[电动机械l20补充教材]fotech_刘顺财_同步发电机.ppt

* 圖 4-33　 (b) 同步發電機與無限匯流排並聯運轉之頻率-對-實功率圖 (或屋子圖)。 * 假設發電機根據前述的程序才剛剛和無限匯流排並聯。則本質上發電機是浮動於線上，供應少量的實功率，且供應少量的、甚至完全不供應虛功率。這種情形如圖 4-34所示。 圖 4-34　完成並聯後的瞬間之頻率-對-實功率圖。 * 假設發電機已並聯至線上，但是頻率並非比運轉系統稍微高些，反而比較低。在這種情形下，當完成並聯後，其結果如圖 4-35 所示。 發電機供應的功率實際上是負的。換句話說，當發電機之無載頻率低於系統之運轉頻率時，發電機實際上是在消耗電功率，且是以電動機的型態在運轉。 圖 4-35　若在並聯前發電機之無載頻率比運轉系統之頻率略低時，其頻率-對-實功率圖。 * 一旦發電機已經連接好了，提升控制器設定點會發生什麼事？其影響是使得發電機之無載頻率向上移動。因為系統的頻率是不變的 (無限匯流排的頻率是不能改變的)，所以發電機供應之實功率會增加。此點可由圖 4-36a 之屋子圖中及圖 4-36b 的相量圖中看出。 若發電機之輸出功率持續增加而超越了負載所消耗的功率時，會發生什麼事？若發生這種情形，所產生之功率的多餘部分會回流至無限匯流排，所以多餘的功率被消耗掉了。 * 圖 4-36　提升控制器設定點所造成的影響︰(a) 屋子圖 * 圖 4-36　提升控制器設定點所造成的影響︰(b) 相量圖。 * 若當磁場電流改變時供應之功率為定值，則在相量圖中正比於功率的距離 ( IA cos θ 和 EA sin δ ) 不變。當磁場電流增加，磁通 ? 增加，而且因此 EA (＝K? ↑ω) 增加。若 EA 增加但 EA sin δ 保持定值，則相量 EA 將沿定值功率線滑動，正如圖 4-37 所示。因為 V? 是定值，jXSIA 的角度如圖所示地改變，因此 IA 的角度及大小改變了。注意到結果正比於 Q 的距離 ( IA sin θ ) 增加了。換句話說，當同步發電機與無限匯流排並聯運轉時，增加其磁場電流會使發電機之輸出虛功率增加。 總而言之，當發電機與無限匯流排並聯運轉時︰ 1. 同步發電機之頻率及端電壓是由其所連接之系統來決定的。 2. 發電機之控制器設定點控制了發電機供應至系統的實功率。 3. 發電機之場電流控制了發電機供應至系統的虛功率。 * 圖 4-37　增加發電機之磁場電流對電機之相量圖所造成的影響。 * 發電機與相同大小之其他發電機並聯運轉 同步發電機不接至無限匯流排而接至另一個相同大小的發電機一起並聯運轉，會發生什麼事呢？改變控制器設定點及磁場電流會產生什麼影響？ 若發電機和另一個同樣大小的發電機一起並聯運轉，所形成之系統如圖 4-38a 所示。在此系統中最基本的限制就是，兩發電機所供應的實功率及虛功率之總和必須等於負載所需求的 P 和 Q。 圖 4-38b 所示為當 G2 剛剛加入線上一起並聯運轉時，此系統之實功率-頻率圖。在此處，總實功率 Ptot (相等於 Pload) 可表為 而總虛功率可表為 當 G2 的控制器設定點上升時會發生什麼事？當 G2 的控制器設定點上升，G2 的實功率-頻率曲線上升，如圖 4-38c 所示。不要忘了，供應至負載的總實功率是不變的。 * 在原本的頻率 f1 時，G1 和 G2 所供應之總實功率將會大於負載之需求，所以系統不能像過去一樣工作於以前的頻率。實際上，只有一個頻率能使得兩發電機之輸出實功率等於Pload。此頻率 f2 比原先系統之運轉頻率要高。在此頻率下，G2 比以前供應更多的實功率，而 G1 則比以前供應較少的實功率。 當兩發電機一起並聯運轉時，提升其中一部發電機之控制器設定點，使得1. 系統之頻率增加。2. 此發電機供應之實功率增加，而另一部發電機供應之實功率減少。 當 G2 的磁場電流增加時會發生什麼事？其產生的行為類似於實功率的情形且示於圖 4-38d 中。當兩發電機一起並聯運轉時，增加 G2 之磁場電流，使得1. 系統之端電壓增加。2. 此發電機供應之虛功率增加，而另一部發電機供應之虛功率減少。 * 圖 4-38　(a) 發電機與另一部同樣大小之電機並聯連接。(b) 當發電機 2 與系統並聯瞬間之屋子圖。 * 圖 4-38　 (c) 提升發電機 2 之控制器設定點對系統之運轉所造成的影響。 * 圖 4-38　 (d) 增加發電機 2 之磁場電流對系統之運轉所造成的影響。 * 當兩部發電機一起運轉時︰ 1. 此系統受限於兩部發電機供應之總功率必須等於負載消耗的量。fsys  和 VT 都不被限制為定值。 2. 欲調整兩發電機間之實功率分配而不改變 fsys，同時升高一部發電機 之控制器設定點，並降低另一部之控制器設定點。控制器設定點升高 之電機要