《電機技術(shù)》4.2.3 同步發(fā)電機的電磁功率和功角特性任務(wù)手冊

同步發(fā)電機的電磁功率和功角特性【任務(wù)要求】知識點技能點掌握功率方程掌握電磁功率掌握功角特性功率方程的分析與應(yīng)用電磁功率的分析與應(yīng)用會分析功角特性的物理意義重點難點功角特性功角特性【任務(wù)清單】任務(wù)1：功率方程1、功率流程圖同步發(fā)電機的功率流程如圖所示，原動機輸入機械能，扣除機械損耗、鐵耗、附加銅耗即為同步發(fā)電機通過氣隙磁場從轉(zhuǎn)子傳遞給定子的電磁功率，再扣除定子銅耗即為從發(fā)電機三相繞組端輸出的電能。2、功率平衡方程功率平衡方程為：從轉(zhuǎn)子方向通過氣隙合成磁場傳遞到定子的電磁功率，扣除定子銅損便得到發(fā)電機定子端輸出的電功率，即式中，，在大型同步發(fā)電機中，pCu不超過額定功率的1%，因而：任務(wù)2：電磁功率通過推導(dǎo)可以得到：1、凸極同步發(fā)電機因為對于凸極同步發(fā)電機：可得電磁功率PM：附加電磁功率是由于直軸、交軸磁阻不同引起的，它與勵磁無關(guān)，故也稱磁阻功率。2、隱極同步發(fā)電機由于隱極同步發(fā)電機的Xd=Xq=Xt，所以只有基本電磁功率，即任務(wù)3：功角特性功角特性：并聯(lián)于無窮大電網(wǎng)的同步發(fā)電機，當(dāng)電網(wǎng)電壓和頻率一定、參數(shù)（Xd,Xq,Xt）為常數(shù)、空載電動勢E0不變（即If不變）時，PM=f(δ)。1、隱極(汽輪)同步發(fā)電機的功角特性（1）電磁功率PM與δ的正弦函數(shù)sinδ成正比；（2）δ在00~900范圍內(nèi)時，隨著功角δ增大，電磁功率PM將增大；（3）δ=900時，電磁功率達(dá)到最大；（4）當(dāng)δ在900~1800范圍內(nèi)時，隨著功角δ增大電磁功率PM將減?。唬?）當(dāng)δ=1800時，電磁功率為零。（6）當(dāng)δ超過1800時，電磁功率PM為負(fù)值，這說明同步電機不向電力系統(tǒng)輸送有功功率，而是從電力系統(tǒng)吸收有功功率，同步電機運行在電動機工作狀態(tài)。(2)凸極(水輪)同步發(fā)電機的功角特性水輪發(fā)電機的功角特性分兩部分:結(jié)論:在δ<900時達(dá)到功率極限值。附加電磁功率的特點:3、兩種同步發(fā)電機功角特性的區(qū)別4、功角δ的雙重物理意義一是空載電動勢E0和端電壓U兩個時間相量之間的夾角；二是主極勵磁磁動勢Ff(Φ0)軸線和合成等效磁動勢FR(ΦR)軸線兩個空間相量之間的夾角。功角δ是研究同步發(fā)電機運行狀態(tài)的一個重要參數(shù)，它不僅決定了發(fā)電機輸出有功功率的大小，而且還反映發(fā)電機轉(zhuǎn)子的相對空間位置，通過它把同步電機的電磁關(guān)系和機械運動緊密聯(lián)系起來?！救蝿?wù)拓展】請認(rèn)真思考并回答下列問題1、什么是同步電機的功角特性？δ角有什么意義？2、有一臺汽輪發(fā)電機數(shù)據(jù)如下：SN=31250kVA，UN=10.5kV（Y接法），cosφN=0.8（滯后），定子每相同步電抗Xt=7.0Ω，而定子電阻忽略不計，此發(fā)電機并聯(lián)運行于無窮大電網(wǎng)。試求：當(dāng)發(fā)電機在額定狀態(tài)下運行時，功率角δ，電磁功率PM。3、一臺隱極三相同步發(fā)電機，定子繞組為Y聯(lián)結(jié)，UN=400V，IN=37.5A，cosΦN=0.85（滯后），xt=2.38Ω（不飽和值