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第十三章 同步发电机 13-1 同步发电机的空载运行 13-4 三相同步发电机的功率和转矩 1. 功率 (1) 输入功率 (2) 空载损耗 (3) 电磁功率 (4) 铜损耗 (5) 输出功率 (6) 功率关系 13-5 三相同步发电机的特性 1. 外特性 当 n = n1，If、cos? = 常数时，U 与 I 的关系， 即 U = f (I)。 调节If，使 I= IN、 cos? = cos?N 、U = UN 时， If = IfN。 电压调整率： 保持 n1、 cos? N、IfN 时， 13-6 同步发电机的并联运行 讨论： ① 3UE0 xd PM = sin? PM ∝E0 ，当转子有励磁即 If ≠0 时存在。 ② 1 xq PM = ( － ) sin2 ? 3U2 2 1 xd PM 是由于 xd ≠xq 而引起的，与 If 是否存在无关。 结论： ① PM 使 Pmax?。 ② Pmax 产生在? ＜90o 处。 ③ 功角特性不再是正弦波。 — 基本电磁功率。 — 附加电磁功率。 O PM ? 90o Pmax PM PM 同步发电机的特性 同步发电机的特性 例：一台xd*=0.8、xq*=0.5的凸极式同步发电机，接在U*=1的电网上运行于I*=1，cos?=0.8（滞后）下，略去定子电阻；试求：（1）E0与?；（2）PM与Pmax；（3）过载能力km。 解：(1)由相量图 (2)功率的基值取 SN=mUNPINP，电磁功率的标么值为 同步发电机的特性 代入数据得 为求得Pmax，令 ，求PM=Pmax时的?角，即 令 上式变为 同步发电机的特性 由于 所以 即 解之： (舍去) 所以 (3)过载能力 一、并联运行优点 可以根据负载的变化来调节投入运行的机组数目，提高机组的运行效率； 便于轮流检修，提高供电的可靠性，减少发电机检修和事故的备用容量； 对于由火力电厂和水力发电厂联合组成的电力系统，并联运行尚可达到合理调度电能，充分利用水能，使发电成本降低的目的； 许多发电厂并联在一起时，形成强大的电网，因此负载变化对电压和频率的影响就很小，从而提高了供电的质量和可靠性。 同步发电机的并联运行 二、并联运行的条件 同步发电机与电网并联合闸时，为了避免产生巨大的冲激电流，以防止同步发电机受到损坏，电力系统受到严重干扰，应满足下列条件： 1. 发电机的电压和电网电压应具有相同的有效值、极性和相位。 2. 发电机电压的频率应与电网的频率相等。 3. 对三相发电机，还要求其相序和电网相一致。 4. 发电机的电压波形应与电网电压波形相同，即均为正弦波形。 上述第3条在安装发电机时，根据发电机规定的转向，确定发电机的相序得到满足。 同步发电机的并联运行 第4条在制造发电机时得到保证。 并网操作时只需注意满足第1和第2项条件。 下面分析不满足这些条件时，将会造成怎样的后果。 ＋ U － S ＋ U? － (1) 电压相等 如果 则 U≠U? △U = U－U ?≠0 △U (2) 频率相等 如果：?≠?? U U? ? ?? —△U = 0 ~ 2U U U? U U? △U U U? △U U U? △U U?A U?B U?C (3) 相序一致 如果相序不一致， 则 △UA = 0 △UB = UB－U?B △UC = UC－U?C UA UB UC △UB △UC 同步发电机的并联运行 若波形不同，例U为正弦波，而U?中除了基波分量外还含有高次谐波分量，将在电机和电网内产生高次谐波环流，就会增加运行损耗，使运行温度升高效率降低，对电机和电网均不利。 (4) 波形相同 同步发电机的并联运行 三、并联投入方法 把同步发电机并联至电网所进行的操作过程称为整步(并车)过程，实际整步方法有两种即准整和自整步法。 1. 准整步法 把发电机调整到完全合乎投入并联的条件，然后投入电网，这种方法称为准整步法。 利用三组同步指示灯来检验合闸的条件。 (1) 灯光黑暗法 把三组灯分别接在电网和发电机间并列开关的两侧，如图（a）所示，即接在A和A?，B和B? ，C和C? 之间，这时作用在每一组同步指示灯上的电压就等于电网的相电压和发电机对应的相电压之差。 同步发电机的并联运行 当待并车的发电机频率与电网频率不同时，两边电压将有不同的旋转速度，即发电机和电网两组电压之间将有相对运动。 设电网电压相量 取作固定不动， 发电机的电压相量 按照双方频率之差转动。 在不同瞬间两组相量有不同的位置，各组