武汉大学：《电机学》课程教学课件（讲稿）第六章 同步发电机（6.3）同步发电机的运行特性

6.3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。 五种基本特性: l、空载特性:当「=0时,E(U)=f() 2、短路特性:当U=0时,k=f() 3、负载特性:当Ⅰ= const,cosΦ= const时,U=f(4) 4、外特性:当i= const,cosΦ= const时,U=f() 5、调整特性:当U= const,cos① const时,i=f(

3、 负载特性：当 =const,cosΦ=const时, ( ) I U fi = f 五种基本特性： 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 、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 1、 空载特性：当 =0时， 0 0 ( ) () I E U fi = f 2、 短路特性：当 =0时， ( ) K f U I fi = 4、 外 特 性：当 = const,cosΦ=const时，U fI = ( ) f i 5、 调整特性：当 = const,cosΦ= const时, ( ) f U i fI = 6.3 同步发电机的运行特性

肃博字 Wuhan University 标么值计算时的基值 定子侧 电压基值——额定相电压 电流基值——额定相电流 容量功率基值一—电压基值*电流基值 阻抗基值—额定阻抗=电压基值/电流基值 转子侧 转子电流基值—空载电势为额定相电压时的 激磁电流

标幺值计算时的基值 定子侧 电压基值——额定相电压 电流基值——额定相电流 容量功率基值——电压基值*电流基值 阻抗基值——额定阻抗＝电压基值/电流基值 转子侧 转子电流基值——空载电势为额定相电压时的 激磁电流

6.3.1同步发电机空载特性 火同步发电机的空载、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。 大当同步发电机运行于n=n1,na=0时,即称为空载运

6.3.1 同步发电机空载特性 º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。 º当同步发电机运行于n=n 1,I a=0时，即称为空载运 行

肃博字 Wuhan University 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 下降 (2)励磁电流由最大值降为零 上升 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

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   f I 上升 下降 一、同步发电机空载特性曲线的测定

Rst I 肃博字 Wuhan University Rf 同步发电机的励磁调节电阻 直流电动机 币转速 城统组 Rf A AH 相负载 电枢绕组 同步发电机

+ - Rf Rst 直流电动机 - V + Rf A W W A 三相负载 励磁绕组 电枢绕组 同步发电机 直流电动机的起动电阻， 起动时打到最大， 运行时打到最小 直流电动机的励磁调节电阻， 起动时打到最小，运行时用 来调节转速。 同步发电机的励磁调节电阻

肃博字 Wuhan University 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。 1)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,E=f(i) 下降空载特性 上升 f

( ) 0 f E = f i  E 0  f I 上升 下降 空载特性 气隙线 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。 1）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

肃博字 Wuhan University 因B正比于Φ,而励磁电流又正比于励磁磁势, 所以空载特性曲线与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

因E0正比于Φf，而励磁电流又正比于励磁磁势， 所以空载特性曲线与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

肃博字 Wuhan University 6.3.2短路特性 当同步发电机运行于n=n1,电枢三相绕组持续稳 态短路(即U=0)时,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,k=f(小曲线。 如果略去电枢电阻,并将U=0,la=k代入 Eo=U+jla xd tjlq X 得到:E0=j/kXd

6.3.2 短路特性 d k . 0 . E = j I X q q d E U j I d X j I X . . . 0 . = + + U I a I k . . . Ø如果略去电枢电阻，并将 代入 = 0, = 得到： 当同步发电机运行于n=n1，电枢三相绕组持续稳 态短路（即U=0）时，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，IK =f(If)曲线

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。 短路特性是一条通过 原点的直线

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。 f i k I 短路特性是一条通过 原点的直线

肃博字 Wuhan University 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i变化,两者为什么成 正比关系? ES=U+I(R,+jXd=/(r+jxd E。较小→~B3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 I 随励磁电流 if 变化，两者为什么成 正比关系？ ( )( ) Eδ σσ =+ + = + U I R jX I R jX a a    Eδ  较小 Bδ 较小 f i 磁路不饱和 合成磁动势 F δ 较小。 k I 短路特性