行調(diào)節(jié)無功功率時(shí)，不改變?cè)瓌?dòng)機(jī)的輸入，有功功率將保持不變，由電磁功率表達(dá)式可得第84頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

85Pe

=3sin

U1E0Xs=3UIcos

=常數(shù)(1)正常勵(lì)磁當(dāng)If=If0時(shí)，

=0，cos

=1，Q2=0，發(fā)電機(jī)不輸出無功功率。I與U

同相，UE0j

xsII同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行即：E0sin

=常數(shù)Icos

=常數(shù)在恒定的有功功率下調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流時(shí)，電流相量I端點(diǎn)的軌跡為AB線（見下圖），電動(dòng)勢(shì)相量E0端點(diǎn)的軌跡為CD線，不同勵(lì)磁電流時(shí)的E0和I的相量端點(diǎn)在軌跡線上有不同位置。第85頁，課件共96頁，創(chuàng)作于2023年2月23三月2024山東理工大學(xué)電工電子教研室weipeiyu

制作

86(2)欠勵(lì)磁（當(dāng)If＜If0時(shí)）

If

→E0

→

。發(fā)電機(jī)輸出電容性無功功率；

If

→Q2

。(3)過