第13章 同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行(2 功角特性)

1、第十三章第十三章 同步發(fā)電機(jī)在大容量電網(wǎng)上運(yùn)行同步發(fā)電機(jī)在大容量電網(wǎng)上運(yùn)行 并聯(lián)運(yùn)行 功角特性功角特性 有功功率調(diào)節(jié) 無(wú)功功率調(diào)節(jié) 同步電機(jī)的其他運(yùn)行方式 三、隱極同步發(fā)電機(jī)的功角特性 功率流程圖 等效電路 相量圖 pcu2 電磁功率PM與勵(lì)磁系統(tǒng)的情況有關(guān)。 三、隱極同步發(fā)電機(jī)的功角特性 sa x I jr IUE 0 等效電路 raxs 0 E I 0 U 三、隱極同步發(fā)電機(jī)的功角特性 相量圖 功角 內(nèi)功率因數(shù)角 功率因數(shù)角 I a r I s x I j s ZI U 0 E 3.1 功率關(guān)系式 sinsin sinsin 0 coscos cos 2 00 2 0 22 00 2 1

2、00 00 2 ss M ss sss ss s a aM z E z UE P z U z UE P z U z E Z UE I zZ x r tg EEUU IEIErIUIP IUUIP ，則 ，則設(shè) sinsin 0 max 0 P x UE PP r s M a ，則如忽略 取實(shí)部，有功 I a r I s x I j s ZI U 0 E 3.2 功角的時(shí)空概念 在時(shí)間上：端電壓（U與與E相位基本相同相位基本相同）和 勵(lì)磁磁勢(shì)之間的相位差 在空間上：合成磁場(chǎng)軸線與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)軸線之間 夾角。 穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)， Ff和F 之間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，固定。 功角為正值時(shí)，為發(fā)電機(jī)運(yùn)行。 3.3 隱極機(jī)

3、的功角特性 sinsin max 0 P x UE PP s M 發(fā)電機(jī)運(yùn)行 電動(dòng)機(jī)運(yùn)行 過(guò)載能力kM 最大功率與額定功率之比 越大越小，則 ，則設(shè)額定功率時(shí)功角 MN N M N s NN kk x UE P sin 1 sin 0 減小xs，可減小N ，即有較大短路比，則 電機(jī)過(guò)載能力大 考慮電樞電阻后的功角特性 電樞電阻的存在，使最大功率減小 2 3.4 隱極機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性 轉(zhuǎn)矩特性與功角特性形狀相同 pp pnn z UEp P pP T s M M 1 60 2 60 2 sin 11 0 電角速度 例題13-1 【例【例13-1】QFS-300-2型汽輪發(fā)電機(jī)，型汽輪發(fā)電機(jī)，SN=3

4、53MVA，IN=11320A， UN=18000V，雙星形接法，雙星形接法,cosN=0.85（滯后），（滯后），xs*=2.26（不飽（不飽 和值），電樞電阻忽略不計(jì)和值），電樞電阻忽略不計(jì).此發(fā)電機(jī)并聯(lián)在無(wú)窮大匯流排運(yùn)行，此發(fā)電機(jī)并聯(lián)在無(wú)窮大匯流排運(yùn)行， 當(dāng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行在額定情況時(shí)。試求：當(dāng)發(fā)電機(jī)運(yùn)行在額定情況時(shí)。試求： 不飽和的空載電動(dòng)勢(shì)不飽和的空載電動(dòng)勢(shì)E0； 功角功角； 電磁功率電磁功率PM； (1) 過(guò)載能力過(guò)載能力kM。 關(guān)鍵：作出相量圖關(guān)鍵：作出相量圖 作業(yè) 思考題思考題13-2什么是同步電機(jī)的功角特性？在推導(dǎo)功角特 性時(shí)應(yīng)用了些什么假定？角的時(shí)間、空間物理意義是 什么？ 13

5、-3 區(qū)別清楚同步電機(jī)作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)和作為電動(dòng)機(jī) 運(yùn)行時(shí)的輸入功率、電磁功率和輸出功率。 作業(yè)作業(yè) 13-1設(shè)有一臺(tái)隱極式同步發(fā)電機(jī)，電樞電阻略去 不計(jì)，同步電抗的標(biāo)么值xs*=1.0端電壓U保持額定值。 試求在下列情況下空載電動(dòng)勢(shì)的標(biāo)么值和電壓調(diào)整率。 (1)額定值負(fù)載電流，功率因數(shù)為1時(shí)； (2) 90額定負(fù)載電流，功率因數(shù)為0.85（滯后）時(shí)； (3) 90額定負(fù)載電流，功率因數(shù)為0.85（超前）時(shí)。 每一種情況下的功角為多少度？ 四、凸極機(jī)的功角特性 1. 作出相量圖作出相量圖 關(guān)鍵：關(guān)鍵： 先作出先作出E0的方向的方向 cos sin 0 UExI UxI dd qq 2sin 2

6、 sin sincos coscos 2 0 qd qd d dq M xx xxU x UE UIUI UIUIPP 磁阻功率 凸機(jī)極直軸和交軸 位置的磁阻不同， 電樞磁密矢量Ba與 磁勢(shì)磁勢(shì)Fa不重合 2. 推導(dǎo)推導(dǎo) q xI j U 的方向 0 E I d I q I qqx I j dd xI j 2sin 2 sin 2 0 qd qd d xx xxU x UE P 發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī) 電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) 例13-2 注意注意：對(duì)應(yīng)最大功率的功角 與隱極電機(jī)進(jìn)行比較 計(jì)算出： 根據(jù)極值條件： 9070 0 d dP M 思考題 13-4 同步電機(jī)的內(nèi)功率與電磁功率有何關(guān) 系？ 13-7在隱極機(jī)中，定子電流和定子磁場(chǎng)不 能相互作用而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，但在凸極式電機(jī)中， 定子電流和定子磁場(chǎng)卻能相互作用而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩， 為什么？磁阻轉(zhuǎn)矩應(yīng)該看作是同步轉(zhuǎn)矩還是異 步轉(zhuǎn)矩？為什么？ 作業(yè) 13-2設(shè)有一臺(tái)凸極式同步發(fā)電機(jī)接在電網(wǎng)上運(yùn)行，電網(wǎng)電 壓保持在額定值不變。該機(jī)的同步電抗的標(biāo)么值為 xd*=1.0，xq*=0.6，電阻不計(jì)。 試求在下列情況下空載電動(dòng)勢(shì)E0的標(biāo)么