[PPT模板]第六章同步电机2009122.ppt

《电机学》 第六章 同步电机 * 形成θ角的原因： 形成θ角的原因是存在横轴电枢反应磁动势Faq，所以横轴电枢反应磁动势存在是产生电磁转矩、进行机电能量转换的必要条件。 《电机学》 第六章 同步电机 * If↑ 6.4.4 有功功率调节与静态稳定 一、有功功率调节 假设： 隐极；不饱和；忽略Ra；U=c、f=c；无穷大电网 1、发电机输出 空载时，?=0 Pem=0 Tem=0 Iq=0 若If↑→E0↑→仍只存在感性Id滞后E090°（→去磁直轴Fad），?=0 ∴调节If，发电机向电网发出感性无功功率，不能调节向电网输出的有功功率。 《电机学》 第六章 同步电机 * 改变原动机输入的机械功率（P1、T1） 加大P1→T1↑→有加速度使转子瞬时加速→è0超前ù：角? →即转子d轴（Ff轴线）超前气隙合成磁场Bδ轴线?角。 发电机开始向电网输出有功功率。 改变原动机输入的机械功率（P1、T1），即改变原动机提供的动力转矩，这一改变可以通过调节水轮机的进水量或汽轮机的进汽量来达到。 《电机学》 第六章 同步电机 * 交轴电流分量出现：ìq ìq→制动作用的Tem→T1=Tem+T0平衡→恢复同步速转动 发电机向电网输出电流ì，输出有功功率P2，功角?a 发电机处于负载运行状态。 ※一个并联在无限大电网上的同步发电机，要增加发电机输出有功功率，必须增加原动机的输入功率，当有确定If时，随着发电机输出功率增大，功角θ必然相应增大。 《电机学》 第六章 同步电机 * ※ 为何要强调If不变？ If增大：特性曲线1→曲线2 输出同样的有功功率Pem → 对应的功角由δ1→δ2，且δ2δ1 可见，只有在确定的励磁电流条件下，δ增大才表明发电机有功输出增大。 《电机学》 第六章 同步电机 * 2、同步发电机的极限功率Pemmax 原动机输入功率继续↑→θ↑→θ=90°,Pemmax 原动机输入功率再继续↑→θ↑→输入输出平衡破坏加速转矩[T1-(Tem+T0)]↑→电机不能平衡→转子加速，失去同步。 ?m：对应于最大电磁功率的功角 凸极机?m=45°～90°；隐极机?m=90° 隐极机：?=?m=900时，Pem=Pemmax极限功率 《电机学》 第六章 同步电机 * 二、静态稳定 发电机失去同步后，必须立即减小原动机输入的机械功率，否则将使转子达到极高的转速，以致离心力过大而损坏转子。另失步后，发电机的频率和电网频率不一致，定子绕组中将出现一个很大的电流而烧坏定子绕组。因此保持同步十分重要。 1、定义 静态稳定：并联在电网上运行的同步发电机，在电网或原动机发生微小扰动时，运行状态将发生变化，当扰动消失后，发电机能回复到原先的状态下稳定运行，称为发电机是静态稳定的。反之，就是不稳定的。 《电机学》 第六章 同步电机 * 2、静态稳态分析 原动机输入功率为PT，有A和C两个功率平衡点 1）分析：设发电机运行在A点，当某种微小扰动使原动机的输入增加ΔPT→功角θ↑→θ+Δθ→平衡于B点→Pem↑→扰动消失后，由于Pem+ΔP＞PT，转子将减速又回复到A点稳定运行，因此A静态稳定。 《电机学》 第六章 同步电机 * 2）分析：设发电机运行在C点 功角θ′90°，PT增加ΔPT→θ′增加Δθ′→Pem↓→D点而无法达到新的平衡。 扰动消失，由于D点低于C点，过剩的功率ΔP′仍使θ继续增大。当θ＞180°后，Pem变为负值，这意味电机是从电网吸收电功率而变成电动机，将使转子获得得更大加速，θ角迅速冲过360°重新进入发电机运行。 《电机学》 第六章 同步电机 * 第二次到A点时，虽出现功率平衡，但由于前面累积的加速，转子瞬时速度显著高于n1→θ角↑→冲到C点。由A到C的过程减速，但不足以使A点所得的高转速降到同步转速，所以θ还要增加——发电机失步，电机转速的不断增加，将导致机组的过速保护装置动作把原动机关掉 C点是静态不稳定点 《电机学》 第六章 同步电机 * 3、静态稳定判据 0?≤90°时发电机可以稳定运行； 静态稳定判据： 90°?≤180°时发电机运行不稳定； 静态稳定极限： ?＝90°时，稳定和不稳定的交界点 《电机学》 第六章 同步电机 * 4、比整步功率（整步功率系数） 隐极机 凸极机 ※Psyn值愈大，发电机的运行愈稳定。 《电机学》 第六章 同步电机 * 5、比整步转矩（整步转矩系数） 隐极机 凸极机 实际应用中，为可靠运行，运行点与稳定极限保持一定的距离——过载能力，定义如下： 《电机学》 第六章 同步电机 * 6、过载能力 发电机输出的最大功率与额定功率的比值定义为同步发电机的过载能力。 隐极机：不计Ra PN?PemN ： 为保证电机运行时有足够的静态稳定