电机及拖动直流发电机

1、6.1 同步电机的基本工作原理与结构 6.2 同步发电机的空载运行 6.3 同步发电机的电枢反应 6.4 同步发电机的负载运行 6.5 同步发电机的并联运行 6.6 同步发电机和同步调相机 交流电机分：交流电机分：同步同步电机电机-n=ns(ns为同步转速）为同步转速） 异步异步电机电机-n ns 一、同步电机分类：一、同步电机分类：旋转电枢旋转电枢式：电枢旋转，主极固式：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。量发电机，实用少。 旋转磁极旋转磁极式：磁极旋转，电枢固定，电枢功率由静止式：磁极旋转，电枢固

2、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。的基本结构型式。 旋转磁极旋转磁极式式 隐极隐极式转子：不计齿槽时气隙均匀；机械强度高，适用于高转式转子：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。速；一般用于汽轮发电机；外形细长。 凸极凸极式转子：气隙不均匀，极弧下较小，极间较大；机械强度式转子：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。形。 二、二、隐极隐极同步

3、电机同步电机 （只有卧式支撑）（只有卧式支撑） 1、隐极式隐极式转子转子结构：结构： 隐极式隐极式转子上转子上 没有凸出的磁极没有凸出的磁极，如图，如图6-1所示。沿所示。沿 着转子本体圆周表面上，开有许多槽，着转子本体圆周表面上，开有许多槽， 槽中嵌放励磁绕组。在转子表面约槽中嵌放励磁绕组。在转子表面约 1/3部分没有开槽，构成部分没有开槽，构成所谓大齿，所谓大齿， 是磁极的中心区。励磁绕组通入励磁是磁极的中心区。励磁绕组通入励磁 电流后，沿转子圆周也电流后，沿转子圆周也会出现会出现 N 极极 和和 S 极。极。 图图6-1 隐极式隐极式转子转子 2 2、隐极式隐极式转子特点转子特点：在大容

4、量高转速汽轮发电机中，转子圆周：在大容量高转速汽轮发电机中，转子圆周线速度极高线速度极高， 最大可达最大可达170170米米/ /秒。为了减小转子本体及转子上的各部件所承受的巨大离心秒。为了减小转子本体及转子上的各部件所承受的巨大离心 力，大型汽轮发电机都做成力，大型汽轮发电机都做成细长细长的隐极式的隐极式圆柱体圆柱体转子。考虑到转子冷却和强转子。考虑到转子冷却和强 度方面的要求，隐极式转子的结构和加工工艺较为复杂。度方面的要求，隐极式转子的结构和加工工艺较为复杂。 转子长度转子长度/ /直径直径 =2.5=2.5 6.56.5，且容量愈大比值愈大。，且容量愈大比值愈大。 3、汽轮发电机汽轮发

5、电机 （如图（如图6-2） 主要结构部件有：定子、转主要结构部件有：定子、转 子、端盖和轴承。子、端盖和轴承。 定子定子 定子定子大体上与异步电机相同大体上与异步电机相同， 定子铁心由定子铁心由0.35mm,0.5mm0.35mm,0.5mm或或 其它厚度的电工钢片叠成。其它厚度的电工钢片叠成。 图图6-2 汽轮发电机汽轮发电机 三、三、凸极凸极同步电机（卧式、立式支撑）同步电机（卧式、立式支撑） 1支撑支撑：卧式、立式卧式、立式支撑。立式支撑。立式水轮发电机据推力轴承的不同安放位置又分：水轮发电机据推力轴承的不同安放位置又分： 悬式（推力轴承在转子上部）、伞式。悬式（推力轴承在转子上部）、伞

6、式。 2、水轮发电机的、水轮发电机的特点特点是：极数多，直径大，是：极数多，直径大，轴向长度短轴向长度短，整个转子在外形上，整个转子在外形上 与汽轮发电机大不相同。大多数水轮发电机为立式。与汽轮发电机大不相同。大多数水轮发电机为立式。 3、定子定子：水轮发电机的：水轮发电机的直径很大直径很大，定子铁心由扇形电工钢片拼装叠成。为了，定子铁心由扇形电工钢片拼装叠成。为了 散热的需要，定子铁心中留有径向通风沟。散热的需要，定子铁心中留有径向通风沟。 4、转子转子：水轮发电机由于水轮机的：水轮发电机由于水轮机的转速较低转速较低，要发出工频电能，发电机，要发出工频电能，发电机 的极数就比较多，做成凸极式

7、转子结构工艺上较为简单。凸极式转子上的极数就比较多，做成凸极式转子结构工艺上较为简单。凸极式转子上 有明显凸出的成对磁极和励磁线圈，如图有明显凸出的成对磁极和励磁线圈，如图6-4所示。所示。 转子铁心转子铁心：由厚度为：由厚度为13mm的的钢片钢片叠成；磁极两端有磁极压板，用来压叠成；磁极两端有磁极压板，用来压 紧磁极冲片和固定磁极绕组。有些发电机磁极的极靴上开有一些槽，槽紧磁极冲片和固定磁极绕组。有些发电机磁极的极靴上开有一些槽，槽 内放上铜条，并用端环将所有铜条连在一起构成阻尼绕组，其作用是用内放上铜条，并用端环将所有铜条连在一起构成阻尼绕组，其作用是用 来抑制短路电流和减弱来抑制短路电流

8、和减弱 电机振荡，在电动机中电机振荡，在电动机中 作为起动绕组用。作为起动绕组用。 励磁绕组励磁绕组：励磁线圈中：励磁线圈中 通过直流励磁电流后，通过直流励磁电流后， 每个磁极就出现一定的每个磁极就出现一定的 极性，相邻磁极交替为极性，相邻磁极交替为 N 极和极和 S 极。极。 图图6-4 凸极式凸极式转子转子 一、同步发电机工作原理一、同步发电机工作原理 参考同步电机结构模型图参考同步电机结构模型图6-56-5 1 1、定子定子上：三相绕组，空间互上：三相绕组，空间互 差差1201200 0电角度，匝数相等电角度，匝数相等 转子转子上：上：I If f, ,由由转子转子N N极出极出 来来气

9、隙气隙定子铁心定子铁心气隙气隙转转 子子S S极极 原动机原动机n n逆时针恒速旋转逆时针恒速旋转定子定子 上导体切割磁力线上导体切割磁力线产生产生e e 图图6-56-5 空载运行：原动机带动空载运行：原动机带动发电机在同步转速下运行发电机在同步转速下运行,励磁（转子）绕组通过适励磁（转子）绕组通过适 当的励磁电流当的励磁电流,电枢（定子）绕组不带任何负载（开路）时的运行情况，称电枢（定子）绕组不带任何负载（开路）时的运行情况，称 为空载运行。为空载运行。 空载运行是同步发电机最简单的运行方式，其气隙磁场由转子磁势空载运行是同步发电机最简单的运行方式，其气隙磁场由转子磁势Ff（励（励 磁磁势

10、）单独建立，称励磁磁场。磁磁势）单独建立，称励磁磁场。 一、空载气隙磁场一、空载气隙磁场 1、主磁通主磁通：既与转子交链，又经气隙与定子交链的磁通。为一以同步转：既与转子交链，又经气隙与定子交链的磁通。为一以同步转 速旋转的旋转磁场，磁密波形沿气隙圆周近似作正弦分布，其基波分量的速旋转的旋转磁场，磁密波形沿气隙圆周近似作正弦分布，其基波分量的 每极磁通用每极磁通用 0 0表示，表示， 0 0参与电机的机电能量转换。参与电机的机电能量转换。 2、漏磁通漏磁通 1 1 ：除：除 0 0外的所有谐波成分，及励磁磁场中仅与转子励磁绕组外的所有谐波成分，及励磁磁场中仅与转子励磁绕组 交链而不与定子交链的

11、磁通。交链而不与定子交链的磁通。 1 1 不参与电机的机电能量转换。不参与电机的机电能量转换。 二、二、空载空载特性特性E E0 0 = f(If(If f) )或或E E0 0 = f(Ff(Ff f) ) ： 1、空载运行时、空载运行时, 励磁电势随励磁电流变化的关系励磁电势随励磁电流变化的关系 称为同步发电机的空载特性。称为同步发电机的空载特性。 2、转子同步速为、转子同步速为n n1 1，三相基波电势有效值为，三相基波电势有效值为E E0 0=4.44fNkN1 N1 0 0 3、 E E0 0 = f(Ff(Ff f) )：改变改变If f，可改变，可改变 0 0 及及E E0 0，

12、由此得空载特性曲线如图，由此得空载特性曲线如图6- 6。 空载特性空载特性与电机磁路的磁化曲线与电机磁路的磁化曲线 具有具有类似类似的变化规律。的变化规律。 励磁电流励磁电流较小较小时，由于磁通时，由于磁通 较小，电机磁路没有饱和，空载特较小，电机磁路没有饱和，空载特 性性呈直线呈直线（将其延长后的射线称（将其延长后的射线称气气 隙线隙线）。）。 图图6-6 空载特性曲线空载特性曲线 E E0 0 随着励磁电流的增大，磁路逐渐饱和，磁化曲线开始进入饱和段。为合理随着励磁电流的增大，磁路逐渐饱和，磁化曲线开始进入饱和段。为合理 利用材料，利用材料，空载额定电压一般设计在空载特性的弯曲处空载额定电

13、压一般设计在空载特性的弯曲处，如图中的，如图中的c点。点。 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，此时的励磁电流值，此时的励磁电流 (称为额定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。性彼此非常接近

14、。 4、空载特性空载特性在同步发电机理论中有着重要在同步发电机理论中有着重要作用作用： 根据设计好的电机的根据设计好的电机的 空载特性，可判断该电机的磁路是否过于饱和或者材料是否充分利用。空载特性，可判断该电机的磁路是否过于饱和或者材料是否充分利用。 空载特性结合短路特性空载特性结合短路特性(在后面介绍在后面介绍 )可以求取同步电机的参数。可以求取同步电机的参数。发电厂发电厂 通过测取空载特性来判断三相绕组的对称性以及励磁系统的故障。通过测取空载特性来判断三相绕组的对称性以及励磁系统的故障。 5、饱和系数：、饱和系数： 饱和电机中饱和电机中E E0 0一定时，一定时，气隙线气隙线 上的横坐标为

15、气隙磁动势空载特性上的横坐标上的横坐标为气隙磁动势空载特性上的横坐标 为为励磁磁动势为为励磁磁动势 饱和系数饱和系数k k =励磁磁动势励磁磁动势/气隙磁动势气隙磁动势=ac/ab= E E0 0 /U UN N 三、空载运行时空矢量图（见图三、空载运行时空矢量图（见图6-7） 1、凸极机中：、凸极机中： d轴轴-直轴，转子磁极轴线直轴，转子磁极轴线 q轴轴-交轴，交轴，N、S之间的中心线，与之间的中心线，与d轴垂直。轴垂直。 2、时空矢量图（取定子绕组的时间参考轴、时空矢量图（取定子绕组的时间参考轴即即时轴与相轴重合时轴与相轴重合） F Ff f中的基波分量中的基波分量F Ff1 f1 (空

16、间矢量） 空间矢量）与由它产生的与由它产生的Bf1 f1 (空间矢量） 空间矢量） 及及 0 0 (时间矢量）同相位 时间矢量）同相位，波幅为直轴正方向；，波幅为直轴正方向；E E0 0 (时间矢量） 时间矢量） 滞后滞后 0 0 900 0 。 . . 空载空载时，同步电机中只有时，同步电机中只有一个一个以同步转速旋转的以同步转速旋转的励磁磁势励磁磁势F Ff f ，它在电枢，它在电枢 绕组中感应出三相对称交流电势，称为励磁电势。绕组中感应出三相对称交流电势，称为励磁电势。 当电枢绕组接三相对称当电枢绕组接三相对称负载负载后，电枢绕组和负载一起构成后，电枢绕组和负载一起构成闭合通路闭合通路，

17、通，通 路中流过的是三相对称的交流电流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，三相对称电流流过三相对称绕组时将 会会产生产生一个以同步速度旋转的一个以同步速度旋转的旋转磁势。旋转磁势。 结论：结论：同步发电机接三相对称负载以后，电机中除了随轴同转的同步发电机接三相对称负载以后，电机中除了随轴同转的转子磁转子磁 势势F Ff f (称为称为机械旋转磁势机械旋转磁势)外，又多了一个外，又多了一个电枢旋转磁势电枢旋转磁势F Fa a(称为电气旋转磁称为电气旋转磁 势势) 。两旋转磁势的。两旋转磁势的转速均为同步速，转速均为同步速， 而且而且转向一致转向一致，二者在空间，二

18、者在空间处于处于相对静止相对静止状态，可以用矢量加法将其合状态，可以用矢量加法将其合 成为一个合成磁势成为一个合成磁势F 。气隙磁场可以看成是由合成磁势在电机的气隙中。气隙磁场可以看成是由合成磁势在电机的气隙中 建立起来的磁场。建立起来的磁场。 也是以同步转速旋转的旋转磁场。也是以同步转速旋转的旋转磁场。 1、电枢磁势的存在，将使气隙磁场的大小和位置发生变化，这一现象称、电枢磁势的存在，将使气隙磁场的大小和位置发生变化，这一现象称 为电枢反应。电枢反应会对电机性能产生重大影响。为电枢反应。电枢反应会对电机性能产生重大影响。 2、电枢反应的性质（去磁、助磁或交链）电枢反应的性质（去磁、助磁或交链

19、）决定于空间相量决定于空间相量Fa a 和和F Ff1 f1之间 之间 的相对位置的相对位置，这一相对位置仅与，这一相对位置仅与时间相量时间相量E0 0 和和Ia 之间的相位差之间的相位差y y相关连相关连。 称为称为内功率因数角内功率因数角，其大小由负载的性质决定。，其大小由负载的性质决定。 E0 0超前，超前， y y大于大于0。 3、电枢反应的性质、电枢反应的性质 (参图参图6-7） y y=00 (参图参图6-13中中a） Fa a和和Ff1 f1之间的夹角为 之间的夹角为90度，即二者正交，转子磁势作用在直轴上，而电度，即二者正交，转子磁势作用在直轴上，而电 枢磁势作用在交轴上，这种

20、作用在交轴上的电枢反应称为交轴电枢反应，枢磁势作用在交轴上，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。简称交磁作用。 结论：结论： Fa a对对 大小无影响，但合成磁势大小无影响，但合成磁势F 的轴线位置从空载时直轴处逆的轴线位置从空载时直轴处逆 转子转向后移一个锐角，幅值增大转子转向后移一个锐角，幅值增大. Ff1 f1 Fa a F a a、y y=0 图图6-7 交直轴电交直轴电 枢磁动势作用枢磁动势作用 b b、y y=90 Ff1 f1 Fa a F E0 0 Ea a . . . . . . E0 0 . . E0 0 . . Ia a y y=900 (参图参图

21、6-7中中b） E0 0超前超前Ia a 900 Fa a和和Ff1 f1与之间的夹角为 与之间的夹角为180度度 ，即二者反相，转子磁势和电枢磁势一同作用，即二者反相，转子磁势和电枢磁势一同作用 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。电枢反应称为直轴去磁电枢反应。 Ff1 f1 F a a F E 0 0 E a a . . . . y y=-900 (参图参图6-8） Ia a超前超前 E0 0 900 此时此时Fa a和和Ff1 f1与之间的夹角为 与之间的夹角为

22、00 ， 即二者同相，转子磁势和电枢磁势即二者同相，转子磁势和电枢磁势 一同作用在直轴上，方向相同，电一同作用在直轴上，方向相同，电 枢反应为纯助磁作用，合成磁势的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幅值增大，这一电枢反应称为直轴 助磁电枢反应。助磁电枢反应。 图图6-8 y y=-900交直交直 轴电枢磁动势作用轴电枢磁动势作用 y y=(0900 ) (参图参图6-9） 滞后滞后 一个锐角一个锐角 . . E0 0Ia a . . Id d=Ia asiny y Iq q=Ia acosy y A、直轴分量、直轴分量Id d直轴去磁作用直轴去磁作用 B、交轴分量、

23、交轴分量 Iq q交磁作用，交磁作用， F ， 其其轴线位置从空载时直轴处逆转轴线位置从空载时直轴处逆转 子转向后移一个锐角子转向后移一个锐角 . . Ff1 f1 Fa a F E0 0 Ia a . . Fad ad Faq aq Iq q (Id d) 图图6-9 1、电磁关系、电磁关系 叠加原理计算叠加原理计算E E 转子励磁电流转子励磁电流If Ff Ff 1 0 E0 If . . . . 2、电势方程：、电势方程： 由图由图6-10 . . . E = =E E0 0+E +Ea a =U+IR =U+IRa a+jIX+jIX . . . E a . . E . . E 0 .

24、 . I . . U 图图6-10 E E0 0=-E=-Ea a+U+IR+U+IRa a +jIX +jIX =U+IR=U+IRa a +jIX +jIX +jIX+jIXa a =U+IR =U+IRa a+jIX+jIXt t X Xt t =X =X + + X Xa a 大小：大小：E E0 0=4.44f=4.44f1NKNKN1 0 X Xt t-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。综合效应的电磁参数。 . . . . . U . . I . . IR a . . E 0 .

25、 . E jIXjIX . jIXjIXa a . . . E a . . 0 3 3、相量图：、相量图：如右图如右图 忽略磁滞效应忽略磁滞效应 与与 同相位同相位 . . . a . . Fa . . a . . Fa . . E a . . . . E E y y 4 4、 y y及及E E0 0的求取：的求取： y y： 与与I I之间的夹角之间的夹角 : U: U与与I I之间的夹角之间的夹角 矢量法矢量法：利用：利用2 2中的平衡方程求解中的平衡方程求解 设设U U或或I I初相角为初相角为0 00 0进行矢量运算即可进行矢量运算即可 标量法标量法：根据：根据相量图进行代数运算相量图

26、进行代数运算，运算简单，运算简单 tantany y=(IXt+Usin=(IXt+Usin )/(IRa+Ucos)/(IRa+Ucos ) ) Eo=UcosEo=Ucos +I RacosRacosy y+IXtsin+IXtsiny y . . E0 . . . . . . . . 5 5、等效电路：、等效电路：如图如图6-11 图图6-11 不计饱和时隐极同步发电机等效电路图不计饱和时隐极同步发电机等效电路图 . . E0 X Xa a . . Ea . . E Ra . . U E E . X X . . E0 X Xt t . . U 1、电磁关系、电磁关系 不能再用叠加原理计算

27、不能再用叠加原理计算E E ， + ，转子励磁电流转子励磁电流If Ff Ff 1 定子三相电流定子三相电流 I Fa1 Ia F 1 . . . . E . . E E . . . . 0 . . a . . E . . E0+ . . Ea 基波基波 与与 满足空载特性。满足空载特性。F . . E 2、磁势方程、磁势方程 =Ff1+Fa1 (* *) ) F 1 3、电势方程：、电势方程： = + = + RaRa . . E . . E . . E E . . U I I . 或或 . . E = . . U + I I . Ra+jIXRa+jIX . 4、饱和时，由、饱和时，由F

28、1求求 （磁势（磁势Fa1折算）：折算）： 求作用在主磁路上的合成磁势求作用在主磁路上的合成磁势F ，然后利用电机，然后利用电机 的磁化曲线（的磁化曲线（空载特性空载特性）求负载时气隙合成电势）求负载时气隙合成电势 。 . . E . . E Ff1= Ff Kf Ff = Ka Ff1 Kf = Ff1/Ff =( 8sinv /2)/ 2v -励磁磁势曲线波形系数励磁磁势曲线波形系数 Ka = 1/ Kf -电枢反应系数（电枢反应系数（0.971.035) Fa = Ka Fa1 Fa 的基波幅值等于的基波幅值等于Fa1 Fa -折算到直流励磁磁动势梯形波的等效电枢磁动 折算到直流励磁磁动

29、势梯形波的等效电枢磁动 势势 (* *) )式两侧同时乘式两侧同时乘Ka Ka F 1 = Ka Ff1+ Ka Fa1 F = Ff + Fa F -折算到直流励磁磁动势梯形波的等效折算到直流励磁磁动势梯形波的等效气隙气隙磁动磁动 势势 小结：由小结：由Fa1得得Fa ，加上，加上Ff得得F ， ， 再再查空载特性求查空载特性求 。 . . E 5 5、相量图：相量图： . . I . . E . . U R a . . I jIXjIX . . . E 0 Ff Ff1 Fa Fa1 Fa F F 图图6-12 计饱和时隐极同步发电机时计饱和时隐极同步发电机时空矢量图空矢量图 单机供电的缺

30、点：不能保证供电质量单机供电的缺点：不能保证供电质量( (电压和频率的稳定性电压和频率的稳定性) )和可靠性和可靠性( (发生发生 故障就得停电故障就得停电) )；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；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。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来组成一个强大的电力系

31、统( (电网电网) )。 电网供电优点电网供电优点： 提高了供电提高了供电可靠性可靠性。一台电机故障或检修不会引起停电事故。一台电机故障或检修不会引起停电事故。 提高了供电的提高了供电的经济性和灵活性经济性和灵活性。若水电厂与火电厂并联，在枯水期和旺水。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。用电高峰期和低谷期可灵活决定投入电网的发电期两种电厂可以调配发电。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。机数量，提高发电效率和供电灵活性。 提高了提高了供电质量供电质量。电网容量大。电网容量大( (相对于单台发电机或个别负载可视为无穷相对于单台

32、发电机或个别负载可视为无穷 大大) )，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，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。率和电网一致不能单独变化。 一、并联条件：一、并联条件： 把同步发电机并联至电网的过程称为投入并联把同步发电机并联至电网的过程称为投入并联( (并列、并车、整步并列、并车、整步) )。并车。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、时必须避免

33、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。机械冲击）、电网遭受干扰。 并联条件：并联条件： 波形相同；波形相同；频率相同；频率相同； 相序相同；相序相同； 相位相同；相位相同；相序相同相序相同（多相系统相容的基本要求）。（多相系统相容的基本要求）。 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。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。 上述条件中上述条件中相序一致是绝对条件相序一致是绝对条件，其它条

34、件是相对的，因为通常电机可，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。以承受一些小的冲击电流。 二、并联方法二、并联方法 1 1、准确同步法准确同步法：将发电机调整到完全符合并联条件后的合闸操作过程：将发电机调整到完全符合并联条件后的合闸操作过程 称准确同步法称准确同步法 调整过程常用调整过程常用同步指示器来判断同步指示器来判断条件的满足情况。最简单的条件的满足情况。最简单的同步指示器同步指示器 由三相相灯组成，并有由三相相灯组成，并有直接接法、交叉接法直接接法、交叉接法。 直接接法（灯光明暗法）直接接法（灯光明暗法） 接线图：接线图： 三只灯泡直接跨接于电网与三只灯泡直接跨接

35、于电网与 发电机的对应相之间。发电机的对应相之间。 采用直接接法，每组灯上电采用直接接法，每组灯上电 压相同，假设压相同，假设发电机与发电机与电网的电网的 电压幅值相同，而频率不同，电压幅值相同，而频率不同， 其相量图见右图其相量图见右图6-13。 U U . 以频率（以频率（f f2 2-f-f1 1) )在在(02)U(02)U1 1之间之间 交变，即三组相灯以频率交变，即三组相灯以频率f f2 2-f-f1 1 闪烁，同暗同亮。闪烁，同暗同亮。 U UA1 A1 . U UA2 A2 . U UB1 B1 . U UC1 C1 . U UB2 B2 . U UC2 C2 . U UA A

36、 . w2 2 w1 1 图图6-13 直接接法的相量图直接接法的相量图 并车方法并车方法：A A、调节发电机励磁电流大小使其端电压与电网电压相等；调节发电机励磁电流大小使其端电压与电网电压相等；B B、 调节相序，如果相序一致，灯光应表现为明暗交替，如灯光不是明暗交替调节相序，如果相序一致，灯光应表现为明暗交替，如灯光不是明暗交替 说明相序不一致，应调整发电机的出线相序或电网的引线相序，严格保证说明相序不一致，应调整发电机的出线相序或电网的引线相序，严格保证 相序一致；相序一致；C C、调节转速调节转速n，改变频率，直到灯光明暗交替频率很低，等待，改变频率，直到灯光明暗交替频率很低，等待 灯

37、光完全变暗的瞬间到来，即可合闸并车。灯光完全变暗的瞬间到来，即可合闸并车。 并联后的自整步作用并联后的自整步作用 若若f f2 2ff1 1，合闸后相量图如图合闸后相量图如图6-14。 产生的环流产生的环流I Ih h滞后滞后 约约900 。对发电机相当于。对发电机相当于 输出电功率，轴上受制动转矩，转速下降，直到输出电功率，轴上受制动转矩，转速下降，直到 严格同步严格同步,f f2 2 = f f1 1 。同理 。同理f f2 2 f f1 1 ,发电机轴上受驱 发电机轴上受驱 动转矩，转速上升动转矩，转速上升 (图略图略) ，直到严格同步，直到严格同步,f f2 2 = f f1 1 。

38、。 . U U . U U . U U . U U . U U2 2 . U U1 1 . U U1 1 . - - . I Ih h 图图6-14 自整步作用自整步作用 一、同步电机三种运行状态：一、同步电机三种运行状态： 发电机、发电机、电动机、调相机电动机、调相机 1 1、发电机发电机状态：状态： 相量图如图相量图如图6-15 超前于超前于 ，P Pem em、 、 均大于均大于0 0，转子主转子主 极轴线沿转向超前于气隙合成磁场轴线，极轴线沿转向超前于气隙合成磁场轴线， 故电磁转矩为制动性质，原动机输入驱故电磁转矩为制动性质，原动机输入驱 动转矩克服动转矩克服制动制动作用的作用的电磁转

39、矩电磁转矩。 . . I . . U Ra jIXjIXt t . . . E0 . . I 图图6-15 发电机状态相量图发电机状态相量图 . . E0 . . U 2 2、过渡状态：、过渡状态： 逐步减小原动机输入功率，使转子瞬时逐步减小原动机输入功率，使转子瞬时 减速，减速，P Pem em、 、 相应相应减小减小， =0=0时，发电机时，发电机 变为变为空载空载，输入功率正好抵偿空载损耗。，输入功率正好抵偿空载损耗。 相量图如图相量图如图6-166-16 3 3、电动机状态：、电动机状态： 继续减小原动机输入功率，继续减小原动机输入功率，P Pem em、 、 为负为负，电机要从电网吸收一部分电功率，与，电机要从电网吸收一部分电功率，与 原动机输入原动机输入功率一起与功率一起与空载损耗平衡，维持转子同步旋转。如拆去原动机，空载损耗平衡，维持转子同步旋转。如拆去原动机， 在电机轴上再加机械负载，在电机轴上再加机械负载， P Pem em、 、 负得更大，负得更大，电磁转矩