同步发电机的运行特性.pptx

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1、3、负载特性：当I I=const,Cos=const时,U Uf(i if f)五种基本特性：五种基本特性：1、空载特性：当I I=0时，E E0 0(U U0 0)f(i if f)2、短路特性：当U U=0时，I Ik kf(i if f)4、外 特 性：当i if f=const,Cos=const时，U Uf(I I)5、调整特性：当U U=const,Cos=const时,i if ff(I I)第1页/共35页6.3.1 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 1、励磁电流由零升至最大值2

2、 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。第2页/共35页IfU0=E0i if0f0图6.28 6.28 空载特性的实验测定及校正12第3页/共35页图6.29 三根空载特性曲线E0=f(Ff)第4页/共35页二、同步发电机的短路特性当U U=0、保持n=nN时，I Ik kf(I If f)1、短路时（U=0）电动势方程隐极机：凸极机：即.=E E0 0+E+Ead ad+E+Eaq aq=U+IR=U+IRa a.+jIXjIX.E.E=E E0 0+E+Ea a=U+=U+I IK R Ra a+jI+jIK X X.E=U+IR

3、U+IRa a+jIX+jIX .jIjIK X X.第5页/共35页2 2、短路特性曲线 已知 、当Ra=0时隐极机：凸极机：90900 0,电枢磁势基本上为纯直轴去磁，F Fa a=F=Fadad,F Faqaq=0=0.第6页/共35页F =Ff Fad（数值上）又因磁路不饱和，F I IK Fad I IK 故：有Ff I IK 即If I IK 短路特性为一条过原点的直线。.E=U+IRU+IRa a+jIX+jIX .jIjIK X X.第7页/共35页 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

4、 短路特性第8页/共35页.E.=E E0 0+E+Ead ad+E+Eaq aq=U+IR=U+IRa a.+jIjIkX X.E.I.E0FfFad.EadFad F 图6.31 6.31 稳态短路时-空矢量3、稳态短路时-空矢量图第9页/共35页三角形ABC为同步发电机的特性三角形。=Fad =I INX X Ff（If）E OCAE0=f(If)BE F FadE图6.326.32特性三角形-AB-AC4、特性三角形（短路三角形）.E.=E E0 0+E+Ead ad+E+Eaq aq=U+IR=U+IRa a.+jIjIkX X 数值小,对应的磁通也小,电机磁路不饱和第10页/共35

5、页思考：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？第11页/共35页 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）第12页/共35页 凸极机：短路时 X Xd不饱和=E0/IK第13页/共35页X Xd*不饱和=X 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)

6、求得E0 ，由短路特性求得IK，由X Xd不饱和=E0/IK得不饱和同步电抗X Xd。根据经验公式 X Xq 0.65X Xd可求X Xq。第14页/共35页定义：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 /X Xd*不饱和6、短路比(图6.29中黑线所示）第15页/共35页 If EE0E E0 气隙线IKUNIf0IK0INIf

7、KIf0 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第16页/共35页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=0.41水轮发电机：kc=0.81.8第17页/共35页1、定义 发电机的负载特性是指当负载电流=常数，功率因数cos=常数的条件下，端电压U与励磁电流的关系。其

8、中当cos=0时一条负载特性称为零功率因数特性。三、零功率因数特性第18页/共35页2、相量图 cos=0 的负载为纯电感负载，Ra远小于回路电抗，故=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。第19页/共35页.=U+IR=U+IRa a+jIXjIX.E.=U+j=U+jIXIX.I I滞后于U90U900 0.I.E0FfFad Fad F .UjIXjIX.E Fad =Fa 图6.316.31零功率因数负载时时-空矢量图画出相量图见图6.316.31可以看出，与U U处于同一方位，其相量加减可简化为代数加减，即j jIXIX.E =U+IXIX F =Ff-Fa

9、 第20页/共35页3 3、零功率因数特性与空载特性之间存在一个特性三角形（见图6.31）图6.31 6.31 零功率因数负载特性的分析三角形EAF也为同步发电机的特性三角形。=UN =IX =IX =I If0 f0 =I If f =I Ifafa :克服漏阻抗压降IXIX 所需励磁电流-OB-EA-BC-BF-AF-ACF Ff f(I(If f)UABE EE0=f(If)OKCFUNI Ifafa第21页/共35页 在测定零功率因数负载特性时，I I保持不变，故特性三角形大小不变。若X X 已知，对应于一固定I I的去磁作用的等效励磁磁动势力I Ifafa，该三角形唯一确定，将左上角

10、顶点沿空载特性移动时，其右下角顶点的轨迹即为所求的零功率因数负载特性。第22页/共35页 若零功率因数负载特性是实测(设I=II=IN N)的，如图6.356.35中虚线所示，此时特性三角形为A“B”C“，大于 ，计算的电抗将大于漏抗X X，称为保梯电抗X XP P，X XP P=/I IN N 实测零功率因数负载特性3 3与理想零功率因数负载特性2 2不同是由于转子漏磁影响。若测零功率因数负载特性时电压低，磁路不饱和，则仍为曲线2 2，此时作特性三角形可求X X 。4 4、保梯电抗-BCBC_ _BC_ _第23页/共35页图6.35 由空载和零功率因数特性求特性三角形F Ff f(I(If

11、 f)UCE0=f(If)OAUNBOBACBACO123IfaI INX X I=0I=0I=II=IN第24页/共35页 三相稳定短路时，特性三角形纵边长为IXIX，横边长为Ifad=Ifa，称为短路三角形。随电压升高，纵边逐渐增长，横边逐渐变小，对应于U=UU=UN时所得特性三角形纵边长为IXIXp，称保梯三角形。凸极机：X Xp=(1.05=(1.051.1)1.1)X X 隐极机：X Xp=(1.1=(1.11.3)1.3)X X 第25页/共35页1、外特性 n=nN,If=常数,cos=常数条件下，同步发电机单机运行时,端电压U随负载电流而变化的关系曲线U=f(I)。四、外特性和

12、电压调整率第26页/共35页 感性负载及纯电阻负载：电枢反应去磁感性负载(0,90 0，cos 滞后)，励磁电流If不变时，随着电枢电流I的增大，有两个因素导致端电压下降：电枢反应的去磁 EU ；漏抗压降IRa的增大。故感性负载同步电机的外特性是下降的曲线。2、外特性曲线形状与负载的性质有关。第27页/共35页容性负载对于(j 0,y90，cos j超前)，电枢反应为增磁作用，电枢电流I增大，端电压U反而增大。图6-32 给出了各种情况下的外特性曲线。纯电阻负载:电枢反应去磁,外特性是下降曲线.第28页/共35页3、为使不同cos 下，I=IN时均有U=UN，则 感性负载下所需励磁电流If大-

13、过励状态 容性负载下所需励磁电流If小-欠励状态 纯电阻负载cos=1=1下所需励磁电流If-正常励磁状态。第29页/共35页cos=0.8滞后cos=1cos=0.8超前图6-32 同步发电机的外特性第30页/共35页例6-1 一台凸极同步发电机，其直轴和交轴同步电抗的标幺值为 ，电枢电阻略去不计，试计算该机在额定电压、额定电流、(滞后)时激磁电动势的标幺值 (不计饱和)解 以端电压作为参考相量 虚拟电动势为第31页/共35页即角为1944，于是电枢电流的直轴、交轴分量和激磁电动势分别为第32页/共35页例6.2 有一台25000kW、10.5kV(星形联结)、(滞后)的汽轮发电机，从其空载、短路试验中得到下列数据，试求同步电抗。从空载特性上查得：相电压 kV时，If0155A；从短路特性上查得：IIN1718A时，Ifk280A；从气隙线上得查得：If280A时，kV 解 从气隙线上查出，If280A时，激磁电动势 ；在同一励磁电流下，由短路特性查出，短路电流I1718A；所以同步电抗为 第33页/共35页用标幺值计算时，故从空载和短路特性可知，于是Xd(饱和)为 第34页/共35页谢谢您的观看！第35页/共35页