三相同步发电机的运行特性报告.pdfVIP

1.空载特性

同步发电机的空载、短路及零功率因数特性都是同步发电机的基本特

性，通过它们可以求出同步电机的同步电抗及漏电抗，以确定同步发

电机的其他特性。

当同步发电机运行于n=n，I=0时，即称为空载运行。

1a

(1)同步发电机空载特性曲线的测定

同步发电机达到同步转速后，加入励磁电流，改变励磁电流，空载电

势也随之改变。

①励磁电流由零升至最大值

②励磁电流由最大值降为零

由于铁磁材料磁滞的原因，

空载电势略有不同，一般取下降得空载特性曲线

图1同步发电机空载特性曲线

显然，此时我们通过改变励磁电流，则气隙中的旋转磁通及电枢绕组

中的感应电动势都会随之发生变化。

(2)空载特性:空载时不同励磁电流和产生空载电势之间的关系，

图2同步发电机空载特性

因E正比于，而励磁电流又正比于励磁磁势，所以空载特性曲线与

00

电机的磁化曲线在形状上完全相同。空载特性主要有两个用处:

①空载特性可以反映出电机设计是否合理。如同前面所分析的情况一

样，额定电压应位于空载特性开始弯曲的部分，这样才比较经济合理。

②同步电抗是同步电机中一个极为重要的参数，同步电机的许多性能

由它所决定。空载特性配合短路特性可以求出同步电抗。

2.短路特性

当同步发电机运行于n=n，电枢三相绕组持续稳态短路(即U=0)时，

1

称为短路运行。如改变它的励磁电流，三相短路电流也随之而改变。

短路特性就是研究这两个量之间的变化关系，I=f(I)曲线。

Kf

如果略去电枢电阻:

得到:

因为忽略了电阻效应，电枢是纯电感电路，短路电流滞后于电势90

电角度，所以产生的电枢反应是直轴去磁效应。此时电机内的磁通很

弱，磁路是不饱和的，所以同步电抗为一个常数。

图3同步发电机短路特性

同步发电机定子绕组的出线端短路后，电枢电流I随励磁电流i变

f

化，两者为什么成正比关系?

若忽略Ra，则

三相短路时，由于滞后于90电角度，即ψ=90°，因此在凸极电

机中，短路电流全是直轴分量，而交轴分量为零。所以

由于电枢磁势的直轴去磁作用，使电机中磁通小，磁路也不饱和，所

以式上式中的Xd也是一个常数。

同步发电机在三相稳态短路时，由于短路电流所产生的电枢磁势对主

磁极去磁，减少了电机中的磁通及感应电势，使短路电流不致过大，

所以稳态的三相短路是没有危险的。

3.同步发电机的零功率因数负载特性

同步发电机的负载特性是在n=n、I=常数、cos=常数的条件下，端

N

电压与励磁电流之间的关系曲线U=f(I)，如图所示。其中以零功率

f

负载特性最有实用价值。

零功率因数负载特性由可变纯电感负载条件确保cosφ≈0，通过

试验测得最右侧的一条曲线)，测试中通常保持电枢电流I=I。

N

图4同步发电机零功率因数负载特性

当电机容量较大时，由曲线逐点测取所要求的负载条件的作法代价很

高。实用的作法是将电机并入电网作空载运行，调节励磁电流使电枢

输出无功电流为I，则得曲线上的额定点Q。再做电机的短路试验，