電機(jī)學(xué)課件--同步電機(jī).ppt

1、第九章同步電機(jī)的基本工作原理與結(jié)構(gòu),同步電機(jī)是交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)的一種,因其轉(zhuǎn)速恒等于同步速時得名。同步電機(jī)主要用作發(fā)電機(jī)，也可用作電動機(jī)和調(diào)相機(jī)。,第十章同步電機(jī)的運(yùn)行原理,第十一章同步電機(jī)的三相突然短路和異常運(yùn)行,第九章 同步電機(jī)的基本工作原理與結(jié)構(gòu),第二節(jié) 同步電機(jī)的基本工作原理及其分類,第一節(jié) 汽輪同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu),第三節(jié) 三相同步電機(jī)的型號和額定值,思考題與習(xí)題,以汽輪發(fā)電機(jī)為例:,第一節(jié) 汽輪同步電機(jī)的基本結(jié)構(gòu),返回,返回,1、汽輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu) （1）定子鐵心,返回,1、汽輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu) （2）定子繞組,返回,1、汽輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu),返回,2、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu),(1)立式水輪發(fā)電機(jī),(2)臥式水

2、輪發(fā)電機(jī),2、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu),(3)燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī),2、水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu),(4)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),10000kW水輪機(jī)轉(zhuǎn)子,1.發(fā)電環(huán)節(jié)各種電機(jī),引進(jìn)600MW汽輪發(fā)電機(jī),國產(chǎn)300MW汽輪發(fā)電機(jī),國產(chǎn)200MW汽輪發(fā)電機(jī)定子,國產(chǎn)200MW汽輪發(fā)電機(jī)定子鐵心,現(xiàn)場運(yùn)行的水輪發(fā)電機(jī),第二節(jié) 同步電機(jī)的基本工作原理及其分類,一、三相同步發(fā)電機(jī)的基本工作原理,大?。?頻率：,勵磁繞組通入直流電流后建立恒定磁場，原動機(jī)拖動轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速 旋轉(zhuǎn)時，其磁場切割定子繞組而感應(yīng)交流電動勢,相序：由轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向決定。,波形：由 可知，波形取決于 的空間分布。,三相同步發(fā)電機(jī)的物理過程可用圖示表示,二、同步電機(jī)的分類,按

3、運(yùn)行方式，同步電機(jī)分發(fā)電機(jī)、電動機(jī)和調(diào)相機(jī)。,按結(jié)構(gòu)型式，同步電機(jī)分旋轉(zhuǎn)電樞式和旋轉(zhuǎn)磁極式。,旋轉(zhuǎn)磁極式同步電機(jī)按磁極形狀，又分隱極式和凸極式兩種。,按原動機(jī)類別,同步電機(jī)分為汽輪發(fā)電機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)和柴油發(fā)電機(jī)等。,汽輪發(fā)電機(jī)一般作成隱極式，現(xiàn)代汽輪發(fā)電機(jī)均為2極，轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分鐘，水輪發(fā)電機(jī)采用凸極式，極數(shù)多，轉(zhuǎn)速低。,同步電動機(jī)、柴油發(fā)電機(jī)和調(diào)相機(jī)一般作成凸極式。,按冷卻介質(zhì)和冷卻方式分，有空外冷、氫冷、水內(nèi)冷,第三節(jié) 同步電機(jī)的型號和額定值,一、型號,發(fā)電機(jī)型號表示該發(fā)電機(jī)的類型和特點(diǎn),QFQS-200-2表示定子繞組水內(nèi)冷、轉(zhuǎn)子繞組氫內(nèi)冷、鐵心氫冷的二極汽輪發(fā)電機(jī)，容量為200M

4、W。,854/210-40表示立式同步水輪發(fā)電機(jī)，定子鐵心外徑為854cm，定子鐵心長度為210cm，有40個磁極。,對同步發(fā)電機(jī)額定值之間關(guān)系為：,額定運(yùn)行時加在三相定子繞組上的線電壓。,指電機(jī)額定運(yùn)行時，輸出功率的保證值。同步發(fā)電機(jī)是指輸出的額定視在功率或有功功率，單位是KVA或KW。電動機(jī)額定容量是指額定條件下轉(zhuǎn)軸上輸出的機(jī)械功率，單位是KW。調(diào)相機(jī)用KVA或Kvar表示。,在額定運(yùn)行狀態(tài)下三相定子繞組的線電流.,二、額定值,第一節(jié)同步發(fā)電機(jī)的電樞反應(yīng),第二節(jié)同步發(fā)電機(jī)的電動勢方程和相量圖,第四節(jié)同步發(fā)電機(jī)的并列,第七節(jié)同步調(diào)相機(jī)和同步電動機(jī),思考題與習(xí)題,第十章同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行原理,第

5、三節(jié)同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性,第五節(jié)同步發(fā)電機(jī)的有功功率功角特性和靜態(tài)穩(wěn)定,第六節(jié)同步發(fā)電機(jī)的無功功率功角特性和形曲線,第一節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的電樞反應(yīng),同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子由原動機(jī)拖動到同步轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)子繞組通以恒定的直流勵磁電流，定子電樞繞組開路，這種運(yùn)行狀態(tài)，稱為同步發(fā)電機(jī)的空載運(yùn)行。,一、同步發(fā)電機(jī)的空載特性,勵磁電流If單獨(dú)建立的勵磁磁動勢Ff產(chǎn)生的主、漏磁通。,主、漏磁通均隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，在氣隙中形成旋轉(zhuǎn)磁場。主磁通交鏈電樞繞組，在電樞繞組中感應(yīng)電動勢；,漏磁通不交鏈電樞繞組，不在電樞繞組中感應(yīng)電動勢，不參與定、轉(zhuǎn)子之間的能量轉(zhuǎn)換.,空載時電磁關(guān)系：,空載特性：,空載電動勢 大?。?空載特性曲線：,二、

6、電樞反應(yīng),電樞反應(yīng):電機(jī)帶上負(fù)載后，電樞磁動勢的基波在氣隙中使氣隙 磁通的大小及位置均發(fā)生變化, 這種影響稱為電樞反應(yīng).,電樞反應(yīng)的性質(zhì)，取決于電樞磁動勢基波 和勵磁磁動勢基波 之間的相對位置，即與空載電動勢 和電樞電流 之間的夾角 有關(guān).,勵磁磁勢和電樞磁勢的區(qū)別,準(zhǔn)備工作,1.三個角,1)內(nèi)功率因數(shù)角,是 與 之間的時間相位角,與電機(jī)參數(shù)及負(fù)載有關(guān).,2)外功率因數(shù)角,是 與 之間的時間相位角,與負(fù)載有關(guān).,3)功率角(功角),是 與 之間的時間相位角.,三個角之間的關(guān)系為,2.四個軸,直軸(縱軸、d軸）：主磁極軸線位置。,交軸（橫軸、q軸）： 與直軸成900電角度的位置。,相軸： 每相繞

7、組的軸線位置。,時軸： 時間相量在其上投影可得到時間量的瞬時值。,1. 時的電樞反應(yīng),電樞反應(yīng)性質(zhì)： 交軸電樞反應(yīng),空載電動勢 和電樞電流 同相位.,2. 時的電樞反應(yīng),空載電動勢 超前電樞電流,3. 時的電樞反應(yīng),空載電動勢 滯后電樞電流,空載電動勢 超前電樞電流 角,4. 的電樞反應(yīng),此種情況下,-直軸分量 -交軸分量,-直軸分量電流產(chǎn)生的合成磁動勢 -交軸分量電流產(chǎn)生的合成磁動勢,一般情況下的電樞反應(yīng)（總結(jié)）,三、電磁轉(zhuǎn)矩,同步發(fā)電機(jī)帶上負(fù)載后，電樞電流建立電樞反應(yīng)磁場，它與勵磁電流作用產(chǎn)生電磁力，在某些情況下形成電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。,輸出的有功功率越大，有功分量電流就越大，交軸

8、電樞反應(yīng)越強(qiáng)，電磁轉(zhuǎn)矩越大，為了保持電機(jī)的轉(zhuǎn)速不變，要求原動機(jī)輸入更大的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)有功功率。,1.有功電流產(chǎn)生電磁力,形成電磁轉(zhuǎn)矩,當(dāng)發(fā)電機(jī)帶有功負(fù)載(阻性負(fù)載)時,可以近似認(rèn)為,即，電樞繞組流過有功電流時,產(chǎn)生交軸電樞反應(yīng)磁場。勵磁繞組載流體在該磁場作用產(chǎn)生電磁力，并形成制動性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩。,2.無功電流產(chǎn)生電磁力但不形成轉(zhuǎn)矩,說明發(fā)電機(jī)帶感性(或容性)無功負(fù)載時,不需要原動機(jī)增加能量。,但是直軸去磁（或助磁）電樞反應(yīng)對氣隙磁場有去磁（或助磁）作用，致使發(fā)電機(jī)端電壓下降（或上升）。為維持電壓恒定，勵磁電流需要相應(yīng)增加（或減小）調(diào)節(jié)無功功率。,發(fā)電機(jī)帶電感或電容負(fù)載(無功負(fù)載)時,可以認(rèn)為,

9、產(chǎn)生直軸去磁(或助磁)電樞反應(yīng)磁場。勵磁繞組載流體在該磁場作用產(chǎn)生電磁力，但不形成電磁轉(zhuǎn)矩。,第二節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的電動勢方程和相量圖,一、同步電抗,由于定子漏磁通的路徑主要是氣隙，磁路不飽和，所以漏抗為常數(shù)。,不考慮磁路飽和時,各電動勢與其對應(yīng)的電流成正比,即有,對應(yīng) 的直軸電樞反應(yīng)電抗,對應(yīng) 的交軸電樞反應(yīng)電抗,對應(yīng) 的漏電抗,對于凸極同步電機(jī),由于直軸氣隙比交軸氣隙小，直軸磁阻比交軸磁阻小，所以有,對隱極同步電機(jī)，由于氣隙均勻，交、直軸的磁阻大小相等，即認(rèn)為,電樞反應(yīng)電抗為三相對稱電樞電流產(chǎn)生合成的電樞反應(yīng)磁場感應(yīng)于一相的電樞電動勢與其對應(yīng)的相電流的比值，它綜合反映三相對稱電流產(chǎn)生的合成電

10、樞反應(yīng)磁場對定子一相的影響。,隱極發(fā)電機(jī)對應(yīng) 的電樞反應(yīng)電抗,當(dāng)三相對稱電流流過電樞繞組時，產(chǎn)生電樞反應(yīng)磁通和漏磁通，分別在電樞繞組中感應(yīng)電樞反應(yīng)電動勢和漏感電動勢。,對隱極電機(jī)，全部電動勢為,稱為隱極電機(jī)的同步電抗，是電樞反應(yīng)電抗和漏抗之和。同步發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時，磁路略呈飽和，磁路越飽和，所對應(yīng)的電抗越小。,對凸極電機(jī),分別稱為直軸和交軸同步電抗。,直軸磁路的氣隙較小，應(yīng)當(dāng)考慮鐵心飽和的影響，因而 具有飽和值和不飽和值之分；而交軸磁路氣隙較大，可認(rèn)為 只有非飽和值，為常量。,同步電抗是同步電機(jī)的一個重要參數(shù)，它是表征同步發(fā)電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時電樞反應(yīng)磁場和電樞漏磁場對電樞電路作用的一個綜合參數(shù)。同

11、步電抗的大小直接影響同步發(fā)電機(jī)端電壓隨負(fù)載波動的程度和在大電網(wǎng)運(yùn)行時的穩(wěn)定性，也影響同步發(fā)電機(jī)短路電流大小。,一、凸極同步發(fā)電機(jī)的電動勢方程和相量圖,若正方向按圖規(guī)定，則有,代入,得到凸極發(fā)電機(jī)的電動勢方程,或,注意：方程式中的電壓、電動勢和電流均為相值。,凸極同步發(fā)電機(jī)的相量圖作圖步驟,若內(nèi)功率因數(shù)角不知，可從以下公式求取,二、隱極同步發(fā)電機(jī)的電動勢方程、等效電路和相量圖,電磁關(guān)系：,電動勢平衡方程,或,代入,可得到隱極發(fā)電機(jī)的電動勢方程,根據(jù)電動勢方程，可以作出隱極發(fā)電機(jī)的等效電路和相量圖,等效電路,根據(jù)相量圖可求出,相量圖,由相量圖可知,第三節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性,一、空載特性,定義：

12、,空載特性是發(fā)電機(jī)的基本特性之一。它一方面表征了磁路的飽和情況，另一方面把它和短路特性、零功率因數(shù)負(fù)載特性配合，可確定電機(jī)的基本參數(shù)、額定勵磁電流和電壓變化率等。,實(shí)際生產(chǎn)中，它還可以檢查三相電樞繞組的對稱性、匝間短路、判斷勵磁繞組有無故障等。,二、短路特性,定義：,短路時的等效電路,1.短路特性,2.同步電抗的求取,根據(jù)公式,求xd不飽和值時,首先給定一勵磁電流If，在空載特性的不飽和段或氣隙線上確定對應(yīng)If的E0值，然后在短路特性曲線上確定對應(yīng)If的短路電流Ik的值,則,求取xd飽和值時，首先在空載特性上取對應(yīng)額定電壓UN的勵磁電流If0，再從短路特性上取出對應(yīng)If0的短路電流Ik，則,交

13、軸同步電抗,三、外特性,定義：,外特性曲線,當(dāng)發(fā)電機(jī)帶阻性和感性負(fù)載時，外特性是下降的，原因是電樞反應(yīng)的去磁作用和電樞漏阻抗產(chǎn)生了電壓降；帶容性負(fù)載時且（發(fā)電機(jī)負(fù)載的容抗大于同步電抗）時，外特性是上升的，原因是電樞反應(yīng)的助磁作用和容性電流在漏抗上的壓降。,為了在不同功率因數(shù)下時能得到額定電壓，感性負(fù)載時要增大勵磁電流，容性負(fù)載時應(yīng)減小勵磁電流。,四、調(diào)節(jié)特性,定義：,調(diào)整特性曲線,在感性和阻性負(fù)載時，隨著負(fù)載電流的增加，必須增加勵磁電流，補(bǔ)償電樞反應(yīng)的去磁作用和漏阻抗壓降，保持端電壓恒定；對容性負(fù)載，隨著負(fù)載電流的增加，必須減小勵磁電流。,在功率因數(shù)一定情況下,根據(jù)調(diào)整特性曲線,可確定在負(fù)載變

14、化范圍內(nèi),維持電壓不變所需的勵磁電流的變化范圍。運(yùn)行人員可利用調(diào)整特性曲線,使系統(tǒng)中無功功率的分配更合理一些。,并聯(lián)運(yùn)行的含義,第四節(jié) 同步電機(jī)的并列,1、提高供電的可靠性； 2、提高供電的經(jīng)濟(jì)性； 3、提高電能的質(zhì)量。,無窮大電網(wǎng)的含義,將兩臺或更多臺發(fā)電機(jī)分別接在電力系統(tǒng)對應(yīng)母線上，或通過變壓器、輸電線接在電力系統(tǒng)的公共母線上，共同向負(fù)荷供電.,并聯(lián)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn),并列方法,1.準(zhǔn)同步法 2.自同步法,一、準(zhǔn)同步法,1.待并發(fā)電機(jī)的電壓與電網(wǎng)電壓大小相等； 2.待并發(fā)電機(jī)電壓相位與電網(wǎng)電壓相位相同； 3.待并發(fā)電機(jī)電壓頻率與電網(wǎng)電壓頻率相同； 4.待并發(fā)電機(jī)的相序與電網(wǎng)的相序相同。,上述條件（

15、4）一般在安裝發(fā)電機(jī)時，根據(jù)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)向確定了發(fā)電機(jī)的相序而滿足，因此運(yùn)行人員在并列時只需調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)使其滿足其它三個條件即可。,不滿足任一條件的并列稱為非同步并列，將對電機(jī)產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。,準(zhǔn)同步并列必須滿足的條件,某一條件不滿足時對電機(jī)的影響,1、電機(jī)和電網(wǎng)之間有環(huán)流，定子繞組端部受力變形。,2、產(chǎn)生拍振電流和電壓，引起電機(jī)內(nèi)功率振蕩。,3、電機(jī)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。,4、電網(wǎng)和電機(jī)之間存在巨大的電位差而產(chǎn)生無法消除的環(huán)流，危害電機(jī)安全運(yùn)行。,1. 電壓大小不等,此時,S兩端有電位差,在電位差的作用下發(fā)電機(jī)產(chǎn)生沖擊電流，即,沖擊電流為無功分量，不會加重原動機(jī)

16、的負(fù)擔(dān)，但會在電樞繞組中產(chǎn)生很大的沖擊力，使電樞繞組端部受沖擊力的作用而變形。,由于xd 很小，所以即使U不大，沖擊電流也會很大,2. 相位不同,此時,ab兩端有電位差,電位差可達(dá)發(fā)電機(jī)電壓的兩倍，若此時并列，會產(chǎn)生很大的沖擊電流，發(fā)電機(jī)會因遭受巨大的沖擊力而損壞。,沖擊電流的影響,1)電樞繞組端部受力變形;,2)轉(zhuǎn)軸上受沖擊轉(zhuǎn)矩的作用,使機(jī)軸扭曲變形;,3)電樞繞組發(fā)熱.,3. 頻率不同,轉(zhuǎn)軸上時而產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩、時而產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，結(jié)果是電機(jī)振動。,拍振電流使電樞繞組端部受力變形，使電樞繞組發(fā)熱。,頻率差過大電機(jī)不能并列；頻率差較小時，靠自整步作用，可以把發(fā)電機(jī)拉入同步。,并發(fā)電機(jī)頻率略高于電

17、網(wǎng)頻率時,并發(fā)電機(jī)頻率略低于電網(wǎng)頻率時,沖擊電流的有功分量與電壓同相位,表明發(fā)電機(jī)向電網(wǎng)發(fā)出有功功率,并對轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生制動性質(zhì)轉(zhuǎn)矩，電機(jī)減速，頻率下降，直至,沖擊電流的有功分量與電壓反相位,表明發(fā)電機(jī)從電網(wǎng)吸收有功功率,并對轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生驅(qū)動性質(zhì)轉(zhuǎn)矩，電機(jī)加速，頻率上升，直至,4. 相序不同,發(fā)電機(jī)實(shí)際并列時，除了相序必須一致外，其它條件允許有一定的偏差，如U不超過10%，相位差不超過10%，頻率偏差不超過0.2%0.5%（0.10.25Hz)。,二、自同期法,相序正確前提下，起動未加勵磁的發(fā)電機(jī)，當(dāng)其轉(zhuǎn)速接近同步速時，合上同步開關(guān)，將發(fā)電機(jī)并網(wǎng)，然后加上發(fā)電機(jī)勵磁將發(fā)電機(jī)牽入同步。并網(wǎng)前，勵磁繞組需經(jīng)

18、限流電阻閉合。并列時會較大有沖擊電流和轉(zhuǎn)矩,一般用于緊急狀態(tài)下的并列操作.,相序不同的發(fā)電機(jī)不能并列，因?yàn)榇藭r 和 恒差 ， 恒等于 ，它將產(chǎn)巨大的沖擊電流危害電機(jī)及系統(tǒng)。,第五節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的有功功角特性和靜態(tài)穩(wěn)定,一、有功功率平衡,可得轉(zhuǎn)矩平衡方程為,或,上式說明，電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行時，驅(qū)動性質(zhì)的原動機(jī)轉(zhuǎn)矩與制動性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩和空載轉(zhuǎn)矩之和平衡。,在 兩邊除以,二、有功功率功角特性,并聯(lián)于無窮大電網(wǎng)的同步發(fā)電機(jī)，當(dāng)電網(wǎng)電壓和頻率一定、參數(shù)（ )為常數(shù)、空載電動勢 不變（即 不變）時， 為有功功率功角特性。,凸極電機(jī)：,隱極電機(jī),為了分析方便，假定,1）發(fā)電機(jī)并聯(lián)于無窮大電網(wǎng)；2）發(fā)電機(jī)磁路不飽和

19、；3）忽略電樞繞組電阻。,根據(jù)發(fā)電機(jī)的相量圖，可以推導(dǎo)得發(fā)電機(jī)的有功功率功角特性,水輪發(fā)電機(jī)的有功功率功角特性分兩部分:,附加電磁功率的特點(diǎn):,-基本電磁功率,-附加電磁功率,汽輪發(fā)電機(jī)的功角特性曲線,汽輪發(fā)電機(jī)的有功功率功角特性的特點(diǎn),功角的雙重物理意義,1、是電動勢 和電壓 間的時間相位角;,或稱是勵磁磁動勢 和合成磁動勢 間的空間夾角。,2、是感應(yīng)電動勢 的主磁通和產(chǎn)生電壓 的定子等效合成磁通之間的夾角。,用圖示功角的雙重物理意義,因有原動機(jī)的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩克服定子合成磁極的制動轉(zhuǎn)矩而作功,實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換,將由原動機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔茌敵觥?功角是研究同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的一個重要參數(shù)，它

20、不僅決定發(fā)電機(jī)輸出有功功率的大小，而且還反映發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的相對空間位置，它把同步電機(jī)的電磁關(guān)系和機(jī)械運(yùn)動緊密聯(lián)系起來。,三、有功功率調(diào)節(jié),發(fā)電機(jī)空載運(yùn)行時，原動機(jī)輸入的功率用來平衡各種損耗，此時 ，定、轉(zhuǎn)子磁極軸線重合，它們之間只有徑向力而無切向力，所以 ，在功角特性的0點(diǎn)上。,可見，并聯(lián)于無窮大電網(wǎng)的同步發(fā)電機(jī)要調(diào)節(jié)有功功率輸出，只需調(diào)節(jié)原動轉(zhuǎn)矩。在功率極限角范圍內(nèi)，輸入轉(zhuǎn)矩越大，有功功率輸出就越大。,四、靜態(tài)穩(wěn)定的概念,靜態(tài)穩(wěn)定：指并聯(lián)在電網(wǎng)上穩(wěn)定運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)，當(dāng)受電網(wǎng)或原動機(jī)方面某些微小擾動時，能在這種干擾消失后，繼續(xù)保持原來穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)的能力。,在a點(diǎn)運(yùn)行時電機(jī)具有靜態(tài)穩(wěn)定的能力。,

21、若干擾使功角增大到a點(diǎn),干擾使功角減小時，有同樣結(jié)論。所以a點(diǎn)稱為穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。,而b點(diǎn)為不穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)，分析略。,Pem和Tem增大，迫使電機(jī)減速，功角變小，電機(jī)回到a點(diǎn)。,靜態(tài)穩(wěn)定的判據(jù)：比整步功率(kW/rad),對汽輪發(fā)電機(jī)，比整步功率為,在電機(jī)穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)， 越大，電機(jī)穩(wěn)定性越好。,對水輪發(fā)電機(jī)，比整步功率為,五、過載能力,汽輪發(fā)電機(jī)的過載能力,最大電磁功率與額定功率的比值稱為過載能力。,過載能力越大，電機(jī)的穩(wěn)定性越好。過載能力是表達(dá)靜態(tài)穩(wěn)定的能力，不是發(fā)電機(jī)可以過載的倍數(shù)。,過載能力設(shè)計得在一點(diǎn)，是從提高穩(wěn)定觀點(diǎn)考慮的，不是從發(fā)熱觀點(diǎn)考慮的。,第六節(jié) 同步發(fā)電機(jī)的無功功率功角特性及V形曲

22、線,一、無功功率功角特性,并聯(lián)于無窮大電網(wǎng)的同步發(fā)電機(jī)當(dāng)電網(wǎng)電壓和頻率恒定、參數(shù)（xd、xq、xt）為常數(shù)、空載電勢E0不變（即 If 不變）時，Q=f()為無功功率功角特性。,水輪發(fā)電機(jī)無功功率的功角特性,汽輪發(fā)電機(jī)無功功率的功角特性,設(shè)發(fā)電機(jī)輸出感性無功功率時Q值為正。由相量圖可推導(dǎo)出,汽輪發(fā)電機(jī)無功功率的功角特性曲線,幾個特殊點(diǎn):,二、無功功率調(diào)節(jié),從能量守恒觀點(diǎn)看，并網(wǎng)運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)無功功率，不需調(diào)節(jié)原動機(jī)來的輸入功率，只需改變勵磁電流。,調(diào)節(jié) 前，,增大 后,調(diào)節(jié) 不影響發(fā)電機(jī)的有功功率輸出,但影響電機(jī)的穩(wěn)定性能。,調(diào)節(jié)無功時不影響有功功率的輸出,但是調(diào)節(jié)有功時影響無功功率輸出

23、.,三、相量分析,1.正常勵磁,2.過勵磁,3.欠勵磁,四、V形曲線,并聯(lián)于無窮大電網(wǎng)的同步發(fā)電機(jī)，保持有功功率不變時，表示電樞電流 和勵磁電流 的關(guān)系曲線 稱為“V”形曲線。,發(fā)電機(jī)運(yùn)行時，定子電流和勵磁電流是運(yùn)行人員主要監(jiān)視的兩個物理量，這兩個量關(guān)系到定子繞組和勵磁繞組的溫度，又牽涉到功率因數(shù)的超前或滯后以及運(yùn)行的穩(wěn)定性問題。,對于一個給定的有功功率輸出就有一條V形曲線，有功功率越大，曲線向上移，因此可是以得到一簇“V”形曲線。,V形曲線,正常勵磁,過勵磁,欠勵磁,欠勵磁“進(jìn)相”運(yùn)行,過勵磁“遲相”運(yùn)行,V形曲線的特點(diǎn),2.不穩(wěn)定區(qū)域邊緣：=900，連線向右傾斜;,1.每條曲線的最低點(diǎn),

24、,定子電流最小,且全為有功電流，這些點(diǎn)的連線向右傾斜；,3.每條曲線上的電流變化量I 為無功分量;,4.勵磁電流從零開始增大時，定子電樞電流變化規(guī)律為先減小后增大。,表明要輸出純有功功率，必須相應(yīng)增加一些勵磁電流。,表明輸出有功功率越多，維持穩(wěn)定所需的勵磁電流也越大。,第七節(jié) 同步調(diào)相機(jī)和同步電動機(jī),一、同步電機(jī)的可逆原理,同步電機(jī)運(yùn)行于發(fā)電機(jī)狀態(tài)時，如圖所示。,轉(zhuǎn)子磁極軸線超前定子合成磁極軸線，0，電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能。,同步電機(jī)的運(yùn)行是可逆的，既可以用作發(fā)電機(jī)，還可以用作電動機(jī)。,逐步減少發(fā)電機(jī)的輸入功率，轉(zhuǎn)子將瞬時減速，角減小，相應(yīng)的電磁功率也減少。,當(dāng)發(fā)電機(jī)的輸入功率只能滿足空載損耗時，發(fā)電機(jī)處于空載運(yùn)行狀態(tài)。,繼續(xù)減少發(fā)電機(jī)的輸入功率，則和 Pem變?yōu)樨?fù)值。卸去原動機(jī)，電機(jī)從電網(wǎng)吸收功率滿足空載損耗，成為空轉(zhuǎn)的電動機(jī)-調(diào)相運(yùn)行狀態(tài)。,電機(jī)軸上加上機(jī)械負(fù)載，負(fù)值的增大，由電網(wǎng)向電機(jī)輸入的電功率和相