华北电力大学：《电机学》第十七章 同步发电机的运行特性

第十七章同步发电机的运行特性 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 励磁电流i。三个量之中保持 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。 五种基本特性: 、空载特性:当1=0时,EC)=f() 2、负载特性:当Ⅰ= const,Csd=onst时,U=f(4) 3、外特性:当i= const,Cos①= const时,U=f( 4、调整特性:当U= const,CosΦ= const时,=f( 5、短路特性:当U=0时,=f()

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 、 负载电流 、 励磁电流 。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。 U I f i 2、 负载特性：当 =const,CosΦ=const时, ( ) I U f i = f 五种基本特性： 1、 空载特性：当 =0时， 0 0 ( ) ( ) I E U f i = f 5、 短路特性：当 =0时， ( ) K f U I f i = 3、 外 特 性：当 = const,CosΦ=const时， U f I = ( ) f i 4、 调整特性：当 = const,CosΦ= const时, ( ) f U i f I = 第十七章 同步发电机的运行特性

第一节同步发电机的空载特性、短 路特性和同步电抗的测定 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

第一节 同步发电机的空载特性、短 路特性和同步电抗的测定 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 取下降得空载特性曲线 E 0 If 上升 下降

第一节同步发电机的空载特性、短 路特性和同步电抗的测定 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。 降 空载特性 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

第一节 同步发电机的空载特性、短 路特性和同步电抗的测定 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 取下降得空载特性曲线 E 0 If 上升 下降 空载特性 气隙线

同步发电机的短路特性 思考:同步发电机定子绕组的出线端短路后, 电枢电流随励磁电流变化,两者为什么 成正比关系? Es=0+l(r+JXs=/(r+JXs) E。较小 B。较小 磁路不饱和合成磁动势F。较小

思考：同步发电机定子绕组的出线端短路后， 电枢电流 随励磁电流 变化，两者为什么 成正比关系？ I f i ( ) ( ) E U I r jX I r jX  = + + = + S S 二、 同步发电机的短路特性 E 较小 B 较小 f i k I 短路特性 磁路不饱和 合成磁动势 F 较小

E=+/(r+这s)=(r+Xs) 若忽略r,则 E、=iX =hn+h→R=Fn1-=a 结论:当讠↑F,个>R个>因为磁路不饱和 →>F↑→>lk(均正比变化)

若忽略r, 则 ( ) ( ) E U I r jX I r jX  = + + = + S S E jIX  = S  = +  = − F F F R F F  f a f a 1 1 结论：当 因为磁路不饱和 （均正比变化） f f 1 i F R → → → → → F I a K

同步发电机的同步电抗和短路比 1、隐极机: 由E。=E+E 得: Eo=ES-Ea=l(r+jXs)-GjlkXa=lk(r+jXo) 若忽略电阻,则E=x 即 2、凸极机: X=X-X 若忽略电阻r,则落后E90电角度,=90 所以, 0 E o=E。-Ea=j/kXs+jkXa 即 =jIK(Xs+Xad)=jlkx X=X-X

三、 同步发电机的同步电抗和短路比： 1、隐极机： 由 得： 若忽略电阻r，则 即： E E E  = +0 a 0 ( ) ( ) ( ) E E E I r jX jI X I r jX = − = + − − = +  a K S k a K C E jI X 0 = K C 0 C K a C S E X I X X X   =    = − 2、凸极机： 若忽略电阻r，则 落后 电角度， 所以， ， 即： d K I I = 0 q I = 0 ( ) ad K S k ad K S ad K d E E E jI X jI X jI X X jI X = − = +  = + = 0 d K ad d S E X I X X X   =    = − K I E0 0 90 0  = 90

3、短路比 当发电机空载运行时,空载电动势等于额定电压UN 时,所加的励磁电流0,保持此励磁电流不变,在 稳态短路时所对应电流为1 与发电机额定电流 KN KN N之比,称为短路比kc KN EEEU N f E。1 =k U X X fo

3、短路比 0 0 0 1 1 KN f C N fk k N d d I E i k I i E E k U X X = = = =  = N I f 0 i KN I KN I C k 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 ，保持此励磁电流不变，在 稳态短路时所对应电流为 ， 与发电机额定电流 之比，称为短路比 。 UN E0 fs i kN I f 0 i UN a b c N I d Ek 气隙线 空载特性 气隙线 E0 k I f i ifk

第三节同步发电机外特性和调整特性 外特性n=m1=CCO=C时U=f() (1)ES=U+(r+jXs=U=Es-1(r+jXs 2)功率因数角落后时,→F对i→>F1起去磁作用, R值比空载小ⅰ越大户越小,产生的E也越小 Coso=08 COso=I CeS ()=Q

第三节 同步发电机外特性和调整特性 （2）功率因数角落后时， 对 起去磁作用， 值比空载小 越大 越小 ，产生的 也越小。 a I F → f f 1 i F → R I R E ( ) ( ) （ E U I r jX U E I r jX   = + +  = − + S S 1） 1 n n = f 一、外特性 i C= Cos C  = 时 U f I = ( ) cos = 0.8 U I cos(− = ) 0.8 cos =1

调整特性 n=n, u=c Cosp=c I=f(ir) 功率因数角落后时,→>F对→F起去 磁作用,R值减小,若使R不变,则应增 加一些,则E也应增加,必然也要增加。 COS =(8 COSo=08 cos(p)=a8

二、调整特性： U C= ( )f I f i = n n = 1 Cos C  = 功率因数角落后时， 对 起去 磁作用， 值减小，若使 不变，则 应增 加一些，则 也应增加，必然也要增加。 a I F → f f 1 i F → R R f i E I If I cos = 0.8 cos(− = ) 0.8 cos = 0.8