第6章 同步发电机的运行原理.ppt

四、调节特性 1.定义： 2.曲线： 四、调节特性 3.分析： cos 不同时分析发电机调节特性的相量图 (a)cos =1；(b)cos =0.8(滞后)；(c)cos =0.8(超前) 凸极同步电机电枢反应磁通及所经磁路及磁导 直轴电枢磁导 交轴电枢磁导 一、隐极同步发电机 综上，有隐极同步发电机的电动势平衡方程式： 其中： —电枢反应电抗 —定子绕组漏电抗 —隐极同步发电机的同步电抗 一、隐极同步发电机 同步电抗xt表征对称稳态运行时，电枢旋转磁场和漏磁场总效应的一个综合参数。 同步电抗是同步发电机的一个重要参数，它的大小直接影响发电机端电压随负载波动的幅度、发电机短路电流的大小及在大电网中并列运行的稳定性。 一、隐极同步发电机 由于电枢绕组的电阻ra很小，可以忽略不计，则隐极同步发电机的电动势平衡方程式可写成： 一、隐极同步发电机 3、等效电路和相量图 根据隐极同步发电机的电动势平衡方程式（忽略电枢电阻）可做出如下隐极同步发电机的等效电路图： 一、隐极同步发电机 以发电机端电压为参考相量，作带阻感负载的相量图如下： 1、电磁过程 其结构特点是气隙沿电枢圆周不均匀。 考虑到凸极电机气隙的不均匀性，把电枢反应分成直轴和交轴电枢反应分别来处理。（双反应理论） 二、凸极同步发电机 二、凸极同步发电机 图6.11 凸极同步电机的磁路 (a)直轴；(b)交轴 二、凸极同步发电机 现在只讨论磁路不饱和情况。 同步发电机内的电磁关系如下： 二、凸极同步发电机 2、电动势方程式 采用发电机惯例，以输出电流作为电枢电流的正方向时，定子任一相的电动势方程为： 二、凸极同步发电机 二、凸极同步发电机 和 可以用相应的负电抗压降来表示 不计磁饱和时 其中： —直轴电枢反应电抗 —交轴电枢反应电抗 综上，有凸极同步发电机的电动势平衡方程式： 二、凸极同步发电机 由于电枢绕组的电阻ra很小，可以忽略不计，则凸极同步发电机的电动势平衡方程式可写成： 其中： —直轴同步电抗， —交轴同步电抗， 二、凸极同步发电机 直轴和交轴同步电抗的意义 由于电抗与绕组匝数的平方和所经磁路的磁导成正比，所以 如图所示。对于凸极电机，由于直轴下的气隙较交轴下小， ，所以XadXaq，因此在凸极同步电机中，XdXq,且Xq*≈0.6Xd* 对于隐极电机，由于气隙是均匀的，故Xd=Xq=Xt Xa（隐）Xad（凸）Xaq（凸） 二、凸极同步发电机 3、相量图 以发电机端电压为参考相量，作带阻感负载的相量图如下： 二、凸极同步发电机 二、凸极同步发电机 说明： 、ψ的公式同样适用于隐极电机，只要令 Xd = Xq = Xt 公式中 U、I、E 均为相值； 性质：滞后 0 、超前 0； 公式可直接改为标幺值形式。基值选定如下： 容量基值 Sb = mUN Φ IN Φ 电压基值 Ub = UN Φ 电流基值 Ib = IN Φ 阻抗基值 Zb = UNΦ /IN Φ 励磁电流基值 Ifb = If0 (E0=UN) 例1： 一台汽轮发电机 PN=135MW，定子三相绕组Y接法，额定电压 UN=13.8kV，cos =0.8（滞后）， xt=2.35Ω，忽略电枢电阻，求额定运行时的E0N和ψN 。 二、凸极同步发电机 解：发电机定子额定电流 发电机定子采用Y接法，其额定相电压 二、凸极同步发电机 同步发电机在对称负载下稳定运行时，维持转速(频率)和功率因数为常数的条件下，发电机的端电压U、负载电流I、励磁电流If是3个主要的运行参数，它们都可以在运行中被测量。 它们之间互有联系，当保持其中一个量为常数，另外两个量之间的函数关系称为运行特性。 6.3 同步发电机的运行特性 1.定义： 2.实验接线： 3.步骤：If↑→U0=0～1.25UN↑，注意：只能单方向调磁； 一、空载特性 一、空载特性 4.曲线： E0=f (If ) 如右图。 电机磁路的饱和系数 ： 通常同步发电机的kμ大约为1.1～1.25。 一、空载特性 空载电动势的调节： 根据E0=4.44fN1kN1Φ0 和If → Φ0可知，调节励磁电流If，可改变磁通Φ0，从而改变定子绕组感应电势E0。即If↑→ E0↑；If↓→ E0↓。 频率的调节： 转子转速越高，定子绕组感应电势E0的频率越高。即 n↑→ f↑。f=pn/60 要产生50Hz的交流电压，