同步发电机的运行特性

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1、转速恒定、负载功率因数不变三个主要变量：定子端电压、负载电流、励磁电流之中保持一个量为常数，求其它两个量之间的函数关系是运行特性。6.3同步发电机的运行特性3、负载特性：当I=const,cosΦ=const时,U＝f(if)五种基本特性：1、空载特性：当I=0时，E0(U0)＝f(if)2、短路特性：当U=0时，Ik＝f(if)4、外特性：if=const,cosΦ=const时，U＝f(I)5、调整特性：U=const,cosΦ=const时,if＝f(I)6.3.1同步发电机的运行特性1、空载特性n=n1，改变If

2、，空载电势E0改变。（1）、励磁电流：0最大值（2）、励磁电流：最大值零由于铁磁材料磁滞效应,上升和下降空载电势略有不同，一般取下降的空载特性曲线。IfU0=E0if0图6.28空载特性的实验测定及校正12图6.29三根空载特性曲线E0'=f(Ff)二、同步发电机的短路特性当U=0、保持n=nN时，Ik＝f(If)1、短路时（U=0）电动势方程隐极机：凸极机：即2、短路特性曲线已知、当Ra=0时隐极机：凸极机：900,电枢磁势基本上为纯直轴去磁，Fa=Fad,Faq=0.F’=Ff–Fad’（数值上）又因磁路不饱

3、和，F’IKFad’IK故：有FfIK即IfIK短路特性为一条过原点的直线。.稳态短路时，电机中的电枢反应为纯去磁作用，电机的磁通和感应电势较小，短路电流也不会过大，所以三相稳态短路运行没有危险。图6.30短路特性.E.I.E0FfFad'.EadFad'F'图6.31凸极机稳态短路时-空矢量3、稳态短路时-空矢量图三角形ABC为同步发电机的特性三角形。=Fad‘=INXFf（If）EOCAE0=f(If)BEF'Fad‘E图6.32特性三角形-AB-AC4、特性三角形（短路三角形）数值小,对应的磁

4、通也小,电机磁路不饱和思考：同步发电机定子绕组的出线端短路后，电枢电流IK随励磁电流If变化，两者为什么成正比关系？1、定义发电机的负载特性是指当负载电流=常数，功率因数cosj=常数的条件下，端电压U与励磁电流的关系。其中当cosj=0时一条负载特性称为零功率因数特性。三、零功率因数特性2、相量图cosj=0的负载为纯电感负载，Ra远小于回路电抗，故y=900，零功率因数负载时的电枢磁动势也是纯去磁作用的直轴磁动势。..I滞后于U900.I.E0FfFad'Fad'F'.UjIX..EFad'=Fa'图6.31零

5、功率因数负载时时-空矢量图画出相量图见图6.31可以看出，与U处于同一方位，其相量加减可简化为代数加减，即jIX..F'=Ff-Fa'3、理想零功率因数特性与空载特性之间存在一个特性三角形（见图6.31）图6.31零功率因数负载特性的分析三角形EAF也为同步发电机的特性三角形。=UN=IX=If0=If=Ifa:克服漏阻抗压降IX所需励磁电流-OB-EA-BC-BF-AF-ACFf(If)UABEEE0=f(If)OKCFUNIfa在测定零功率因数负载特性时，I保持不变，故特性三角形大小不变。若X已知，对应

6、于一固定I的去磁作用的等效励磁磁动势力Ifa，该三角形唯一确定，将左上角顶点沿空载特性移动时，其右下角顶点的轨迹即为所求的零功率因数负载特性。1、外特性n=nN,If=常数,cosj=常数条件下，同步发电机单机运行时,端电压U随负载电流而变化的关系曲线U=f(I)。四、外特性感性负载及纯电阻负载：电枢反应去磁★感性负载(j>0,cosj滞后)，励磁电流If不变时，随着电枢电流I的增大，有两个因素导致端电压下降：电枢反应的去磁EU；漏抗压降IRa的增大。故感性负载同步电机的外特性是下降的曲线。2、外特性曲线形状与

7、负载的性质有关。★容性负载，电枢反应为增磁作用，电枢电流I增大，端电压U反而增大。图6-32给出了各种情况下的外特性曲线。★纯电阻负载:电枢反应去磁,外特性是下降曲线.3、为使不同cosj下，I=IN时均有U=UN，则感性负载下所需励磁电流If大----过励状态容性负载下所需励磁电流If小----欠励状态纯电阻负载cosj=1下所需励磁电流If----正常励磁状态。cosΦ=0.8滞后cosΦ=1cosΦ=0.8超前图6-32同步发电机的外特性五.同步发电机的调整特性cosΦ=0.8滞后cosΦ=1cosΦ=0.8超前返

8、回①隐极机：短路故Xt=E0'/IK短路时磁路不饱和，故在同一Ff(If)下，由空载特性中的气隙线E0'=f(Ff)求得E0'，由短路特性求得IK，由Xt=E0'/IK得不饱和同步电抗Xt。一、不饱和同步电抗的求取（利用图6.29短路特性、空载特性求取）6.3.2特性曲线在参数计算中的应用②凸极机：短路时Xd不饱和=