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第四篇 同 步 电 机 福州大学 电气工程与自动化学院 电机学教研组 目 录 第十三章 同步发电机在大电网上运行 §13.1 同步发电机的并联运行 §13.2 隐极同步发电机的功角特性 §13.3 凸极同步发电机的功角特性 §13.4 同步发电机的有功功率调节 §13.5 无功功率的调节和V形曲线 §13.6 同步电动机与同步补偿机 §13.1 同步发电机的并联运行 相同的相序 相等的电压 相等（或相近）的频率 相位相同 课时小结 1、同步发电机并联运行的优点和条件？ 2、同步发电机并联运行的方法有哪些？简要描述直接接法和交叉接法的接线图、并联步骤、合闸时刻？ 3、准确整步法和自整步法的优缺点分别是什么？ 4、注意：同步发电机刚并网时刻处于空载运行情况，需进行功率调节！ §13.2 隐极同步发电机的功角特性 课时小结 1、隐极、凸极同步发电机的功角特性表达式、曲线？（三相总功率、最大功率及对应的功角） 2、同步发电机的过载能力与功角的关系？ 3、凸极同步发电机附加功率产生的原因？ §13.4 同步发电机的有功功率调节 §13.5 无功功率调节和V形曲线 三、同步发电机的V型曲线 在P=const时，Ia=f(If)的关系曲线 课时小结 1、如何调节同步发电机输出的有功功率？ 2、同步发电机静态稳定定义、稳定范围、稳定条件？ 3、同步发电机动态稳定的定义？ 4、如何调节同步发电机输出的无功功率？ 5、根据有功、无功的功角特性及曲线，分析同步发电机的功率调节现象？(改变原动机输入和改变励磁电流) §13.6 同步电动机与同步补偿机 1）正常励磁：当Ia与U同相，即cosθ=1→P0、Q=0 →Ia为最小值 2）过励（增加励磁电流）：E0↑→ cosθ1→电动势变化到E’0→出现了无功电流(滞后) →P0、Q0 If↑↑→δ↓→稳定↑→受Ia和If的限制 3）欠励(减小励磁电流)：E0↑(相对正常励磁)→ cosθ1 →出现了无功电流(超前) →P0、Q0 If↓↓→δ↑=90o→失去稳定→受Ia和稳定限制 结论： 当发电机与大电网并联运行时，调节If的大小，就可以改变发电机输出无功功率的大小和性质。 P↑→曲线上移 曲线最低点：Ia最小，cosθ=1，正常励磁 IfIf1，过励状态 IfIf1，欠励状态。存在稳定极限 If1 Ia If 同步电动机的优点：转子转速与负载大小无关 功率因数可调 同步补偿机：补偿电网Q和cosθ的同步电动机 一、同步电动机的运行分析 发电机p10 空载p1=0 电动机p10 减少P1 转轴上带负载 隐机同步电动机相量图 过励状态 以隐极同步电动机为例： I为电机流向电网的电流 ID为电网流向电机的电流 I的有功分量与U反相，电动机从电网吸收有功功率 直轴去磁电枢反应 — 过励 E滞后U，位移角δ0， 即：气隙磁场超前转子磁场 电机从电网吸收超前电流，有超前的功率因数 Ψ δ * 电机学多媒体课件系列 2006.8 并联运行的优点： 提高电网质量：U=const、f=const，无穷大电网或无穷大汇流排 减少电网储备容量，在电网内统一调度发电容量 可根据负荷变化改变并网发电机台数，提高发电厂运行经济性 可以提高电厂建设的效益，根据工农业的发展增加发电机台数 提高用电可靠性：单机运行方式、大容量负载、故障检修等情况对电网影响小 一、并联运行的条件 条件不满足时产生的后果： 电机和电网之间有环流，危害电机安全运行 产生拍振电流和电压，引起电机内功率振荡 电机和电网之间有高次谐波环流，增加损耗，温度升高，效率降低 二、并联运行的方法 为了投入并联所进行的调节和操作过程，称为整步过程 整步方法：准确整步法和自整步法 准确整步法： 直接接法 (灯光暗黑法) 直接接法步骤： 1、接线：双方对应相通过指示灯相接 2、调节If，使双方电压相等 3、当三组灯同时明暗时，说明双方相序相同 若相序不同，现象为灯光旋转法，任意对调两相 4、灯光闪烁频率越慢，双方频率越接近 若闪烁较快，可调节原动机的转速使双方频率相近 5、当闪烁极其缓慢，在灯光变暗时合闸，并车完成 直接接法实验现象 交叉接法(灯光旋转法) 交叉接法步骤： 1、接线：任意对调其中两相后通过指示灯相接 2、调节If，使双方电压相等 3、当三组灯明亮发生旋转时，说明双方相序相同 若相序不同，现象为灯光熄灭法，任意对调两相 4、灯光旋转速度越慢，双方频率越接近 若旋转较快，可调节原动机的转速使双方频率相近 5、当旋转极其缓慢，在直接相灯光变暗时合闸 并车完成 优点：此法可看出电机频率比电网高还是低 交叉接法实验现象 准确整步法的优点：投入