




版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認領(lǐng)
文檔簡介
1、第四篇 同 步 電 機電機學多媒體課件系列2013.9 目 錄第十七章 同步發(fā)電機在大電網(wǎng)上運行17.1 同步發(fā)電機的并聯(lián)運行17.2 同步電機的功率、轉(zhuǎn)矩及功角特性17.3 同步發(fā)電機的有功功率調(diào)節(jié)和靜態(tài)穩(wěn)定 17.4 無功功率的調(diào)節(jié)和V形曲線17.5 同步電動機與同步補償機17.1 同步發(fā)電機的并聯(lián)運行并聯(lián)運行的優(yōu)點:無窮大電網(wǎng)或無窮大匯流排(U=const、f=const)供電,提高電網(wǎng)質(zhì)量:減少電網(wǎng)儲備容量,在電網(wǎng)內(nèi)統(tǒng)一調(diào)度發(fā)電容量可根據(jù)負荷變化改變并網(wǎng)發(fā)電機臺數(shù),提高發(fā)電廠運行經(jīng)濟性.提高用電可靠性:單機運行方式、大容量負載、故障檢修對系統(tǒng)影響小.發(fā)電機的頻率f等于電網(wǎng)的頻率f1,發(fā)
2、電機電壓幅值與電網(wǎng)電壓幅值相等,發(fā)電機的相序與電網(wǎng)的相序一致.(4)在并網(wǎng)時,發(fā)電機的電壓相角與電網(wǎng)電壓的相角相同。一、并聯(lián)運行的條件(P228)條件不滿足時產(chǎn)生的后果:電機和電網(wǎng)之間有環(huán)流,危害電機安全運行產(chǎn)生拍振電流和電壓,引起電機內(nèi)功率振蕩電機和電網(wǎng)之間有高次諧波環(huán)流,增加損耗, 溫度升高,效率降低二、并聯(lián)運行的方法 發(fā)電機為了投入并聯(lián)運行所進行的調(diào)節(jié)和操作過程,稱為整步過程.整步方法:準確整步法和自整步法1、準確整步法:發(fā)電機調(diào)整到完全合乎投入并網(wǎng)的條件,然后投入電網(wǎng)過程。 a)直接接法(燈光黑暗法) b) 交叉接法 (燈光旋轉(zhuǎn)法)a)直接接法(燈光黑暗法)若:f2f1發(fā)電機和電網(wǎng)電壓
3、向量之間便有相對運動:n=60(f2-f1)/p(a)接線圖 (b)相量圖圖17-1直接接法的接線圖和相量圖1)并車步驟:(燈光黑暗法)a、按圖接線:雙方對應相通過指示燈相接.b、檢驗雙方電壓:調(diào)節(jié)If ,使雙方電壓相等.c、檢驗相序連接是否正確:當三組燈同時明暗時,說明雙方相序相同;若現(xiàn)象為燈光旋轉(zhuǎn),說明雙方相序不同,任意對調(diào)兩相。d、在相序連接正確時,調(diào)節(jié)原動機的轉(zhuǎn)速,使發(fā)電機頻率f2接近電網(wǎng)頻率f1,雙方頻率越接近,燈光閃爍頻率越慢。e、當燈光閃爍極其緩慢時,在燈光變暗時合閘,并車完成。2)原理說明(燈光黑暗法) 在幅值及相序相同但頻率不相等時,燈兩端的兩組電壓相量以不同的角速度 旋轉(zhuǎn),
4、端點距離 、 、 為三路燈所承受的電壓,隨著兩組相量旋轉(zhuǎn)速度不同,燈電壓在02U之間作周期性變化,燈光亮暗閃爍,閃爍快慢由兩組相量的相對頻率決定。調(diào)節(jié)發(fā)電機轉(zhuǎn)速使其頻率接近電網(wǎng)頻率,燈閃爍快慢,待燈暗時,兩組相量完全重合,合上開關(guān)并網(wǎng)。b)交叉接法 (燈光旋轉(zhuǎn)法)若:f2f1發(fā)電機和電網(wǎng)電壓向量之間便有相對運動:n=60(f2-f1)/p 1)并車步驟(燈光旋轉(zhuǎn)法): a、按圖接線:其中兩相對調(diào)并通過指示燈相接 。b、檢驗雙方電壓:調(diào)節(jié)發(fā)電機If ,使雙方電壓相等.c、檢驗連接相序:當三組燈明亮發(fā)生旋轉(zhuǎn)時,說明雙方相序相同;若燈光同時明暗,任意對調(diào)兩相.d、在相序連接正確時,調(diào)節(jié)原動機的轉(zhuǎn)速,
5、使發(fā)電機頻率f2 接近電網(wǎng)頻率f1,雙方頻率越接近,燈光旋轉(zhuǎn)頻率越慢.e、當旋轉(zhuǎn)極其緩慢,在直接相燈光變暗時合閘,并車完成。優(yōu)點:此法可看出電機頻率比電網(wǎng)高還是低 在幅值及相序相同但頻率不相等時,燈兩端的兩組電壓相量以不同的角速度 旋轉(zhuǎn),端點距離 、 、 為三路燈承受的電壓.隨著兩組相量旋轉(zhuǎn)速率不同,電壓在02U之間作周期性變化,燈光亮暗旋轉(zhuǎn)。調(diào)節(jié)發(fā)電機轉(zhuǎn)速使其頻率接近電網(wǎng)頻率,燈光旋轉(zhuǎn)緩慢,待燈1熄滅,2,3同時明亮時,兩組相量完全重合,合上開關(guān)并網(wǎng)。2)原理說明(燈光旋轉(zhuǎn)法)f2f11- 2- 3并車過程燈光是旋轉(zhuǎn)的,因此稱燈光旋轉(zhuǎn)法。a)校驗發(fā)電機相序,使其與電網(wǎng)相序一至,通過限流電阻短
6、接勵磁繞組,把發(fā)電機拖到接近同步速nn1,在不加If下電樞接入電網(wǎng)。b)電樞接入電網(wǎng)后轉(zhuǎn)子立即加勵磁If,發(fā)電機的轉(zhuǎn)子即被自動牽入同步。2自整步法并網(wǎng)步驟:準確整步法的優(yōu)點:投入瞬間電網(wǎng)和電機沒有沖擊 缺點:整步過程比較復雜費時。自整步法的合閘瞬間必須注意: 勵磁繞組必須通過一限流電阻短接起來。因為勵磁繞組如果開路,將在其中感應出危險的高電壓;勵磁繞組如果直接短路,將在定、轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生很大的沖擊電流.自整步法的 優(yōu)點:簡單、迅速 缺點:合閘時沖擊電流大 一、同步電機的電磁功率和電磁轉(zhuǎn)矩17.2同步電機的功率、轉(zhuǎn)矩及功角特性發(fā)電機:|P2|PM|輸入功率P1 電磁功率PM機械損耗pmec 定子
7、銅損Pcua鐵損PFe 輸出功率P2附加損耗Pad圖17-6 同步發(fā)電機的功率流程圖1功率表達式a隱極式同步發(fā)電機 忽略電樞電阻raIqIdb凸極式同步電機 可以求得電樞電流為: 二、同步電機的功角特性 PM=f()1隱極式同步發(fā)電機的功角特性由隱極式同步發(fā)電機的電壓方程:以 為參考軸,則有 代入功率表達式得:由 得:由 得: 對于發(fā)電機而言,輸出功率即為端點功率,故應采用式: 對于電動機而言,軸上機械功率即為從定子方通過氣隙合成磁場傳遞到轉(zhuǎn)子方的電功率,故應采用式: 如電樞電阻 略去不計,則, , 上兩式便化為: 以發(fā)電機慣例分析:如取發(fā)電機的 和 為正值,則電動機的 和 均應為負值。 定義
8、:功率或電磁功率和功角之間的函數(shù)關(guān)系PM=f()稱為同步電機的功角特性。PM 稱為同步功率;當忽略電樞電阻ra,則:當功角 =900 時,電磁功率達到最大值:發(fā)電機電動機PMa)轉(zhuǎn)矩特性 T = f()b)過載能力:最大功率與額定功率之比電磁轉(zhuǎn)矩為:同步電機 不變,T= f()變化曲線與PM= f()相同1)N 越小,過載能力越強。2)由相量圖可見:XsN功角kM(或 kk=Co/Xs)四電樞電阻ra對功角特性 PM=f()的影響發(fā)電機:電動機:坐標原點由o o點坐標原點由o o點 Pmax,減小 ,|max|0作同步機發(fā)電機運行; 當 滯后于 時,P0,即P1-P0 = PM0 發(fā)電機對電網(wǎng)
9、輸出電功率P2(有功). 因此,要改變發(fā)電機有功電功率P2輸出,必須相應改變原動機輸入機械功率P1。 1.物理過程: 同步發(fā)電機輸出功率的大小及穩(wěn)定運行問題,都和功角是緊密相連的。當略 和 時,數(shù)值上 a)空載時: P1=P0 PM=0 =0 此時 與此同時 重合轉(zhuǎn)子不再加速, 這時 與 在空間相差 位移角,在空間以同步速旋轉(zhuǎn)。b)負載時:調(diào)節(jié)原動機P1 ( T1 ), T1T0 電機轉(zhuǎn)子加速n 使 超前氣隙磁場 一個位移角 PM 0輸出有功功率P2 。經(jīng)過幾次振蕩后,當T1=Tm+T0時,發(fā)電機便達到了一個新的平衡狀態(tài),由此可見,要調(diào)節(jié)并網(wǎng)發(fā)電機輸出功率P2只要調(diào)節(jié)機械輸入P1,這時發(fā)電機內(nèi)
10、部自行改變 位移角,相應地改變 PM 和 P2 ,達到的新的平衡。 d) 假使連續(xù)不斷增加發(fā)電機輸入功率P1,當900 時,由功角特性PM=f()可見,PM 隨的增大反而減小,P1-PM-P00 使n i PM 功率不能保持平衡,電機不能穩(wěn)定運行.2穩(wěn)定區(qū)與不穩(wěn)定區(qū)發(fā)電機:0/2 為穩(wěn)定區(qū)/2 為不穩(wěn)定區(qū)電動機:-/20為穩(wěn)定區(qū),- /2 PssU2U3)分析1:U1 U2 因故電網(wǎng)電壓跌落,曲線1 曲線2,由于機械慣性,功角不能突變,工作a b點。顯然 ,轉(zhuǎn)子沿曲線2加速到c點,雖然此瞬間 ,但這時轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速高于同步轉(zhuǎn)速,由于轉(zhuǎn)子動能的作用仍繼續(xù)加速到d;這時 ,轉(zhuǎn)子減速,功角減小,運行點自d
11、點向c點移動。由于c點轉(zhuǎn)速已低于同步轉(zhuǎn)速,系統(tǒng)仍不會穩(wěn)定,此理類推,發(fā)電機將在c點經(jīng)過數(shù)減幅振蕩,最后才穩(wěn)定在c點。上述過程中轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和功角的變化情況,如曲線I所示。分析2(U1 U3):電網(wǎng)電壓下降很大,曲線1 曲線3,降壓瞬間,工作點將移到曲線3上的b點,當位移角自點 經(jīng)過 點時,轉(zhuǎn)子由于動能作用將越過f點到達點 ,而越過f點后,電磁功率變小, ,轉(zhuǎn)子又將加速,工作點不可能再返回到 點,轉(zhuǎn)子將繼續(xù)加速導致發(fā)電機失去同步。這個過程轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和功角變化情況,如曲線II所示。不穩(wěn)定產(chǎn)生后果: 由于電網(wǎng)與單機頻率不同,引起電樞產(chǎn)生 很大沖擊電流。 由于輸入輸出不平衡,多余功率可能引起 轉(zhuǎn)子超速,發(fā)電
12、機損壞。措施:改變勵磁來保證靜態(tài)穩(wěn)定(這將在無 功調(diào)節(jié)中討論) 當輸出有功功率不變,即P2=const時,調(diào)節(jié)勵磁電流If 調(diào)節(jié)無功功率jI3xsmmqIcosqInUdqE0 sindjIxsqI1I2nUI3jI4xsdjI2xsjI1xsE0E03I4E04E02E01nmnm17-19 同步發(fā)電機P2不變時,調(diào)節(jié)勵磁電流If的向量圖17-4 無功功率調(diào)節(jié)和V形曲線=90 1、正常勵磁If1:I1與U同相,即cos=1P20、Q=0 Ia=I1為最小值;只發(fā)出有功率;與電網(wǎng)沒有無功交換.2、過勵(增加勵磁電流If2 If1):E0E02E01;cosI1 向電網(wǎng)發(fā)出有功功率和感性無功功率
13、.*If E0 Q(感) 電機穩(wěn)定度增加,感性無功的輸出時受激磁電流和電樞電流的限制.=903、欠勵(減小勵磁電流If2 If1):E0E03 E01, cosI1 向電網(wǎng)發(fā)出有功功率和容性無功功率.* If=90失去穩(wěn)定增加容性無功輸出時受電樞電流和穩(wěn)定性的限制結(jié)論:發(fā)電機與大電網(wǎng)并聯(lián)運行時,調(diào)節(jié)If的大小,就可以改變發(fā)電機輸出無功功率的大小和性質(zhì)。增大勵磁電流,發(fā)電機處于過勵時,向電網(wǎng)輸出感性無功;減少勵磁電流,發(fā)電機處于欠勵時,向電網(wǎng)輸出容性無功。=90 coscos4、同步發(fā)電機的V型曲線在P2=const時,Ia=f(If)的關(guān)系曲線曲線最低點:Ia最小,cos=1,正常勵磁IfIf
14、1,過勵狀態(tài)IfIf1,欠勵狀態(tài)。存在穩(wěn)定極限P2曲線上移1)P2Q2)P2不變,If Q; IfPmaxPss5、總結(jié) a)調(diào)節(jié)輸入功率P1 ,可改變輸出有功P2和無功Q 。 b)若只要改變輸出有功P2 ,而無功Q不變,則必須在改變輸入功率P1的同時,適當調(diào)節(jié)勵磁電流If. c) 改變同步電機的無功輸出,只要改變勵磁電流If ,無需改變輸入功率P1 。即:調(diào)節(jié)If,只會引起Q的改變,而不會改變有功P2 ,此時E0和功角都發(fā)生變化。P2PM例17-2:一臺汽輪發(fā)電機在額定運行情況下的功率因數(shù)為0.8(滯后),忽略電樞電阻ra,同步電抗的標幺值xs*=1.0,該發(fā)電機并聯(lián)在無窮大電網(wǎng)上,(1)試
15、求當該機供給90%額定電流且有額定功率因數(shù)時,輸出的有功功率和無功功率。這時的空載電勢E0和功角為多少? 電流有功分量:電流無功分量:(2)如調(diào)節(jié)原動機的輸入功率,使該機輸出的有功功率達到額定運行時的110%,勵磁電流保持不變,這時的功角角為多少度?該機輸出的無功功率將如何變化?如欲保持無功功率不變,試求空載電勢E0和功角的數(shù)值。代入功角特性表達式:如要保持輸出的無功功率不變,則應有:即應把空載電勢增加到1.77,此時為29.8 發(fā)電機電流的無功分量由原來的0.54下降到0.454,輸出的感性無功功率也成正比下降,(3)如保持原動機的輸入功率不變,并調(diào)節(jié)勵磁,使它輸出的感性無功功率為額定時的1
16、10%,試求此時空載電勢E0和功角的數(shù)值。由于原動機的輸入功率不變,所以由于無功功率為額定時的110% ,所以即電流無功分量:空載電勢增加到1.81,此時為23.517-5 同步電動機與同步補償機一、同步電動機的運行分析同步電機三種運行方式同步電動機同步補償機同步發(fā)電機 同步電動機的優(yōu)點:轉(zhuǎn)速與負載大小無關(guān),功率因數(shù)可調(diào)。運行狀態(tài)分析:當-/2/2時, Ff1超前Fa時,為發(fā)電機運行狀態(tài)當/2900即cos0; 電機從電網(wǎng)吸收有功功率.過勵時,直軸去磁電樞反應 欠勵時,直軸助磁電樞反應 E0滯后U,位移角0, 即:氣隙磁場超前轉(zhuǎn)子磁場隱機同步電動機相量圖欠勵狀態(tài)b)電動機慣例: 為電網(wǎng)流向電動
17、機的電流 2結(jié)論:a)調(diào)節(jié)同步電動機的If ,可以改變輸入電流的功率因數(shù)。b)與異步電動機的區(qū)別:異步電機沒有直流勵磁,它所需的勵磁均由交流電供給,故異步電動機的功率因數(shù)總是滯后的。c)同步電動機的優(yōu)點:功率因數(shù)可以調(diào)節(jié),把過勵的同步電動機接在電網(wǎng)上,向電網(wǎng)輸送感性無功,改善電網(wǎng)的功率因數(shù)。3電動機的轉(zhuǎn)矩(可能存在的轉(zhuǎn)矩)(不講)異步轉(zhuǎn)矩:當空氣隙磁場與轉(zhuǎn)子間存在相對運動時,產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩(只存在于過渡過程;正常運行時,s=0,不產(chǎn)生異步轉(zhuǎn)矩).同步轉(zhuǎn)矩:由直流勵磁的轉(zhuǎn)子磁場與定子磁場相互作用產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩(大小與sin成正比)磁阻轉(zhuǎn)矩(凸極極):由于xqxd而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩二、同步電動機的起動1
18、.同步電動機無法自行起動。同步機僅在同步運行時才能產(chǎn)生恒定的電磁轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)子靜止時受交替變化的轉(zhuǎn)矩,平均轉(zhuǎn)矩為零,同步電動機無法自行起動。過半周期1/100sf=50Hzb輔助電動機拖動起動法c 變頻起動法 輔助電動機拖動至接近同步速,用自整步法投入電網(wǎng) 極低頻起動,逐步提高電源頻率,直到額定頻率為止a異步起動法 借助磁極表面上裝阻尼繞組(起動繞組)2.同步電動機的起動法: 3異步起動法 借助磁極表面上阻尼繞組(起動繞組)起動步驟:a)轉(zhuǎn)子勵磁繞組通過電阻R=10Rf閉合短接;b)加三相U1產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場Fa阻尼繞組中感應電流與Fa相互作用產(chǎn)生異步轉(zhuǎn)矩n c)當 n0.95n1時,轉(zhuǎn)子加If產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁場Ff依靠Fa與Ff間相互吸引力,牽入同步速.4異步起動過程注意的問題:1)勵磁繞組不允許開路,否則會產(chǎn)生高壓。2)勵磁繞組不允許直接短路,否則勵磁繞組(相
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 2024年中國佛教協(xié)會和中國佛學院招聘筆試真題
- 包倉庫合同范本
- 保溫棉合同范本
- 2024年清遠市英德市市區(qū)學校選調(diào)教師考試真題
- 鄉(xiāng)下老宅轉(zhuǎn)讓合同范本
- 包山正規(guī)合同范本
- 《三、應用設計模板》教學設計 -2024-2025學年初中信息技術(shù)人教版七年級上冊
- 三層樓房施工合同范本
- Unit 8 Lesson 46 教學設計 - 2024-2025學年冀教版英語八年級下冊
- 第2單元 單元備課說明2024-2025學年新教材七年級語文上冊同步教學設計(統(tǒng)編版2024)河北專版
- 電梯維護保養(yǎng)規(guī)則(TSG T5002-2017)
- 義務教育數(shù)學課程標準(2022年版)解讀與案例分析
- 體育概論課外體育活動
- 招商代理及商業(yè)運營服務 投標方案(技術(shù)方案)
- 屋頂拆除方案
- 如何避免時間浪費
- 小學數(shù)學六年級解方程練習600題及答案
- IP地址介紹和子網(wǎng)劃分
- 架空絕緣配電線路設計規(guī)范
- 2023-2024學年北京重點大學附屬實驗中學八年級(下)開學數(shù)學試卷(含解析)
- 2024年新青島版(六三制)六年級下冊科學全冊知識點
評論
0/150
提交評論