电机学-同步发电机的基本电磁关系精.ppt

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1、电机学-同步发电机的基本电磁关系第1页，本讲稿共73页10-1 同步发电机的空载运行一、基本概念主磁通（励磁磁通）：既链过转子，又通过气隙并与电枢绕组交链的磁通0，称为主磁通，它就是空载时的气隙磁通，或称励磁磁通。主极漏磁通：只交链励磁绕组的磁通f称为主极漏磁通，它不参与电机的机电能量转换过程。如图101所示。图10-1 同步发电机的空载磁路第2页，本讲稿共73页10-1 同步发电机的空载运行二、同步发电机空载运行分析空载特性：改变励磁电流if，就可得到不同的0和励磁电动势E0，曲线E0f(if)表示在同步转速下，空载电动势E0与励磁电流if 之间的关系，称为发电机的空载特性。由于E0 if，

2、if Ff，所以，空载曲线实质上就反映了电机的磁化曲线。第3页，本讲稿共73页二、同步发电机空载特性分析当主磁通0较小时，整个磁路处于不饱和状态，绝大部分磁动势消耗于气隙，所以空载特性的下部是一条直线，与空载曲线下部相切的线OG称为气隙线,随着0的增大，铁心逐渐饱和，空载曲线逐渐变弯。空载特性是同步发电机的基本特性之一。图10-2 同步发电机的空载特性 （磁化曲线）电机的饱和因数同步电机的 k值一般在1.11.25左右。空载特性不仅适用于空载情况，负载情况也是适用的。第4页，本讲稿共73页10-2 三相同步发电机的电枢反应一、基本概念电枢磁动势：带上负载以后，由于电枢绕组有电流通过，就出现第二

3、个磁动势电枢磁动势。如果绕组对称，三相负载亦对称，电枢磁动势的基波就将为一同步旋转的旋转磁动势 励磁磁动势的基波和电枢磁动势基波二者之和，就构成了负载时的合成磁动势，从而决定了气隙合成磁场。电枢反应：负载时电枢磁动势的基波对主极磁通基波的影响，就称为电枢反应，因此，电枢磁动势又称为电枢反应磁动势。第5页，本讲稿共73页10-2 三相同步发电机的电枢反应一、基本概念旋转电机实现机电能量转换的基本条件：同步电机的电枢磁动势的基波与励磁磁动势转速相同，转向一致，因此它们在空间保持相对静止。正由于这种相对静止，才使它们之间的相互关系保持不变，从而建立稳定的气隙磁场和产生平均电磁转距，实现机电能量转换。

4、实际上，定转子磁动势相对静止是一切电磁感应型旋转电机正常运行的基本条件。第6页，本讲稿共73页10-2 三相同步发电机的电枢反应二、时空相矢图分析电枢反应时采用时间相量和空间矢量统一图，这种图简称为“时空相矢图”1.空间矢量：凡是沿空间按正弦分布的量都可表示为空间矢量。基波励磁磁动势 及其磁密 为一空间矢量。该矢量位于转子的极轴线上，方向为N极指向，以同步速旋转，如图103所示。第7页，本讲稿共73页1.空间矢量：凡是沿空间按正弦分布的量都可表示为空间矢量。电枢磁动势 也为空间矢量，它的位置可以这样来确定，即当某相电流达到最大时，电枢磁动势 刚好转到该相绕组的轴线上，它的指向与绕组中的电流方向

5、符合右手螺旋定则，而且转向与转子的一致，并以同步速旋转，如图104所示。图中A相电流最大，所以 刚好转到A相轴线上。(电流的规定正方向仍由末端流向首端)。第8页，本讲稿共73页2.时间相量：凡是随时间按正弦规律变化的量同步电机的空载电动势(励磁电动势）是时间向量，该相量的相位由转子的位置决定，如转子处于图(a)位置，当电动势正方向与电流正方向一致时，A相感电动势为正的最大，所以 位于时间轴线上。如图(b)所示。电动势相量的角频率与转子旋转的角速度都是。电枢电流 也是时间相量，它的相位决定于电机内部的阻抗和负载的性质。电机内部的阻抗和负载的性质决定了电枢电流和空载电动势之间的相位差角，称为内功率

6、因数角。第9页，本讲稿共73页3.时空相矢图：由于空间矢量和时闻相量旋转的角速度都是，把空间轴线+A与时间轴线+t重合在一起，空间矢量和时间相量就画在同一张图里，称为时间相量和空间矢量统一图，简称为“时空相矢图”。第10页，本讲稿共73页10-2 三相同步发电机的电枢反应二、时空相矢图分析电枢反应时采用时间相量和空间矢量统一图，这种图简称为“时空相矢图”3.时空相矢图：结论：在时空相矢图上 总是落后于 以90度，总是与 重合。与 之间相位差 随着负载的性质不同而改变。而 与 之间相对位置又完全取决于角(它们之间的空间相位差为 角)，所以电枢反应的性质是由角决定的，也就是说单机运行时电枢反应的性

7、质是由负载的性质决定的。第11页，本讲稿共73页1试说明同步电机中的 、等物理量哪些是空间矢量？哪些是时间相量？试述两种矢（相）量之间的统一性。如果不把相轴和时轴重合，那么时、空相（矢）量之间的关系怎样？第12页，本讲稿共73页10-2 三相同步发电机的电枢反应三、不同角时的电枢反应1.与 同相位时的电枢反应交轴电枢反应第13页，本讲稿共73页10-2 三相同步发电机的电枢反应三、不同角时的电枢反应1.与 同相位时的电枢反应交轴电枢反应交轴电枢反应的作用：1）对主磁极而言，交轴电枢反应磁动势在前极端(顺转向看、极靴的前都)起去磁作用，在后极端（顺转向看,极靴的后部)起加磁作用。定子合成磁动势

8、较 扭斜了 角，幅值也有所增加，从而使气隙磁场的大小也有所增加。2）同步电机的电磁转矩和能量转换与交轴电枢反应密切相关。只有具有交轴电枢反应，定子合成磁动势和主磁极之间才会形成一定的 角，从而才能实现机、电能量转换，所以交轴电枢反应是实现机、电能量转换的必要条件。第14页，本讲稿共73页10-2 三相同步发电机的电枢反应三、不同角时的电枢反应2.落后 以 时的电枢反应去磁性质的直轴电枢反应第15页，本讲稿共73页10-2 三相同步发电机的电枢反应三、不同角时的电枢反应2.落后 以 时的电枢反应去磁性质的直轴电枢反应直轴电枢反应的作用：1）对主磁场而言，直轴电枢反应磁动势起去磁作用，使得气隙合成

9、磁场减小。2）由于合成磁动势投有扭斜现象（），此时直轴电枢反应磁场与励磁磁场正对着，不产生切向力，所以不产生电磁转距，因而也不能进行机电能量转换。第16页，本讲稿共73页10-2 三相同步发电机的电枢反应不同角时的电枢反应3.超前 以 时的电枢反应加磁性质的直轴电枢反应第17页，本讲稿共73页10-2 三相同步发电机的电枢反应不同角时的电枢反应3.超前 以 时的电枢反应加磁性质的直轴电枢反应直轴电枢反应的作用：1）对主磁场而言，直轴电枢反应磁动势起加磁作用，使得气隙合成磁场增强。2）由于合成磁动势投有扭斜现象（），所以也不会产生电磁转距，也不能进行机电能量转换。第18页，本讲稿共73页不同角时

10、的电枢反应4.一般情况下的电枢反应直轴电枢反应磁动势交轴电枢反应磁动势第19页，本讲稿共73页三、不同角时的电枢反应4.一般情况下的电枢反应若把电流 也分解成 和 两个分量，则交轴电枢反应磁动势使气隙磁场扭斜。产生 角，从而进行机电能量转换，直轴电枢反应磁动势对励磁破动势起去磁作用，使气隙磁场减小。第20页，本讲稿共73页10-3 隐极同步发电机的电动势方程式、同步电抗和相量图一、不考虑饱和时的电动势方程式、同步电抗和相量图 1、电磁关系：2、电势平衡方程式：第21页，本讲稿共73页10-3 隐极同步发电机的电动势方程式、同步电抗和相量图一、不考虑饱和时的电动势方程式、同步电抗和相量图 4、电

11、枢反应电抗：Ea 4.44fNkw1a式中：称为电枢反应电抗 是对称负载下每相电流为1安时所感应的电枢反应电动势。第22页，本讲稿共73页10-3 隐极同步发电机的电动势方程式、同步电抗和相量图一、不考虑饱和时的电动势方程式、同步电抗和相量图 4、漏电抗：漏磁电动势 也可写成负的漏抗压降的形式，即 式中：为与漏磁通相对应的漏电抗。第23页，本讲稿共73页10-3 隐极同步发电机的电动势方程式、同步电抗和相量图一、不考虑饱和时的电动势方程式、同步电抗和相量图 5、综上分析，不考虑饱和时隐极同步发电机的电动势方程式可写为：称为同步电机的同步电抗气隙电动势：第24页，本讲稿共73页一、不考虑饱和时的

12、电动势方程式、同步电抗和相量图 6、相量图和等效电路分析功率因数角、功率因数角、功角物理意义？第25页，本讲稿共73页 一台隐极式同步发电机，分别在 、（滞后）与 滞后）两种情况下运行。其中 和 保持不变，而 ，问哪一种情况下所需的励磁电流大？为什么？、第26页，本讲稿共73页由于在滞后的功率因数时，愈小，电枢反应去磁作用愈强，为了获得一样的端电压，必须增大励磁。在运行中，当功率因数变小所需励磁电流增大时，必须注意转子的温升不能超过额定温升值。第27页，本讲稿共73页10-3 隐极同步发电机的电动势方程式、同步电抗和相量图二、考虑饱和时的磁动势电动势相矢图 1、电磁关系：其中 称为气隙中基波合

13、成磁动势(简称气隙磁动势)；2、电动势方程式：第28页，本讲稿共73页二、考虑饱和时的磁动势电动势相矢图 根据磁动势方程式和电动势方程式作出的相矢图，称为磁动势电动势相矢图。1、绘制磁动势电动势相矢图的步骤：1)已知U、I、cos以及空载特性，以感性负载为例。第29页，本讲稿共73页10-3 隐极同步发电机的电动势方程式、同步电抗和相量图考虑饱和时的磁动势电动势相矢图 1、绘制磁动势电动势相矢图的步骤：2)的位置领前于 ,均为基波磁动势,换算成一等效的阶梯形波气隙磁动势:式中：kf为阶梯形波励磁磁动势分解出的基波的波形系数。第30页，本讲稿共73页二、考虑饱和时的磁动势电动势相矢图 电枢磁动势

14、折算系数第31页，本讲稿共73页10-3 隐极同步发电机的电动势方程式、同步电抗和相量图二、考虑饱和时的磁动势电动势相矢图 ka的物理意义：一个基波电枢磁动势乘以折算系数ka以后就换算成了一个等值的阶梯形波励磁磁动势；反过来说，一个阶梯形励励磁磁动势除以ka(或乘以 kf)后，就换算成了一个等值的电枢基波磁动势。第32页，本讲稿共73页10-3 隐极同步发电机的电动势方程式、同步电抗和相量图二、考虑饱和时的磁动势电动势相矢图 3)决定 的大小与位置:的位置与 重合，其大小可由计算或试验获得，它 的计算公式为 4)求出如上图中 段。5)把Ff1换算成阶梯形波，即求出Ff kaFf 1，Ff用或

15、if Ff/Nf在空载特性上找 出E0，然后在落后于 矢量 方向作 相量讨论：在负载时，虽然有Ff，然而却不存在E0，实际绕组里只存在一个气隙电 动势E，只有在负载除去后，E0才表现出来。第33页，本讲稿共73页10-3 隐极同步发电机的电动势方程式、同步电抗和相量图二、考虑饱和时的磁动势电动势相矢图 2、电压调整率：所谓电压调整率，就是指当励磁电流保持不变，发电机从满载和额定电压下逐渐甩去全部负载，电压变化的百分数。即 E0为对应于额定负载和额定电压时得励磁电流下得空载电动势 UN为额定相电压。第34页，本讲稿共73页10-4 凸极同步发电机的双反应理论一、双反应理论凸极同步发电机的电枢磁场

16、分布及双反应理论的提出：凸极同步发电机的气隙是不均匀的，极弧下气隙较小，极间部分气隙较大，因此同一电枢磁破动势作用在不同的位置时，电枢反应将不一样第35页，本讲稿共73页10-4 凸极同步发电机的双反应理论1、双反应理论凸极同步发电机的电枢磁场分布及双反应理论的提出：双反应理论的基本思想：当电枢磁动势 的轴线既不和直轴又不和交轴重合时，可以把电枢磁动势 分解成直轴分量 和交轴分量 ，然后分别分析直轴和交轴电枢磁动势的电枢反应，最后再把它们的的效果迭加起来。这种考虑到凸极电机中气隙的不均匀性，把电枢反应分为直轴和交轴电枢反应的处理方法，叫做双反应理论。第36页，本讲稿共73页10-5 凸极同步发

17、电机的电动势方程式、同步电抗和相量图二、不考虑饱和时的相量图1、电磁关系：2、电动势方程式：各物理量的规定正方向与图1011所示。第37页，本讲稿共73页10-5 凸极同步发电机的电动势方程式、同步电抗和相量图二、不考虑饱和时的相量图电枢反应电抗：和隐极电机相似，不计饱和时 式中xad、xaq分别为直轴电枢反应电抗和交轴电枢反应电抗，它表征当对称的三相直轴或交轴电枢电流每相为1安时，三相联合产生的基波电枢磁场在每一相绕组中感应的直轴或交轴电枢反应电动势。第38页，本讲稿共73页同步发电机的基本电磁关系10-5 凸极同步发电机的电动势方程式、同步电抗和相量图二、不考虑饱和时的相量图电枢反应电抗：

18、电枢反应电抗正比于匝数的平方和磁导的乘积，即 对于隐极电机，由于气隙均匀，所以 。第39页，本讲稿共73页同步发电机的基本电磁关系10-5 凸极同步发电机的电动势方程式、同步电抗和相量图二、不考虑饱和时的相量图电枢反应电抗：第40页，本讲稿共73页10-5 凸极同步发电机的电动势方程式、同步电抗和相量图二、不考虑饱和时的相量图综上分析，凸极同步发电机的电动势方程式为：式中：分别称为凸极同步电机的直轴同步电抗和交轴同步电抗。其物理意义为当对称三直轴或交轴电枢电流每相为1安时，三相联合产生的电枢总磁场在电枢每一相绕组中感应的电动势。第41页，本讲稿共73页二、不考虑饱和时的相量图引入电动势 ，第4

19、2页，本讲稿共73页10-5 凸极同步发电机的电动势方程式、同步电抗和相量图二、不考虑饱和时的相量图等效电路：第43页，本讲稿共73页 例例10-2 一台凸极同步发电机，其直轴和交轴同步电抗分别等于 ，电枢电阻略去不计。试计算发电机发出额定电压、额定功率，（滞后）时的励磁电动势（不计饱和）。第44页，本讲稿共73页第45页，本讲稿共73页三、考虑饱和时的相量图设已知凸极同步发电机负载时数据U、I、cos和电机参数ra、x、kad、kaq以及空载特性，作考虑饱和时的相量图。1）首先按 作出P点；2）确定角，即如何确定Q点；由1024相矢图可以看出：产生所需的等效磁动势为：第46页，本讲稿共73页

20、10-5 凸极同步发电机的电动势方程式、同步电抗和相量图考虑饱和时的相量图2）确定角，即如何确定Q点；因此只要算出kaqFa，即可从空载特性上找出由图1024可知，若 已作出，则 由两部分组成，一部分为 ，一部分为 ，即因而相矢图中的 方向即可作出。产生Ed 的磁动势 可由空载特性找出；产生Ead的磁动势为FadFasin，可以计算得到，只要把Fad折算成等效的励磁磁动势kad Fad，就可求出励磁磁动势为由Ff从空载特性上即可找出E0的值，如图1025所示。第47页，本讲稿共73页同步发电机的基本电磁关系10-5 凸极同步发电机的电动势方程式、同步电抗和相量图考虑饱和时的相量图2）确定角，即

21、如何确定Q点；第48页，本讲稿共73页10-6 从空载特性、短路特性求同步电抗的不饱和值和短路比一、空载特性空载特性：在发电机的转速保持为同步转速，电枢空载情况下，调节励磁电流时电枢空载端电压的变化曲线，即 n=n1，I=0时，U0=f(if)空载特性的试验测取方法：在电枢空载（开路）的情况下，用原动机把发电机转子拖到同步速，然后调节励磁电流，使空载电枢电压达到额定值的1.3倍左右，然后单方向逐步减少励磁电流并记录不同励磁电流下对应的电枢端电压。第49页，本讲稿共73页同步发电机的基本电磁关系10-6 从空载特性、短路特性求同步电抗的不饱和值和短路比一、空载特性研究空载特性的重要意义：空载特性

22、是发电机的基本特性之一，空载特性一方面表征了电机磁路的饱和情况，另一方面把它和短路特性等其它特性配合在一起还可以确定同步电机的基本参数。第50页，本讲稿共73页10-6 从空载特性、短路特性求同步电抗的不饱和值和短路比二、短路特性短路特性：短路特性表示了电机在同步转速下，电枢端点三相短路时，电枢电流(短路电流)与励磁电流的关系，即：n=n1，U=0时，Ik=f(if)短路特性的试验测取方法：短路特性可由三相稳态短路试验测得，试验时，发电机的转速保持为同步速，调节励磁电流，使电枢电流约为1.2倍额定值，同时量取电枢电流和励磁电流，第51页，本讲稿共73页10-6 从空载特性、短路特性求同步电抗的

23、不饱和值和短路比二、短路特性短路特性是直线的原因：用三相稳态短路时发电机的相矢图来说明。第52页，本讲稿共73页10-6 从空载特性、短路特性求同步电抗的不饱和值和短路比二、短路特性对于一般同步电机，定子漏抗标么值约为0.100.20，若平均取为0.15，则短路电流等于额定电流（即I*=1）时，漏抗压降的标么值应为0.15，于是气隙电动势标么值亦等于0.15，即气隙电动势仅为额定电压的15，由此可见，在短路情况下，电机的磁路通常处以于不饱和状态。因此励磁电流变化时，气隙电动势和对应的短路电流将随之正比地变化，即 所以短路特性是一条直线。第53页，本讲稿共73页10-6 从空载特性、短路特性求同

24、步电抗的不饱和值和短路比三、利用空载特性和短路特性求同步电抗的不饱和值为了便于查对，常把空载特性和短路特性画在同一张坐标纸上，如图103l所示。第54页，本讲稿共73页四、短路比短路比：所谓“短路比”就是在相应于空载额定电压的励磁电流下，三相稳态短路时的短路电流与额定电流之比值。第55页，本讲稿共73页四、短路比短路比：所谓“短路比”就是在相应于空载额定电压的励磁电流下，三相稳态短路时的短路电流与额定电流之比值。不计饱和时第56页，本讲稿共73页四、短路比短路比对电机的影响：短路比的数值对电机影响很大。短路比小，说明同步电抗大，这时短路电流小，但负载变化时发电机的电压变化较大，而且并联运行时发

25、电机的稳定性较差，但电机的成本较低；反之，短路比大则电机性能较好，但成本高，因为短路比大表示 小，故气隙大，使励磁电流和转子用铜量增大，所以短路比的选择要合理地统筹兼顾运行性能和电机造价这两方面地要求。我国制造的汽轮发电机的Kc0.47-0.63，水轮发电机的Kc1.0-1.4，水轮发电机的短路比较大是由于水轮发电机为凸极结构，气隙大之故。第57页，本讲稿共73页10-7 用转差法试验测同步电机的同步电抗一、转差法既可以测出xd又可以测出xq的方法试验接线如图1033所示，其中励磁绕组应开路试验方法：首先把同步电机的转子用原动机拖动到接近同步转速(但不能等于同步速)，让转差率小于l。然后在定子

26、上加上一个额定频率的三相对称电压，并且让电枢旋转磁动势的转向和转子转向一致，所加电压的大小等于(0.02-0.15)待转差稳定后，用示波器拍摄电枢电压、电枢电流及励磁电压的波形，如图(10-34)所示。第58页，本讲稿共73页转差法既可以测出xd又可以测出xq的方法计算同步电抗的方法：由于没有励磁电流，故E0=0，电枢的电动势方程式为 旋转磁场的轴线将不断依次和转子的直轴或交轴置合，相应地，电枢的电抗将随着旋转磁场与转子磁极相对位置的变化而变化，即在最大值xd 和最小值xq 之间作周期变动。第59页，本讲稿共73页10-7 用转差法试验测同步电机的同步电抗转差法既可以测出xd又可以测出xq的方

27、法计算同步电抗的方法：当旋转磁场轴线对准直轴d时,Iq=0，I=Id，这时电枢电抗达到最大值，故电枢电流为最小值Imin，由于供电线路压降较小，电枢每相电压为最大值Umax，故得同理，当定子旋转磁场对准交轴q时，电压为最小值，电流为最大值，故得第60页，本讲稿共73页10-8 同步发电机的零功率因数负载特性及保梯电抗的测定零功率因数负载特性：指同步发电机带上一个纯感性负载（cos0），让转速为同步速，并保持负载电流I不变，求取发电机端点压与励磁电流之间的关系，即试验接线及方法：如图1035所示，电枢接一个可变的三相纯感性负载。试验时，把同步发电机拖动到同步转速，然后调节发电机的励磁电流和负载的

28、大小，使负载电流始终保持为常值（例如I=IN），记录不同励磁下发电机的的电压，即可得到零功率因数曲线，如图10-36所示。第61页，本讲稿共73页10-8 同步发电机的零功率因数负载特性及保梯电抗的测定从图l036可见，零功率因数特性在空载特性的右边，其形状与空载特性相似，这表明两条曲线之间具有某种联系，下面研究这个问题。第62页，本讲稿共73页10-8 同步发电机的零功率因数负载特性及保梯电抗的测定零功率因数特性与空载特性的关系：第63页，本讲稿共73页10-8 同步发电机的零功率因数负载特性及保梯电抗的测定零功率因数特性与空载特性的关系：零功率因数负载时，由于需要克服定子漏抗压降和去磁的电

29、枢反应，如仍要保持端电压为额定值第64页，本讲稿共73页10-8 同步发电机的零功率因数负载特性及保梯电抗的测定零功率因数特性与空载特性的关系：零功率因数特性和空载特性之间相差一个直角三角形AEF，该三角形称为同步电机的特性三角形或保梯三角形。特性三角形的一条直角边(铅垂边)是定子漏抗压降Ix，另一条直角边(水平边)是电枢反应磁动势的等效励磁电流ifa,由于测取零功率因数特性时，电流I保持不变，可见Ix和ifa不变，即特性三角形的大小不变。因此只要把特性三角形的底边保持水平位置而使其顶点E沿空载特性上移动，则其右边顶点的轨迹即为零功率因数特性。当特性三角形移到其水平边与横坐标重合时，可得K点，

30、该点的端电压U=0，故实质上即为短路点。第65页，本讲稿共73页10-8 同步发电机的零功率因数负载特性及保梯电抗的测定已知零功率因数特性和空载特性确定特性三角形和保梯电抗：气隙线的平行线 并和空载特性交于E点，由E点作 的垂线交于A点，则AEF即为要找的特性三角形。由此可见，电枢电流I所产生的电枢磁动势为 定子漏抗为 第66页，本讲稿共73页10-8 同步发电机的零功率因数负载特性及保梯电抗的测定已知零功率因数特性和空载特性确定特性三角形和保梯电抗：研究表明，由于零功率因数负载时转子的漏磁比空载时大，所以零功率因数特性和空载特性所确定的漏抗将比实际的定子漏抗稍大，一般把由零功率因数特性和空载

31、特性确定的漏抗称为保梯电抗，以xp表示。对一般的电机来说，试验和作图求取的零功率因数特性的差别是不大的。在隐极电机中，因为极间漏磁通较小，故xp x，而凸极电机中，则xp(1.1-1.3)x。第67页，本讲稿共73页10-8 同步发电机的零功率因数负载特性及保梯电抗的测定已知零功率因数特性和空载特性确定特性三角形和保梯电抗：结论：为了求电枢反应磁动势和定子漏抗，只要巳知空载特性和零功率因数特性上的K和F两点就可以了。K点可以通过短路特性找出，因此，零功率因数持性实验只需求一点F就可以了。第68页，本讲稿共73页10-9 同步发电机的外特性和调整特性一、外特性外特性：表示发电机的转速保持为同步转

32、速，励磁电流和负载的功率因数不变时，发电机的端电压和负载电流的关系，即 第69页，本讲稿共73页一、外特性电压调整率：从外特性可以求出发电机的电压调整率，调节发电机的励磁，使额定负载时发电机的端电压为额定电压，此励磁电流就称为额定励磁电流。然后保持励磁和转速不变，卸去负载，此时端电压变化的标么值，就称为同步发电机的电压调整率，如图1040所示，用U表示电压调整率，则 讨论：电压调整率是表征同步发电机运行性能的数据之一。过去发电机的端电压要靠值班人员的手动操作来调整，因此对U要求很严。现代的同步发电机大多数装有自动调压装置，所以对U的要求放宽。第70页，本讲稿共73页10-9 同步发电机的外特性

33、和调整特性二、调整特性调整特性：当发电机的负载发生变化时，为了保持端电压不变，必须同时调节发电机的励磁电流。当发电机的转速保持为同步速，发电机的端电压和负载功率因数不变时，负载电流变化时励磁电流的调整曲线，就称为发电机的调整特性，即 第71页，本讲稿共73页同步发电机的基本电磁关系本章小结在分析同步电机内部的物理情况式，电枢反应占有重要的地位。电枢反应的性 质取决于负载的性质和电机内部的参数，明确地说，它取决于 与 的夹角 的数值。在同步电机中，交轴电枢磁动势和主磁场相互作用，决定了电机内部 的能量转换；直轴电枢磁动势对励磁磁动势起去磁或加磁作用，从而引起发电 机端电压的变化。对于隐极电机，由

34、于气隙均匀，所以可用单一的同步电抗xs来表征电枢反应和 漏磁的效果。凸极电机气隙不均匀，同样大小的电枢磁动势作用在直轴或交轴 时，电枢反映不一样大，所以分析和表征凸极电机时，要用双反应理论和xd、xq两个参数，以分别表征直轴和交轴电流所产生的电枢反应和漏磁的效果。第72页，本讲稿共73页同步发电机的基本电磁关系本章小结参数xd、xq的大小对于同步电机具有重要意义。同步发电机一般与电网并联运 行，因此发电机的参数不但直接影响到本身的运行性能，而且还会影响到整个 系统运行的稳定性和可靠性。正常运行时，同步发电机的特性主要有两条：外特性和调节特性。外特性说明 负载变化而不调节励磁时电压的变化情况；调整特性说明负载变化时，为保持 端电压恒定，励磁电流的调节规律。其它如空载特性、短路特性、零功率因数 负载特性则属于为求测电机参数用的特性曲线。表征同步发电机稳态运行性能的主要数据和参数有：短路比、直轴和交轴同步 电抗、保梯电抗和漏电抗。短路比是表征发电机静态稳定度的一个重要数据，而各个参数则是定量分析电机稳态运行状态的有用工具。第73页，本讲稿共73页