电机学孙旭明王善明版第9章.pptVIP

第9章 同步发电机的运行特性 运行特性：在转速为n1恒定、负载功率因数cos?不变时，定子端电压U、负载电流I 和励磁电流If 三者之一保持为常数，其他两个量之间的函数关系。 空载特性：I＝0时，E0＝f (If ) 。 短路特性：U＝0时，I＝f (If ) 。 负载特性： I＝const时，U＝f (If ) 。 电压调整特性（外特性）： If＝const时，U＝f (I ) 。 调整特性： U ＝const时， If ＝f (I ) 。 9.1 同步发电机的空载特性、短路特性和同步电抗的测定 空载特性 E0＝f ( If ) 空载特性 上升分支与下降分支差别不大 线性段斜率差不多 饱和段很接近 空载特性 电机的基本试验之一。 能够检验： 励磁系统的工作情况 电枢绕组联结的正确性（三相对称、相序） 电机磁路饱和程度 短路特性 发电机以同步转速旋转，定子绕组短接；改变励磁电流If ，测量电枢绕组的短路电流Ik 与If 的关系曲线，就是短路特性 Ik＝f (If ) 。 短路特性 利用同步电机（隐极）的电磁关系来分析短路特性。 短路特性 时空相矢量图 短路特性 短路试验时，电机磁路不饱和，可以采用电动势相量图和等效电路进行分析。 短路特性 通过空载试验和短路试验，可以求出同步电抗 Xs 。 短路特性 对于凸极同步发电机，测量得到的是直轴同步电抗Xd 。 9.2 同步发电机的零功率因数负载特性和保梯电抗的测定 零功率因数负载特性U＝f (If )：发电机带纯电感负载，保持负载电流为固定值，发电机端电压U与励磁电流If 的关系曲线。 零功率因数负载特性就是cos?＝0时的负载特性。 测量此特性的目的是求电枢绕组漏电抗。 试验中，发电机带纯电感负载，可以用电抗器、空载的变压器或者将电机并入电网来实现。 零功率因数负载特性 电磁关系 零功率因数负载特性 Faq＝0， E?＝hk， U＝hm， km ＝ IX? ， mn＝kad Fad 零功率因数负载特性 qm的长度为产生E? 的磁动势 (Ff －kad Fad )。 ql的长度为产生U的磁动势；因有 IX? ，磁动势需增加 ml 。 零功率因数负载特性 零功率因数负载特性与空载特性之间始终存在直角三角形kmn。 零功率因数负载特性 利用空载特性和零功率因数负载特性，求定子漏电抗 X? 保梯电抗 试验测量的曲线比理论的零功率因数曲线在电压高的时候要低。实际测出的漏电抗要比理论计算值大一些。 这样测出的稍大的漏电抗称为保梯电抗，用Xp 表示。 保梯电抗 Xp＞X? 的原因 9.3 同步发电机的电压调整特性和调整特性 电压调整特性 电压调整特性 同步发电机的额定功率因数一般为0.8～0.9，是电机设计的依据。 负载性质对端电压的影响 纯电阻负载 调整特性 在发电机转速保持为同步转速，负载功率因数cos? 为常数时，负载电流 I 变化，为保持端电压U 不变，励磁电流 If 的变化曲线。 * 由于铁磁材料的磁滞效应，励磁电流If由零增至最大值和If由最大值减到零时，将测得2条特性： 上升分支 下降分支 一般取下降分支作为空载特性。 电压最大值一般测到额定电压的1.2～1.3倍。 磁路过于饱和，励磁绕组用铜量增加，电压调节困难。 磁路不饱和，铁磁材料用量增加，负载运行时电压变化较大。 短路特性是一条直线。 测量短路特性的试验称为短路试验，是电机的基本试验之一。 气隙电动势E? 与电枢电流 I 成正比； 故气隙合成磁动势F? 与电枢电流 I 成正比。 由于R和X? 都较小，所以 E? 较小，气隙合成磁动势F? 也较小，因此磁路不饱和。 U＝0 忽略 R 电枢反应性质为直轴去磁。 忽略 R，则 Ik∝If F? ∝Ik ， Fa ∝Ik F? ＝Ff1 ＋Fa Ff1 ∝Ik Ff1 ∝If （忽略 R ） 用线性化后的气隙线来得到空载电动势。 忽略 R ，? ＝90? 。 （E0 从气隙线上得到） 因电流I为常数，故mn、km的长度为常数。 I 一定时，mn、km长度均为常数。 l1m＞l2m＞l3m，因为磁路的饱和程度增加。 kl3与气隙线重合。 点n 也是短路特性上的一点。 利用三角形kl3n 。 kl3与气隙线平行。 点n 选在比较饱和的地方（通常选在额定电压下）。 点n? 也是短路特性上的一点。 零功率因数负载试验时的励磁电流 If 比正常负载运行时的大，转子漏磁通较大，使转子磁极的饱和程度较高。 要得到同样的气隙磁通，在试验时必须加比点n处更大的励磁。 在发电机转速保持为同步转速，励磁电流 If 和负载功率因数cos? 为常数时，改变负载电流 I ，端电压U 的变化曲线。 电压调整特性反映负载性质不同时，端电压随负载大小变化而变化的情况。 由电压调整特性可求出电压