第六章-航空同步电机PPT课件

.,6.1航空同步发电机基本结构和额定数据6.2同步发电机的空载特性及电枢反应6.3同步发电机的电压方程、等效电路和相量图6.4同步发电机的功率、转矩6.5航空单相同步发电机6.6同步发电机的并联运行,第六章航空同步电机,.,2,同步电机也是一种常用的交流电机。与感应电机相比较，特点是，稳态运行时，转子的转速n与极对数p和频率f之间具有固定不变的关系：同步转速从原理上看，同步电机既可用作为发电机，也可用作为电动机或补偿机。现代发电站中的交流发电机几乎全部都是同步发电机，在工矿企业和电力系统中，同步电动机和补偿机也有使用。,同步电机,.,回顾同步电机的原理,转子绕组通以直流电流形成分布磁场，匝链定子上的各相绕组。,定子上嵌放有对称三相绕组a-x、b-y、c-z,.,设磁场在气隙中按正弦分布,设转子以恒定速度旋转定子绕组中所匝链的磁通按正弦规律变化，其感应电势按正弦规律变化。由于各相匝数相等，从而各相电势的大小相等，由于各相绕组空间分布彼此相距120，从而三相电势时间相位差120满足了三相电势对称要求。,.,5,这个交流电势的频率f决定于电机的极对数p和转子每分钟的转数n(r/min)。由于每一转对应p对磁极，转子每秒钟转数为n60，因此每秒钟有pn/60个对磁极切割定子导线，使它的感应电势交变pn/60个周期，换句话说，该电势的频率为：,当电机的极对数和转速一定时、它发出交流电势的频率也是一定的。我国电力系统规定，交流电的频率为50Hz，例：电机为一对极，它的转速必定是3000r/min。,.,6,f与n之间这种固定关系，是同步电机的一个特征。若定子三相电枢绕组与三相负载相连，则三相定子绕组中流通三相电流，产生三相合成旋转电枢磁势，基波转速n1即，电枢磁势与转子同转速、同转向同步。即，电枢磁势与转子磁势二者同步、相对静止。,.,7,同步电机做电动机：,三相定子绕组与电源接通，产生三相合成基波磁势，转速为同步速：同时转子直流励磁产生恒定主极磁场；两个磁场间有相互电磁力作用，使得电枢磁场拖着主极磁场同步转动，转子转速n=n1。,.,航空同步发电机恒频方法,.,6.1航空同步发电机基本结构和额定数据,6.1.1航空同步发电机基本结构,.,10,一、同步电机分类：,旋转电枢式（内枢式）：电枢旋转，主极固定，因电枢功率不易由滑动部分送出，只适于较小容量发电机，实用少。,同步电机,旋转磁极式（内极式）：磁极旋转，电枢固定，电枢功率由静止部分送出，可传送较大功率，实用广，是同步发电机的基本结构型式。,.,11,旋转磁极式,隐极式转子：不计齿槽时气隙均匀；机械强度高，适用于高转速；一般用于汽轮发电机；外形细长。凸极式转子：气隙不均匀，极弧下较小，极间较大；机械强度比隐极机低，适用于低转速；一般用于水轮发电机，外形扁盘形。（航空电机多用此形式）,.,2)、定子绕组：由许多线圈按一定规律连接而成。大容量电机由于尺寸大，制成半匝式（线棒），每个线棒由若干铜线并在一起，分成一排或两排，两个线棒的一端焊在一起，即成一个线圈。,3)、机座：固定和支撑定子铁心，并形成风道。,二、同步电机的基本结构,(一)、隐极同步电机（卧式）,1)、定子铁心：由0.5mm厚的硅钢片叠成，沿轴向分成好几叠，每叠36cm，叠与叠之间留有宽0.81cm的通风沟。,1、定子：包括定子铁心、定子绕组、机座、端盖等。,.,2)、励磁绕组：用扁铜线绕成同心式线圈，嵌放在大齿两侧的转子槽中，并用非磁性硬铝槽楔压紧。,3)、护环：为使励磁绕组可靠地固定在转子上，绕组端部还要套上用高强度非磁性钢锻成的护环。,1)、转子铁心：一般用整块的导磁性好的高强度合金钢锻成，转子表面约2/3部分铣有轴向凹槽，用于嵌放励磁绕组，不铣槽的约1/3部分形成大齿，即磁极。,2、转子：包括转子铁心、励磁绕组、护环、风扇等。,.,2)、定子绕组：大、中容量凸极电机采用波绕组，小容量凸极电机采用叠绕组。,3)、机座：固定和支撑定子铁心，并形成风道。因直径大，通常采用分瓣机座。,(二)、凸极同步电机（卧式或立式）,1)、定子铁心：由0.5mm厚硅钢片叠成，因直径大，一般采用几片扇形硅钢片拼成一个圆形。,1、定子：包括定子铁心、定子绕组、机座等。,卧式：同步电动机、同步补偿机和用内燃机或冲击式水轮机拖动的同步发电机。立式：低速、大容量水轮发电机和大型水泵用同步电动机。,.,3)、阻尼绕组：由插入磁极极靴槽中的铜条和两端的端环焊成一个闭合绕组。在发电机不对称运行时，起削弱负序旋转磁场，抑制转子机械振荡的作用。,2)、转轴：用高强度钢锻成。因转速低，转子铁心与转轴分开锻造。,1)、转子铁心：即磁极，采用T尾或鸠尾与磁轭连接，磁轭与转轴间用转子支架支撑着，转子支架固定在转轴上。,2、转子：包括转子铁心、转轴、励磁绕组、阻尼绕组等。,.,三、同步电机的励磁方式指同步电机获得直流励磁电流的方式；而供给励磁电流的整个系统，称为励磁系统。,(一)、直流励磁机励磁系统：用同轴直流发电机供给励磁。(二)、整流器励磁系统：(用晶闸管取代直流发电机电刷和换向器)1、静止整流器励磁系统：1)、他励式：用同轴交流主励磁机发出交流电，经静止半导体整流器整流后供给励磁。2)、自励式：(取消了交流励磁机)取自同步发电机输出的交流电，经晶闸管整流后供给励磁。2、旋转整流器励磁系统：(取消了同步发电机集电环和电刷)用同轴转枢式交流主励磁机发出交流电，经同步发电机转子上的半导体整流器整流后供给励磁，称为无刷励磁系统。,.,6.1.2航空同步发电机的型号和额定数据,1、额定容量SN(或额定功率PN)：额定运行时电机的输出功率。同步发电机SN(kVA)或PN(kW)；同步电动机PN(kW)；同步补偿机SN(kvar)。2、额定电压UN：额定运行时定子绕组的线电压，单位为伏(V)。3、额定电流IN：额定运行时定子绕组中的线电流，单位为安(A)。4、额定功率因数cosN：额定运行时电机的功率因数。5、额定频率fN：额定运行时电枢的频率，我国工频为50赫(Hz)。6、额定转速nN：额定运行时电机的转速，为同步转速ns；单位为转/分(r/min)。还有绝缘等级、允许温升、额定励磁电压和额定励磁电流等。,.,A,C,B,S,N,空载运行：同步发电机被原动机拖动以同步转速旋转，励磁绕组通入直流励磁电流，电枢绕组开路或电枢电流为零的情况。,设转子顺时针旋转,紫色为流入红色为流出,ns,6.2同步发电机空载特性及电枢反应,6.2.1同步发电机空载运行及特性,.,主磁路包括气隙、电枢齿、电枢轭、磁极极身和转子轭五部分。,1、空载时的电磁关系,.,2、三相感应电动势的大小三相定子绕组对称，因此三相电动势大小相等，相位互差120电角度。设E0为相电动势有效值，A相初相角为0，则：,相电动势的有效值,.,在同步转速下，激磁电动势E0与励磁电流If之间的关系曲线E0=f(If)，称为同步电机的空载特性。,3、空载特性,0,E0=f(If),E0,0,If,Ff,气隙线,空载特性,If0,UN,电机的磁化曲线0=f(Ff),E0,空载额定电压时主磁路饱和系数,If0,E0=f(If)E00、FfIf0=f(If)、E0=f(Ff)、0=f(Ff)：改变If，可改变E0，得空载特性曲线。,.,22,图6-15空载特性曲线,铁磁材料的导磁率则是非线性的，随Ff(If)大小而变化。Ff较小：很大，且变化不大，0和Ff呈线性关系；Ff较大：变小，随Ff继续加大而变得更小（饱和、非线性）。空载特性类似电机磁路磁化曲线。,0和Ff有关，还和磁路的饱和情况有关。同步发电机的磁路由气隙和铁磁材料(磁极、转子磁轭、定子铁心、齿等)两大部分组成。空气的导磁率很小，是常数，磁通与Ff或If呈线性关系。,.,23,为合理利用材料，空载额定电压一般设计在空载特性的弯曲处，如图中的c点。任何一台电机的空载特性实际上也反映了它的磁化曲线。从磁路计算可知一台电机的磁化曲线实际上只决定于电机各段铁心和气隙的尺寸以及铁心的材料，当电机制成后，其磁化曲线即确定不变。,气隙线,励磁电流较小时，由于磁通较小，电机磁路没有饱和，空载特性呈直线，将其延长后的直线称气隙线。,.,24,空载特性可以通过计算或试验得到。试验测定的方法与直流发电机类似。同步电机的空载特性也常用标么值表示，空载电势以额定电压为基值，此时的励磁电流(称为额定励磁电流)为励磁电流的基值。用标么值表示的空载特性具有典型性，不论电机容量的大小，电压的高低，其空载特性彼此非常接近。,.,25,空载时，同步电机中只有一个n1旋转的励磁磁势Ff，它在电枢绕组中感应出三相对称交流电势(励磁电动势E0)。电枢绕组接三相对称负载后，电枢绕组和负载一起构成闭合通路，通路中流过的是三相对称的交流电流，三相对称电流流过三相对称绕组时将会产生一个以n1旋转的旋转磁势Fa，与主极旋转磁场Ff“同步”。,电枢磁势,6.2.2同步电机的电枢反应,.,26,结论：,随轴同转的转子磁势Ff(称为机械旋转磁势)；电枢旋转磁势Fa(称为电气旋转磁势)。转速均为同步速n1，而且转向一致，二者在空间处于相对静止状态，可以用矢量加法将其合成为一个合成磁势F。因此，气隙中的磁场由主极磁场与电枢磁场二者合成。气隙磁场可以看成是由合成磁势F在电机的气隙中建立起来的磁场。也是以同步转速n1旋转的旋转磁场。,F,.,27,励磁磁势和电枢磁势的区别,.,28,电枢反应定义：空载时Ff1FaF改变E、U改变。实践证明，当对称三相负载性质不同时(如感性、容性或电阻性)，发电机端压变化规律也不同。原因：电枢磁场对主极磁场的影响不同。同步发电机对称负载时，电枢磁势Fa对励磁磁势Ff影响，气隙磁场的大小和位置发生变化，这一现象称为电枢反应。,.,29,电枢反应会对电机性能产生重大影响,电枢反应的性质（去磁、增磁或交磁）决定于空间相量Fa和Ff1之间的相对位置，这一相对位置仅与时间相量0和之间的相位差相关连。即取决于以E0作为电动势供电的相回路内总电抗与总电阻的比值，故称为内功率因数角。其大小由负载的性质决定。不同于功率因数角(电机端压U和电枢电流I的夹角)。,.,30,三个角,四个轴,.,31,3.正方向规定,相绕组轴线正方向：假定相绕组首端(A，B，C)电流方向为“.”，尾端(X，Y，Z)电流方向为“”，按右手螺旋，得A、B、C三个相轴线，空间互差120空间电角，组成空间固定坐标系统。转子d轴和q轴正方向：规定转子N极磁力线穿出的方向，d轴；逆转子转向转过90空间电角，q轴。由于转子旋转，d轴和q轴随转子转动组成空间旋转坐标系统。,3.时间矢量图的规定：沿用电路规定，取时间坐标轴线j，固定不动。各时间矢量均以同一角速度=2f逆时针旋转，各时间矢量在时轴上的投影为其瞬时值，当时间矢量与时轴j重合时，表示该时刻该时间矢量的瞬时值达最大值。,.,32,4、时-空矢量图,Ff1及0在d轴上，E0在q轴上,Fa与I重合。将Fa分解：,幅值：Fad=Fasin直轴分量Faq=Facos交轴分量,.,A相相轴(A相时轴),(1)任一相的电流相量与该电流系统产生的合成磁动势矢量重合；(2)旋转磁场与任一相绕组交链的磁通相量与旋转磁场的磁密波矢量重合；(3)忽略磁滞、涡流影响时，旋转磁场的磁密波矢量与产生它的磁动势矢量重合；(4)磁通与其感应电动势的正方向符合右手螺旋定则时，电动势相量滞后于产生它的磁通相量90。,把时间相量图和空间矢量图画在一起，称为时空矢量图。,对于对称多相系统，在时空矢量图中，若每一相都取自己的相轴作为时轴，则存在下列关系：,同步发电机A相电流达最大值时的时空矢量图,.,时轴,A轴,一、负载性质对电枢反应的影响,B,C轴,A,C,Z,X,Y,B轴,设电流尾进首出为正，,(1)纯电阻负载：电枢电流与激磁电动势同相时(0=0),S,N,d轴,(a)空间矢量图,(c)时空矢量图,(b)时间相量图,q轴,紫色为流入红色为流出,ns,设转子顺时针旋转,d轴,A轴,q轴,时轴,取主极轴线超前A相轴线90的时刻绘图,Ff1超前Fa90，二者正交，Ff1作用在直轴上；而Fa作用在交轴上，这种作用在交轴上的电枢反应称为交轴电枢反应，简称交磁作用。,.,35,电枢反应的影响：,合成磁势F的轴线位置从空载时直轴处逆转子转向后移一个锐角，改变磁场分布。形成Ff1“拖着”F同步转动，主极转子受到电磁制动性质的转矩。幅值较空载时略有增大。I和E0同相，发电机有有功功率输送到电网，同步电机处于发电运行状态。,.,时轴,A轴,B,C轴,A,C,Z,X,Y,B轴,(2)纯电感负载：电枢电流滞后激磁电动势90时(0=90),S,N,d轴,(a)空间矢量图,(c)时空矢量图,(b)时间相量图,q轴,ns,d轴,A轴,q轴,时轴,Fa滞后Ff1180二者反相，Ff1和Fa一同作用在直轴上，方向相反，电枢反应为纯去磁作用，合成磁势的幅值减小，这一电枢反应称为直轴去磁电枢反应。,.,37,电枢反应的影响：,Ff1和Fa在d轴上，Fa对Ff1起去磁作用，合成磁势F的幅值减小。F与Ff1都在d轴上，两者之间没有切向作用力，没有电磁转矩，不进行机电能量转换。,.,时轴,A轴,B,C轴,A,C,Z,X,Y,B轴,(3)电容负载：电枢电流超前激磁电动势90时(0=90),S,N,d轴,(a)空间矢量图,(c)时空矢量图,(b)时间相量图,q轴,ns,d轴,A轴,q轴,时轴,Fa和Ff1与之间的夹角为0，即二者同相，一同作用在直轴上，电枢反应为纯助磁作用，合成磁势的幅值增大，这一电枢反应称为直轴增磁电枢反应。,.,39,电枢反应的影响：,=-90时纵轴电枢反应磁动势Fa对主极磁动势Ff起助磁作用，使合成气隙场增强。Fa、Ff同轴二者不产生切向力和电磁转矩，不进行机电能量转换。,.,时轴,A轴,B,C轴,A,C,Z,X,Y,B轴,(4)一般情况下的电枢反应电枢电流滞后激磁电动势一个锐角(0090),S,N,d轴,(a)空间矢量图,(c)时空矢量图,(b)时间相量图,q轴,ns,d轴,A轴,q轴,时轴,.,对称负载时的电枢反应,电枢反应取决于与的空间夹角，即取决于与的时间夹角0。,.,42,一般情况=(090)滞后0一个锐角,Fa和Ff1与之间的夹角90为分析电枢反应，将Fa分解：,电流产生磁动势，把电枢电流分解为两个分量：,对应磁动势Fad和Faq,A轴,q轴,时轴,.,43,电枢反应的影响：,交轴电枢反应磁动势Faq（Iq）改变磁场分布，使得气隙合成磁动势交轴分量滞后主极磁动势所在的d轴。F。定转子间产生切向力和有电磁转矩，进行机电能量转换。直轴电枢反应磁动势Fad（Id）对主极磁动势有去磁作用，使合成气隙磁动势减小。,A轴,q轴,时轴,.,小结：,(1)、电枢反应的性质与激磁电动势和电枢电流的夹角0(即内功率因数角)有关。(2)、电枢反应的性质有交磁、去磁、增磁三种。(3)、交轴电枢反应是实现机电能量转换的关键，因为只有交轴电枢反应才产生制动性质的电磁转矩，原动机必须克服制动电磁转矩做功，从而将机械能转变成电能。,.,(1)00时，为交轴电枢反应，作用是使气隙磁场轴线从空载时的直轴处逆转向后移了一个锐角，主磁场超前气隙磁场，主极上受到制动性质的电磁转矩，使发电机转速降低，影响发电机有功功率的输出。(2)090时，为直轴去磁电枢反应，作用是使气隙磁场削弱，发电机端电压下降，影响发电机无功功率的输出。(3)0-90时，为直轴增磁电枢反应，作用是使气隙磁场增强，发电机端电压上升，影响发电机无功功率的输出。,00、90和90时电枢反应的性质、作用和对电机功率传递的影响？,.,46,当角为不同值的电枢反应,.,47,总结：,同步电机的运行方式可以由来判断：作发电机：-/2/2作电动机：/2Xq隐极机，气隙均匀，XdXq,3、直轴、交轴同步电抗的意义,N1：电枢绕组每相的串联匝数d、q：交直轴的磁导,.,61,图凸极同步电机电枢反应磁通和漏磁通所经磁路及其磁导,Fad,Faq,.,62,.,63,3、相量图由电势平衡方程直接作出,.,64,画相量图注意事项：,已知条件：发电机的端电压、电流、负载的功率因数角以及电机的参数Ra、Xd和Xq外；还必须先把电枢电流分解成直轴和交轴两个分量，为此须先确定角，而角无法用仪表测得引入虚拟电势。,RQ=IqXq/cos=IXq,R,Q,jXq,方法：从R点画垂直于的直线并与0相量交于Q点，得到线段RQ，RQ与相量jIqXq间夹角为，有：,虚拟电势,.,65,不计饱和时，凸极同步电机相量图实际做法：,根据角，作出和；画出相量Q，确定Q点，OQ与的夹角即为角；根据求出的角，把分解为d和q；从R点依次做jXd和jXq，得到端点T，连接OT，即为0。,.,66,及E0的求取：,:与之间的夹角标量法：根据相量图进行代数运算，运算简单tan=(IXq+Usin)/(IRa+Ucos)E0=Ucos+IRacos+IXdsin,.,6.3.3计饱和凸极同步发电机,1、磁路不饱和：采用叠加原理求解“电动势合成”Ff10FaaEa,2、磁路饱和：“磁动势合成”磁场（、B）不再满足线性叠加条件，但由安培环路定律，磁动势(F)可叠加,故求解方法为：F=Ff1+FaE,.,.,68,假设：d轴（直轴）饱和、q轴（交轴）不饱和；交直轴磁路分开计算，不计交叉饱和的影响。（叠加原理不再适用，双反应理论仍采用）,q轴：在正常运行时，由于凸极电机q轴磁路气隙大，不易饱和，故可认为q轴电枢反应电抗Xaq不受磁路饱和的影响为恒值；d轴：磁路气隙小，磁路易饱和，当磁路饱和时，磁导ad，故Xad。磁路饱和：XadXads（饱和值），XdXds(饱和值)，且大小随磁路饱和程度不同而不同。,不饱和,饱和,.,69,1、电磁关系,磁路饱和时，电磁关系F均为基波磁动势折算到励磁绕组的等效励磁磁动势,.,70,2、电势方程：,q轴气隙大，磁路接近线性，Xaq为恒值：,漏电势：,d轴（直轴）饱和、q轴（交轴）不饱和,.,71,3、相量图,.,72,隐极机：气隙均匀。只要Fa相同，不管它作用于圆周气隙上任何位置，其产生的气隙磁场和每极磁通量都相同，故不需分解为直轴、交磁两分量分别讨论，可整体考虑电枢反应的影响。,6.3.4隐极同步发电机,.,73,1、磁路不饱和：采用叠加原理求解“电动势合成”Ff10FaaEa,2、磁路饱和：“磁动势合成”磁场（、B）不再满足线性叠加条件，但由安培环路定律，磁动势(F)可叠加,故求解方法为：F=Ff1+FaE,.,.,74,正方向规定：,.,75,一、不饱和时：,1、电磁关系叠加原理计算E,.,76,2、电势方程：,.,77,EaI；时间相位上，a滞后于a以90电角度，若不计定子铁耗,a与同相位，a滞后于90电角度。写成负电抗压降的形式（电枢反应的影响量化）：,电枢反应电动势Ea电枢反应磁通a；不计磁饱和时，电枢反应磁通a电枢磁动势Fa电枢电流I：,.,78,电枢磁动势Fa产生的漏磁通，所引起漏电动势E与电枢电流I间有正比关系，也可写成压降形式，即,Xa称为电枢反应电抗，是一相参数，表示单位电枢电流引起的电枢反应电动势大小。注意：Ia、Ea虽是一相的值，但Xa是定子三相对称电流系统产生的电枢磁动势在定子一相绕组的影响，Xa是一个等值电抗。,.,79,Xs:隐极机同步电抗，表征对称稳态运行时电枢反应基波磁场和漏磁场综合效应的电磁参数。是三相电枢电流产生的全部磁通在某一相中的作用，是一个综合参数物理意义。,于是隐极同步发电机电动势方程式:,.,80,考虑电枢反应后的发电机内电动势,发电机内阻抗，内电动势扣除发电机内电阻抗压降后，对外表现为U,内电动势、内阻抗,.,激磁电动势与端电压的夹角称为功率角,等效电路,相量图,3、相量图,根据电动势方程式，画出隐极同步发电机相量图和等效电路:,.,82,从电路观点看，隐极同步发电机相当于励磁电势E0和同步阻抗(RaXs)串联的电路。Ra表示电枢电路的电阻，Xs表示电枢基波旋转磁场(电枢反应)。物理意义明显，电路简单，在工程分析中广泛应用。,.,83,4、及E0的求取：,：0与之间的夹角，内功率因数角：与之间的夹角，功率因数角：功率角+=,矢量法：利用平衡方程求解,进行矢量运算。标量法：根据相量图进行代数运算，运算简单tan=(IXs+Usin)/(IRa+Ucos)E0=Ucos+IRacos+IXssin,.,84,二、考虑饱和时,大多数情况下，同步发电机磁路都接近于饱和状态运行(磁化曲线的膝部)。计及饱和，磁动势F及其引起的磁通处于非线性关系。不能用叠加原理计算E,分析方法：首先求出作用于磁路上的合成磁势，然后利用电机的磁化曲线（空载特性）求出气隙磁通和气隙电势。,.,考虑饱和（磁路非线性，不能应用叠加原理）,1、电压方程,.,2、磁动势电动势矢量图,具体计算时利用空载特性可直接求出气隙合成磁动势建立的气隙电动势，为此需要把基波电枢磁动势换算到阶梯形波的主极磁动势上，即乘以电枢磁动势的换算系数ka。,ka的意义是：产生同样大小的基波气隙磁场时，一安匝基波电枢磁动势相当于多少安匝阶梯形波主极磁动势。,.,机械功率,电磁功率,电功率,功率转换流程图,机械损耗,定子铁耗,杂散损耗,电枢铜耗,6.4.1功率方程,设转子励磁损耗由独立的直流电源供给,6.4同步发电机的功率、转矩,.,相量图,电磁功率,.,6.4.2转矩方程,原动机驱动转矩,电磁转矩,空载制动转矩,.,6.5航空单相同步发电机,单相同步发电机,单相电枢电流,脉振磁动势,正转磁动势,反转磁动势,同步转速n1,2倍同步转速n1,与三相同步发电机相仿的电枢反应,感应电动势倍频，附加损耗增加,补偿措施：采用全阻尼绕组，阻尼绕组形成反转磁场感生电流，形成附加磁场，对反转磁场起到去磁和抵消作用。,.,航空单相同步发电机的形式,.,92,单机供电的缺点：不能保证供电质量(电压和频率的稳定性)和可靠性(发生故障就得停电)；无法实现供电的灵活性和经济性。这些缺点可通过多机并联来改善。通过并联可将几台电机或几个电站并成一个电网。现代发电厂都是把几台同步发电机并联起来接在共同的汇流排上，一个地区总有多个发电厂并联起来组成一个强大的电力系统(电网)。现代发电厂都是联成大电力系统。,6.6同步发电机的并联运行,.,93,电网供电优点：,提高了供电可靠性。一台电机故障或检修不会引起停电事故。提高了供电的经济性和灵活性。若水电厂与火电厂并联，在枯水期和旺水期两种电厂可以调配发电，旺水期水电多发电，枯水期火电多发电；用电高峰期和低谷期可灵活决定投入电网的发电机数量，提高发电效率和供电灵活性。提高了供电质量。电网容量大(相对于单台发电机或个别负载可视为无穷大)，单台发电机投入与停机、个别负载变化对电网影响甚微，衡量供电质量的电压和频率可视为恒定不变的常数。同步发电机并联到电网后其电压、频率和电网一致不能单独变化。,.,94,6.6.1并联投入的条件1、定义：把同步发电机并联至电网的过程称为投入并联(并列、并车、整步)。并车时必须避免产生巨大的冲击电流，以防止同步发电机受到损坏（电磁冲击、机械冲击），电网遭受干扰。,两台同步发电机并联运行：是电力系统中若干台发电机并联后的“等效”发电机；是待并联的发电机。,.,95,2、五个条件：,波形相同正弦波频率相同f接近幅值相同；相位相同接近相序相同严格条件,若以上条件中的任何一个不满足则在开关两端会出现差额电压，如果闭合开关，在发电机和电网组成的回路中必然会出现瞬态冲击电流。上述条件中相序一致是绝对条件，其它条件是相对的，因为通常电机可以承受一些小的冲击电流。,.,96,五个条件的决定因素：,波形相同制造厂保证，认为基本上是正弦波频率相同调节原动机转速幅值相同调节发电机励磁电流相位相同合闸瞬间电位相序相同在规定转向下，发电机三相出线已标明其相序ABC，只要和电网的各相对应连接即可保证相序相同。,并联，主要考虑,.,97,3、并联条件不满足的影响,若ff，频率不同0与之间有相对运动两相量间的相角差将在0360之间变化，电压差忽大忽小。频率相差越大，这个变化越剧烈。投入并联的操作越困难，若投入电网，也不易同步，将在电机和电网之间引起很大的电流和功率振荡。,发电机投入并联的示意图,变化电压差(拍振电压)拍振电流交变力矩(发电机振动)和功率振荡,.,98,若0与大小不等，或相位不同，把发电机投入并联，则相当于出突加电压差U引起的瞬态过程，将在发电机与电网中产生一定的冲击电流。严重时，该电流可达额定电流的58倍。,综上所述，为了避免投入并联时引起电流、功率和转矩的冲击，最好同时满足上述三个条件。,0与大小不等,相位不同,电压差强大环流巨大电磁力(破坏绕组)和冲击力矩(转轴受冲击),.,III.相序不同,绝不允许并联,.,100,思考：同步发电机的并联和变压器的并联有何异同？,相同点：相序一致、电压相等、f接近不同点：同步：If可以调节，总能保证各台发电机端电压相等，但E0不一定相等。同步电抗数值不能确定负载电流的分配，即使有不同的同步电抗，也可以并联运行。变压器：必须有相同的短路阻抗。,.,投入并联的方法,(1)、准确整步法（准确同步法、准确同期法）把发电机调整到完全合乎并联条件，然后投入电网，称为准确整步。,为了投入并联所进行的调节和操作过程，称为整步过程。将发电机调整到符合并联条件时，称发电机达到同步或同期。将发电机投入电网，称为并网、并列、或