同步发电机的运行特性.ppt

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1、同步发电机在转速保持恒定、负载功率因数不变的条件下，有三个主要变量：定子端电压U、负载电流I、励磁电流if。三个量之中保持一个量为常数，求其它两个量之间的函数关系就是同步发电机的运行特性。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：当if=const,CosΦ=const时，U＝f(I)5、调整特性：当U=const,CosΦ=const时,if＝f(I)6.3

2、.1同步发电机的运行特性一、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.=E0+Ead+Eaq=U+IRa....+jIX.E..E

3、=E0+Ea=U+IKRa+jIKX......E=U+IRa+jIX..jIKX..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）又因磁路不饱和，F’IKFad’IK故：有FfIK即IfIK短路特性为一条过原点的直线。..E=U+IRa+jIX..jIKX..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

4、..=E0+Ead+Eaq=U+IRa....+jIkX.E.I.E0FfFad'.EadFad'F'图6.31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）.E..=E0+Ead+Eaq=U+IRa....+jIkX数值小,对应的磁通也小,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I随励磁电流If变化，两者为什么成正比关系？

5、①隐极机：短路时故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。5、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）②凸极机：短路时Xd不饱和=E0'/IKXd*不饱和=Xd不饱和/Zb=(E0'IN)/(IKUN)=E0'*/IK*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Xd不饱和=E0'/IK得不饱和同步电抗Xd。根据经验公式Xq

6、0.65Xd可求Xq。★定义：当发电机空载运行时，空载电动势等于额定电压时，所加的励磁电流If0，保持此If0不变，在稳态短路时所对应的短路电流为IK0，IK0与发电机额定电流IN之比，称为短路比，用kc表示。★kc=IK0/IN=If0(U0=UN)/IfK(IK=IN)=(If0/If0')*(If0'/IfK)=kUN/E0'=k/Xd*不饱和6、短路比(图6.29中黑线所示）IfEE0EE0'气隙线IKUNIf0IK0INIfKIf0'图6.29由空载短路特性确定同步电抗和kcIf0---产生空载额定电压所需的励磁

7、电流If0'---产生气隙线上空载额定电压所需的励磁电流IfK---产生额定短路电流所需的励磁电流k---电机主磁路的饱和系数★kc分析：kc小，负载变化时，发电机电压变化较大，并联运行时稳定性较差，但电机造价便宜。若：增大电机气隙,Xdkc此时，电机静态稳定性好，过载能力强，但要增大励磁磁动势，转子用铜量增大，造价高。汽轮发电机：kc=0.4~1水轮发电机：kc=0.8~1.81、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

8、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。.=U+IRa+jIX..E.=U+jIX....I滞后于U900.I.E0FfFad'Fad