6第六章 同步电机复习

第六章同步电机复习,6.1概述6.2同步电机的运行原理6.3同步发电机的运行特性6.4并联运行6.5同步电动机和调相机6.6同步电机不对称运行6.7同步电机的突然短路,6.1概述,额定值额定功率PN（MW）：是该台电机安全运行的最大允许输出功率；额定电压UN（kV）：是该台电机长期安全工作的最高电压，指线电压；额定电流IN（A）：是该台电机正常连续运行的最大工作电流，指线电流；,额定频率fN：我国标准工频为50Hz。额定功率因数：指电机在额定运行时的功率因数。额定值之间的关系：,6.2同步电机的运行原理,隐极同步发电机的负载运行不考虑饱和时2.1电磁物理关系,6.2同步电机的运行原理,三、隐极同步发电机的负载运行不考虑饱和时2.3相量方程式、相量图和等效电路,时空矢量图和等效电路,6.2同步电机的运行原理,四、凸极同步发电机的负载运行1.不考虑饱和时1.1电磁关系,6.2同步电机的运行原理,四、凸极同步发电机的负载运行1.不考虑饱和时1.2基本方程式、相量图,不饱和时的相量图,6.2同步电机的运行原理,四、凸极同步发电机的负载运行1.不考虑饱和时1.3具体用法,6.3同步发电机的运行特性,一、空载特性1.定义当n=nN，I=0时，U0=f(If)2.空载特性曲线3.测量与校正,6.3同步发电机的运行特性,二、短路特性1.定义当n=nN，U=0时，Ik=f(If)2.短路特性曲线3.为什么是一直线？4.如何求d轴不饱和同步电抗？,6.3同步发电机的运行特性,三、零功率因数负载特性1.负载特性定义当n=nN，I=常数，cos=常数时，U=f(If)2.零功率因数负载特性曲线3.特性三角形与理想的零功率因数特性曲线4.保梯三角形、保梯电抗Xp与d轴饱和同步电抗的求取,6.3同步发电机的运行特性,四、外特性1.定义当n=nN，If=常数，cos=常数时，U=f(I)2.外特性曲线3.充电容量Pc=3UNIc=3UNUN/Xd汽发：0.460.88pu，水发：0.9pu4.电压调整率,6.3同步发电机的运行特性,四、调整特性1.定义当n=nN，U=常数，cos=常数时，If=f(I)2.调整特性曲线,6.3同步发电机的运行特性,五、短路比1.定义,6.3同步发电机的运行特性,五、短路比2.短路比大小对电机的影响短路比小，同步电抗值大，负载变化时电压变化大，并联运行的稳定性较差，造价较低；短路比大，则同步电抗值小，负载变化时电压变化小，并联运行的稳定性较好，造价较高。一般要求汽发小些（0.41.0），水发稍大些（0.81.0）。,6.3同步发电机的运行特性,六、电压调整率与额定励磁电流的求法1.不饱和时在已知参数的条件下不难求得。2.饱和时的求法2.1凸极同步发电机2.2隐极同步发电机工程上不管凸极还是隐极采用保梯图来求的较多。七、稳态参数的测定,6.4.0并联运行,一、优点提高供电的可靠性；提高供电的经济性；提高电能的质量（主要是U和f）.,6.4.0并联运行,二、无穷大电网1.SS2.ZS03.US=C4.fS=C,6.4.1投入并联的条件与方法,一、条件1.电压波形相同2.频率相同3.电压大小相同4.相位相同5.相序相同,6.4.1投入并联的条件与方法,一、条件不满足时的影响1、电机和电网之间有环流，定子绕组端部受力变形。2、产生拍振电流和电压，引起电机内功率振荡。3、电机和电网之间有高次谐波环流，增加损耗，温度升高，效率降低。4、电网和电机之间存在巨大的电位差而产生无法消除的环流，危害电机安全运行。二、方法1.准同期法2.自同期法,6.4.2功率与转矩平衡方程,一、功率平衡方程P1-（pmec+pFe+pad)=PemP2=Pem-pcu1P2=mUIcos；pcu1=mI2Ra,6.4.2功率与转矩平衡方程,一、功率平衡方程对隐极机有Pem=mE0Icos对凸极机有Pem=mE0IcosmIdIq(Xd-Xq)二、转矩平衡方程T1-（Tmec+TFe+Tad)=Tem,6.4.3功角特性,一、功角特性1.对凸极机有Pem=mE0Usin/Xd+0.5mU2sin2(1/Xq)-(1/Xd)对隐极机有Pem=mE0Usin/Xt,6.4.3功角特性,一、功角特性2.基本电磁功率与附加电磁功率基本电磁功率：mE0Usin/Xd附加电磁功率：0.5mU2sin2(1/Xq)-(1/Xd)3.交轴电枢反应是能量转换所必须的。,6.4.4有功调节与静态稳定,一、有功功率调节1.增加原动机输入功率，则可以使得电机的功率角发生变化，从而达到调节发电机输出功率的目的。2.但是由于电磁功率有一最大值，因此调节必须在一定范围内进行，否则可能失去同步。,6.4.4有功调节与静态稳定,二、静态稳定1.当发电机受到小扰动时，会偏离原来的运行状态，若在扰动消失后发电机能自行回复到原来的运行状态稳定运行，则称发电机是静态稳定的，否则就是非静态稳定的。2.静态稳定判据：dPem/d0。,6.4.4有功调节与静态稳定,二、静态稳定3.静态稳定区域：隐极机：090凸极机：0mm90，具体多少要计算确定。,6.4.4有功调节与静态稳定,二、静态稳定4.比整步功率与比整步转矩：Psyn=dPem/dTsyn=Psyn/5.静态过载倍数（过载能力）：kM=Pemmax/PN,常规解题、分析题目以以下公式做基础：E0=U+IRa+jIXt;P2=mUIcos;Pem=mE0Usin/Xt;P2PemIfE0调节输入功率可调有功；调节励磁电流可调无功；,一点体会,端电压与有功一定时的发电机相量图,6.5.2同步电动机的无功调节,一、无功功率的调节若保持励磁不变，负载发生改变，则无功会发生改变，功率因数特性可以反映其规律。二、V形曲线若保持有功不变调励磁，则无功会得到调节，可以改变大小与性质。V形曲线反映这种调节。,6.6.0同步发电机的不对称运行,一、原因相负荷不平衡（如单相负载）；发生不对称故障（如单相或两相短路）。,6.6.0同步发电机的不对称运行,二、影响对发电机本身损耗增加、效率降低、温升升高；对同网的电动机与变压器也会产生不良影响；甚至会影响通信等。,6.6.0同步发电机的不对称运行,三、国家标准GB755-87规定对普通同步电机（采用导体内部冷却方式除外），若各相电流均不超过额定值，则其负序分量不超过额定电流的8%（凸极发电机）或10%（隐极机和凸极电动机）时，可允许长期运行。,6.