[工学]153 同步发电机并联运行理论基础_1.ppt

第三节 同步电机并网运行的理论基础 空载时改变发电机的励磁电流 结论： 1．同步发电机的电磁转矩 功角特性： * * 基本要求： 3．掌握同步发电机并网运行时功率及转矩平衡方程式 1．掌握同步发电机并网空载运行的基本电磁关系 2．掌握同步发电机并网负载运行的电磁转矩 原动机的拖动转矩 等于空载矩 ，发电机不向电网输出有功功率。 除了 ，还包括有功功率或有功电流为零的状态。 1．同步发电机空载运行时的功率及转矩 一、空载运行 同步发电机的理想条件: 发电机的端电压大小、频率以及相位与电网完全相同，同步发电机定子绕组完全没有电流。 减少励磁 增加励磁 ? 原动机输出转矩不变时，改变发电机的励磁电流只能使电枢绕助产生落后或领先的纯无功电流，发电机不输出有功功率。 ③ 发电机空载运行时，气隙磁动势基波和励磁磁动势基波同相位。 ② 原如果在合闸前，发电机空载电压与电网电压不等，除了合闸时产生冲击电流外，发电机还会有无功电流，即向电网发出无功功率。 +A +A 结论： 空载运行时，气隙磁动势和励磁磁动势同相位，定转子之间产生相吸引的力，作用力通过转子的圆心，因此不产生电磁力矩。 调节原动机的输出转矩 ，引起转子加速。首先出现的是转子位置（以 为标志）领先气隙旋转磁密 。由于电网频率不会改变， 的频率也不会变，所以气隙磁密 维持恒定的同步速度。 并联到电网上的发电机，能够调节的物理量：励磁电流和原动机输出转矩。 代表转子位置的空间向量 在空载时与 同相位； 增大瞬间，转子加速使得 领先 一个角度 二、负载运行 +A . 制动力矩 2. 转矩平衡和功率平衡 电磁转矩的出现，同步发电机转矩平衡式变为： 功率平衡式： —输入功率 —电磁功率 —输出功率 思考：内功率因数角？ 第四节 有功功率的调节和静态稳定 并联运行的同步发电机，当输入转矩增加时，电机的电磁制动转矩随之增大，电机的电磁功率和输出有功功率增大。 本节内容： 1、同步发电机的功角特性； 2、调节有功功率时无功功率的变化； 2、同步发电机并网运行时的静态稳定问题。 第四节 有功功率的调节和静态稳定 1.隐极发电机：若忽略电阻 ， 则 一、同步发电机的功角特性 （2） 一定时，改变励磁电流 ，若 则 （1）保持励磁电流 不变时， 值与 角按正弦曲线变化。 请比较 和 的大小 0 90 0 180 0 0 90 0 0 90 0 180 0 1 当忽略电枢电阻时，凸极式电磁功率亦等于输出功率。 2. 凸极式发电机 第一项是励磁电流在气隙磁场中产生电磁力所引起的，与励磁电势 成正比，称为励磁电磁功率。 第二项在隐极机中不存在，与端电压 及交直轴磁阻的差异 有关，称作凸极电磁功率。 电磁转矩: 由于凸极机的电磁功率有两个正弦函数叠加而成，其最大电磁功率发生在 角小于 电角度的位置。若 则， 。 180 0 0 90 0 180 0 0 90 0 180 0 0 90 0 0 90 0 凸极同步发电机的功角特性： 发电机励磁电流 = 常数时，励磁电势 = 常数，调节发电机输出有功功率时，因 角的不同，使得不仅输出的有功功率 不同，而且输出的无功功率也会不同。 二、 调节有功功率时发电机输出无功功率 的变化 结论1：当励磁电流 =常数时，调节发电机输出的有功功率，发电机的无功功率也会改变，输出有功功率增大时，输出落后性无功功率会减小。 结论2：并联在电网上的同步发电机，保持励磁电流 为常数，调节发电机输出的有功功率，电动势向量 的轨迹是一个圆(圆心是 ) ，电枢电流 向量的轨迹也是一个圆(圆心是 )，把它们称为同步电机的圆图。 同步发电机输出容量的大小，不仅受到发热的限制，而且受到运行稳定性的限制。 稳定问题包括由若干个发电厂或发电机的电力系统，在正常负载调配和不正常事故中，这些电机或电厂是否还能保持同步运行的问题。 稳定问题又分为静态稳定和动态稳定两种。 1．发电机的稳定问题 三、同步发电机与电网并联运行时的静态稳定 （2）动态稳定：发电机突然加负载、切除负载等正常操作运行时，或者在发生突然短路、电压突变、发电机失去励磁电流等非正常运行，以及遭受到大的或是一定数值参数变化或负载变化时，电机是否还能保持同步运行的问题。 （1）静态稳定：发电机在某一稳定运行状态，如果在电网或原动机方面，突然发生一些微小干扰，在此小干扰去掉后，发电机若能恢复到