电机学 第14章 同步发电机的运行特性.ppt

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1、第十四章同步发电机的运行特性14-1同步发电机的空载特性、短路特性和同步电抗的测定14-2同步发电机零功率因数负载特性及普梯尔电抗的测定14-3同步发电机的外特性和调整特性*14-4转差法和取出转子法求参数小结第十四章同步发电机的运行特性基本要求：1.了解同步发电机的空载特性、短路特性、零功率因数负载特性的定义及各特性曲线的特点2.掌握利用空载特性、短路特性测量同步电抗的方法3.掌握利用空载特性、零功率因数负载特性测量定子漏电抗的方法4.了解同步发电机的外特性和调整特性5.了解低转差法测量同步

2、电抗的原理和方法第十四章同步发电机的运行特性同步发电机稳态运行的主要变量：定子端电压U、负载电流I、励磁电流if和功率因数cos。同步发电机的运行特性：在转速n保持同步速n1不变、负载功率因数cos不变的条件下，端电压U、负载电流I、励磁电流if其中一个保持为常数，另外两个量之间的关系。同步发电机的五种基本特性：（1）空载特性：当I=0时，E0=f(if)（2）短路特性：当U=0时，Ik=f(if)（3）负载特性：当I=常数且cos=常数时，U=f(if)（4）外特性：当if=常数且c

3、os=常数时，U=f(I)（5）调整特性：当U=常数且cos=常数时，if=f(I)1.同步发电机空载特性曲线的测定14-1同步发电机的空载特性、短路特性和同步电抗的测定空载特性：当同步发电机的转速保持为同步转速（n=n1）时，空载电动势E0随励磁电流if变化的关系E0=f(if)。1）空载特性曲线的测定由于铁磁材料的磁滞现象，通过空载试验测得的空载特性有上升和下降两条分支。空载特性曲线的校正：If=0时有剩磁电动势，将下降曲线的直线部分延长与横轴交于b点，再将原实测曲线整体右移使b点与原

4、点重合，得到工程中实用的校正曲线。检查励磁系统的工作情况；检查电枢绕组的联结是否正确；了解电机磁路的饱和程度，判断电机设计是否合理。1）空载特性曲线的测定校正曲线2）空载试验的重要作用空载特性磁路的饱和因数：当E0=UN时，磁路饱和时的励磁电流if0和磁路不饱和时的励磁电流ifs之比，用k表示，即气隙线一般，k=1.1~1.25。同步发电机的标准空载特性0.51.01.52.02.53.03.50.581.01.211.331.401.461.51短路特性：当同步发电机转速为同步速（n=

5、n1），定子三相绕组稳态短路（U=0）时，定子相电流Ik（即稳态短路电流）随励磁电流if变化的关系关系Ik=f(if)。2.同步发电机的短路特性短路特性短路试验接线图电枢励磁AAAA1）短路特性曲线的测定短路特性短路特性是一条过原点的直线。以凸极同步发电机为例来分析短路特性。2）短路特性分析此时气隙合成磁动势F很小，气隙磁通密度B也很小，电机磁路处于不饱和状态。气隙电动势E和气隙合成磁动势F成正比。忽略电枢电阻R，短路运行时，电枢反应为直轴去磁电枢反应。即短路特性曲线是一条过原点的直线。

6、2）短路特性分析短路时电机磁路不饱和，电枢磁动势正比于电枢电流，气隙线空载特性短路特性1）隐极同步发电机同步发电机三相对称短路时，磁路不饱和，有3.同步发电机的同步电抗和短路比同步电抗利用空载特性气隙线和短路特性可以求出同步电抗的不饱和值。对于凸极同步发电机，利用空载特性气隙线和短路特性求得的电抗是直轴同步电抗Xd的不饱和值。直轴同步电抗三相稳态短路时，忽略电枢电阻R，则=90，即2）凸极同步发电机例14-1有一台三相水轮发电机，星形联结，SN=7500kVA，UN=10.5kV，cosN

7、=0.8(滞后)，空载、短路试验数据如下：（1）空载特性（E0为线电动势）if/A103200272360464E0/V34606300725078708370（2）短路特性if/A50100150200250Ik/A180360540720900试求Xd的不饱和值。由短路特性可查得，当if=250A时，短路电流为解：当励磁电流if=250A时，由气隙线可查得空载线电动势为if/A103200272360464E0/V34606300725078708370if/A50100150200250I

8、k/A180360540720900Xd的不饱和值为3）短路比短路比：当同步发电机空载电动势E0等于额定电压UN时的励磁电流为if0，在励磁电流为if0时的三相稳态短路电流为IkN，IkN与发电机额定电流IN之比称为短路比Kc，即气隙线空载特性短路特性短路电流等于额定电流时的励磁电流式中，k称为饱和因数。短路比Kc对同步电机性能和造价的影响：Kc大，意味着Xd小，短路电流大，但负载变化时发电机端电压变化小，并联运行时静态稳定性好。气隙大，电机尺寸大，励磁磁动势也增大，转子用铜量增加，电机造