三相交流同步发电机.ppt

第一节 三相交流同步发电机 教学要求： 熟悉三相交流发步发电机的构造和工作原理，理解电枢反应的概念，能说明不同性质的负载对发电机外特性的影响，掌握空载特性、外特性和调节特性。 3.1.1三相交流同步发电机的构造与工作原理 3.1.2同步发电机的空载运行及空载特性 3.1.3同步发电机的负载运行及电枢反应 3.1.4同步发电机的外特性及调节特性 一、三相交流同步发电机的构造与工作原理 1、三相交流同步发电机的构造： （1）定子（电枢）： 定子铁芯、机座、三相绕组(接星形)。 定子绕组与三相电网连接，产生感应电动势，并电网输送电能。 （旋转磁极式三相同步发电机的定子也称“电枢”） （2）转子（磁极）：转子铁芯、直流励磁绕组、滑环与电刷 励磁绕组通直流电，产生恒定的主磁通，在原动机带动下旋转。 转子磁极结构形式 隐极式：呈圆柱形，结构较复杂、用于高速发电机（汽轮发电机） 转速：1500r/min 交流电动势的频率f 同步发电机电动势频率由原动机的转速n和电机极对数P决定。 　　　 f=pn/60 得空载电动势为：Eo＝KeΦn 即：空载电动势的大小与主磁通Φ和转速n 成正比。 3.励磁方式：给磁极的励磁绕组提供直流电的装置--励磁系统 见书本 自励式：半导体励磁 同步发电机的励磁电流是由发电机自已提供 他励：设有专用励磁电源的称为他励（无刷）。 ①直流发电机 ②无刷同步发电机 4.铭牌数据 额定容量：同步发电机输出的电功率。 额定电压：额定运行时定子输出端的线电压。 额定电流：额定运行时定子输出端的线电流。 额定频率：额定运行时电枢输出端电能的频率。 额定转速：额定运行时电机的转速。 温升（绝缘等级）：电枢额定负载运行　时允许最高温升。 P书163 2.自励起压条件 （1）必须具有足够的剩磁，自励的必要条件 （2）自励过程构成正反馈，方向相同，极性一致 （3）适当整定励磁回路阻抗 3.自励起压存在的实际问题及措施 （1）提高发电机的剩磁电压 （2）降低伏安特性 （3）利用复励电流帮助起压 4.同步发电机的空载运行及空载特性E0=f（If）（ 相似磁化曲线） Eo＝KeΦn 保持额定转速不变，空载电势E0与空载励磁电流I f的关系曲线。 ∵ E0∝Φ0∝ If ； ∴空载特性的实质就是磁化曲线。 同步电机的转速n与旋转磁场转速no一致 ①发电机接负载，定子（电枢）绕组有三相对称电流通过，产生旋转磁场n0=60f/p； ②因转子转速在原动机带动下达 n=n0 故为同步，磁极磁场Φ0与电枢磁场Φa同步，且相对静止。 三、同步发电机负载运行及电枢反应1.同步发电机负载运行特点 发电机接负载，定子（电枢）绕组有三相对称电流通过－电枢电流Ia，电枢磁场Φa 电枢磁场对磁极磁场的影响叫电枢反应。当所接的负载性质不同产生的电枢反应结果也不一样，可能产生对电枢主磁场的不同作用效果。 (1）Ψ＝0　 Ia与Eo同相（阻性负载） 前极靴（左）去磁、后极靴增磁，合成磁场Φ扭斜θ角，为交轴电枢反应。 (2) Ψ＝90°Ia滞后Eo　90°（感性负载） Φa与Φo方向相反，合成磁场Φ减少，为直轴去磁电枢反应。 (3)Ψ＝－90°Ia超前Eo　90°（容性负载） Φa与Φo同向，合成磁场Φ增强，为直轴增磁电枢反应。 一般情况 一般负载多为感性，电枢电流滞后电动势Eo ψ （0＜ψ＜90°） 电枢电流Ia分成两个量 Iq与Eo同相－交轴电枢反应 Id与Eo垂直－直轴去磁电枢反应。 结果：一般性负载既有交磁反应，又有去磁反应，且负载的功率因数越低，去磁反应越严重。 四、同步发电机的外特性及调节特性 1．外特性U=f（I） 电阻性负载，交轴电枢反应，电流增加，端电压稍有下降； 感性负载，交轴和去磁电枢反应，电流增加，端电压下降； 容性负载，交轴和增磁电枢反应，电流增加，端电压增加。 2．调节特性If=f（I） 为保持端电压基本不变，励磁电流随负载电流变化。 同步发电机有功功率、无功功率的调节 同步发电机的转矩与功率的平衡： 　　　　　　　　空载 　 带负载 原动机输入转矩　Tin=To Tin=To+T阻（电磁转矩） 原动机输入功率　Pin=Po 　Pin=Po +Pe （电磁功率） 发电机输出的功率包括：有功功率和无功功率 由于一般负载均为感性负载：既有功功率和无功功率 ①无功功率的影响：感性负载的直轴去磁反应使主磁通下降，端电压下降。 ②有功功率的影响：因Ia与Eo同相—交磁反应， Ia受电磁力作用，使　T阻（电磁转矩）＞Tin， 　Pin=Po +Pe （电磁功率）发生变化，转速n下降，端电压下降，频率也下降。 同步发电机独立运行有3个特点： 1.有功功率和无功