同步發(fā)電機的運行特性

1、4.5 同步發(fā)電機的運行特性同步發(fā)電機的運行特性同步發(fā)電機的運行特性主要有：用以確定發(fā)電機的同步電抗及表示電機磁路飽和情況的空載特性和短路特性；用以確定發(fā)電機的電壓變化率，額定勵磁電流及表明運行性能的外特性和調整特性；以及用來研究發(fā)電機和電力系統(tǒng)并列運行時功率傳遞情況的功角特性?？蛰d特性空載特性 指發(fā)電機空載并保持額定轉速不變，空載電壓U0與勵磁電流If的關系，即n=nN , I=0時， U0=f(If)?？蛰d試驗：在空載的情況下，原動機把發(fā)電機拖動到同步轉速，并維持不變。然后增加勵磁電流If，直到空載電壓等于1.3倍額定電壓為止。上升分支：在電壓上升時記取對應的電壓U0和勵磁電流If值。下降

2、分支：逐步減小勵磁電流，記取對應的電壓U0和勵磁電流If值。因為電機有剩磁，當If減到零時，空載電壓不為零，其值即為剩磁電壓。n發(fā)電機的空載特性曲線發(fā)電機的空載特性曲線為上升和下降的兩條分支的平均值，如圖1-3中虛線所示。往往將虛線右移使之過原點，作為實用的空載特性曲線，如圖1-4中曲線1所示。n將空載特性的直線段延長后所得直線（如圖1-4中曲線2）稱為氣隙線氣隙線。U0IfIf1If0IfU0UNE0下降分支上升分支21 圖 1-3同步發(fā)電機的空載特性曲線圖 1-4同步發(fā)電機的實用空載特性曲線 1-空載特性曲線 2-氣隙線n空載特性曲線表明了電機磁路的飽和情況, 具有磁化曲線的特征。起始部分

3、是直線，鐵心未飽和；彎曲部分，表明鐵心已有不同程度的飽和；其后段，鐵心已達到深度飽和。U0IfIf1If0IfU0UNE0下降分支上升分支21 圖 1-3同步發(fā)電機的空載特性曲線圖 1-4同步發(fā)電機的實用空載特性曲線 1-空載特性曲線 2-氣隙線n在做試驗時，我們從表計反應的電壓、電流值，可以得到機組的空載勵磁電壓和電流值，若此值超過常規(guī)數值，即可能是定子鐵芯有片間短路或轉子繞組有匝間短路。短路特性短路特性：指同步發(fā)電機保持額定轉速下，定子三相繞組的出線端持續(xù)穩(wěn)態(tài)短路時，定子相電流I（即穩(wěn)態(tài)短路電流）與勵磁電流If的關系，即n=nN，U=0時，I=f(If)。三相短路試驗：先將定子三相繞組的出

4、線端短接，維持額定轉速不變，調節(jié)勵磁電流If，使定子短路電流I從零逐漸增加，直到短路電流等于 1.25倍的額定電流為止。記取對應的I和If，做出短路特性I=f(If)，如圖1-5中直線2所示。n短路特性短路特性為一條直線是因為定子繞組短路時，端電壓U=0,限制短路電流的僅是發(fā)電機的內部阻抗。由于定子繞組電阻遠小于同步電抗，所以短路電流可以認為是純感性純感性的，故電樞磁動勢是起去磁作用去磁作用的，氣隙合成磁動勢就很小，它所產生的氣隙磁通也就很小，故磁路處于不飽和狀態(tài)，所以短路特性是一條直線。21U0IUNE0E03If0IfNIfINIR圖 1-5 同 步 發(fā) 電 機 的 短 路 特 性n利用空

5、載特性和短路特性，從而可以確定同步電抗的不飽和值和短路比。同步電抗：xd=E 0/ IR ； 短路比：Kc= E 0/(IN*xd)=Ku/xd 21U0IUNE0E03If0IfNIfINIR圖 1-5 同 步 發(fā) 電 機 的 短 路 特 性短路比大，則同步電抗小，負載電流引起的端電壓的波動幅度較??； 但短路電流則較大，且發(fā)電機的靜態(tài)穩(wěn)定極限就越高。外特性外特性：指發(fā)電機在保持額定轉速不變，額定勵磁電流If和負載的功率因數不變時，發(fā)電機端電壓U與負載電流I的關系曲線，即n=nN，If=常數，功率因數 =常數時，U=f(I)。對應于不同的負載功率因數有不同的外特性，如圖所示n在感性負載cos

6、=0.8和純電阻性負載cos =1時，外特性是下降的，這兩種情況下電樞反應均為去磁作用，引起端電壓下降，n在容性負載cos（- ）=0.8時，電樞反應為助磁作用，氣隙磁通增加，端電壓U上升，外特性是上升的。調整特性調整特性：調整特性是指發(fā)電機保持額定轉速不變，端電壓和負載的功率因數恒定時，勵磁電流If與負載電流I的關系，即n=nN，U=常數，cos =常數時，If=f(I)。 對應于不同的負載功率因數有不同的調整特性，如圖所示。n對于感性和純阻性負載，為了補償負載電流所產生的電樞反應去磁作用，保持發(fā)電機端電壓U不變，必須隨負載電流I的增大相應地增大勵增電流If。因此圖中調整特性曲線是上升的，如圖中cos =0.8和cos =1的曲線所示。n對于容性負載，為了抵消電樞反應的助磁作用，保持發(fā)電機端電壓不變，必須隨負載電流的增加相應地減少勵磁電流。因此圖中調整特性曲線是下降的，如圖中cos（- ）=0.8的曲線所示。在生產實踐中，空載特性，僅用來判定空載勵磁電壓和電流與設計說明書是否相符；短路特性和空載特性并用，從而求得發(fā)電機的一些重要參數；外特性