钻井电气设备4发电机

1、第四章 发电机第一节 发供电的基本知识 石油井场发电与供电是一种特殊场合的发供电，它既有发供电的一般问题，又有自己的特殊问题，为了学好石油井场发电与供电，首先需要知道发电与供电的基本问题。 一、电力生产和供应常识 1电力网电力由电站生产，通过电力线路的输送，最后分配给各处用电设备，这样就形成了发电、输电、配电、用电的完整系统电力系统。具体讲，电力系统是指由发电机、变电所、电力线路、配电装置和用电设备组成的统一整体。电力系统中由各级电压的电力线路(包括变电所)组成的部分，叫做电力网，简称电网。电力系统加上能源动力装置(如汽轮机、水轮机、柴油机等) ，称为动力系统，如图41所示。图41 动力系统示

2、意图 2电站 电站是将其他形式的能量转换为电能的场所。 1）电站的分类 (1) 按照发电能源的不同，电站可以分为火电站(厂)、水电站，核电站，地热电站，潮汐电站、风力电站、柴油机电站等。有些火电站除生产电力外，还能供应蒸汽和热水，这称为热电站(厂)。 (2)按照容量的不同分为大型电站、中型电站，小型电站和微型电站等。大中型电站均装有多台发电机组。 (3)按照站址能否移动来分类：凡站址不能移动的电站，称为固定电站，火电站，水电站，核电站等大中型电站及地热、潮汐电站等，都是固定电站，凡站址能够移动的电站，称为移动电站，如列车电站，汽车电站、拖车电站、船舶电站等，都是移动电站。2)电站的构成 电站的

3、型式虽然各异，但都是由动力，发电，控制等几大部分构成的。动力部分是发动机，又称原动机，如汽轮机，水轮机，柴油机等。其作用是将其他形式的能量转换为机械能。发电部分是发电机，如同步发电机等。其作用是将机械能转换为电能。控制部分是控制屏(台)，如开关屏，配电盘等。其作用是对电力生产进行控制(如监测，保护，调节，分配等)。 3电力线路电力线路是输送电力的线路。电站生产的电力，除一小部分自用和附近用户使用外，大部分需要通过电力线路送往很远的用电地区。为了减少远距离送电的电能损失，电能需要升高电压后，通过高压电力线路输送。输电容量越大，输送距离越远，输电电压也越高。二、电力生产和供应的特点电力工业(由电站

4、、电力线路、用电设备三个环节组成)与其他工业相比，有着截然不同的特点。1电能与各部门的关系密切电能与其他能量之间转换方便，使用电能较使用其他能量有显著优点，如效率高，控制方便等。因此，各部门都广泛使用电能。电能供应的中断或减少，必将影响各部门的工作。2过渡过程非常短暂发电机、变压器、电力线路，电动机等的投入或退出，所引起的电磁、机电过渡过程非常短暂，因而正常和故障情况所进行的调整和切换操作也要非常迅速，这对发供电工作提出了自动化和远动化的要求。3电能不能大量贮存电能的生产，输送，分配和使用，是在同一时刻进行的，电站任何时刻生产的电能，必定等于该时刻用电设备耗用的电能和输送、分配过程中损失的电能

5、之和。电能生产和消费的同时性，使电力工业的各个环节，形成了紧密联系的整体。三、对电力生产和供应的基本要求根据上述电力工业的特点，电力的生产和供应，必须达到以下基本要求。1 证可靠地发供电供电的中断将使生产停顿，生活混乱，甚至危及人身和设备安全，产生十分严重的后果。为了在检修或事故停机时可靠地供电，电站一般应有备用容量。2保证良好的电能质量良好的电能质量主要是指：电压正常，偏差不超过额定值的±5，频率正常(工频为50赫兹)，偏差不超过±05赫兹。电压和频率偏差过大，会引起减产，产生废品，严重时会造成人身事故，损坏设备。第二节 柴油发电机组一、柴油发电机组的特点作为一种发电设备

6、，柴油发电机组具有机动灵活，使用维护方便，对环境的适应性强等优点。因此，在国民经济的各个部门，尤其是那些对电力需要量不太大，而要求有一机动性的场合(如石油井场)，得到了广泛的应用。二、柴油发电机组的组成柴油发电机组是柴油机和发电机组合在一起的发电设备的总称。它由柴油机、发电机、控制屏三大部分组成。一般工厂生产的成套柴油发电机组，都是用同一底盘把主要组成部分安装在一起。为了减小机组的振动，在柴油机，发电机、控制屏等件与底盘的连接处，通常都装有减振器。柴油机通过联轴器直接驱动发电机的转子，旋转方向通常为顺时针方向(从水箱端视之)。底盘一般都用型钢或钢板焊制而成，形如雪撬，便于滑行移动和安装。因此，

7、这种型式的柴油发电机组，又称为滑移式柴油发电机组。三、柴油发电机组的型号移动式柴油发电机组的型号为 型号示例：50GFll为50千瓦工频发电机组，第一种型式，第一次变型。对于固定式柴油发电机组，目前暂不受此标准限制，一般由制造厂自行编制。四、柴油发电机组的主要电气性能指标作为发电设备，柴油发电机组应能向用电设备提供符合质量要求的电能。而衡量电能质量的重要内容是柴油发电机组的主要电气性能指标。因此，使用者必须了解柴油发电机组的主要电气性能指标。 (一)调整率和波动率柴油发电机组的调整率和波动率的各项指标不大于表41的规定。表41 柴油发电机组的调整率和波动率指标1调整率1)稳态电压调整率 稳态电

8、压调整率是指机组在负载变化后的稳定电压相对于机组在空载时整定电压的偏差程度，用百分比来表示，其计算公式如下 稳态电压调整率= l00 (41)式中空载整定电压，V，负载变化后的稳定电压的最高(或最低)值(V)，按相对于空载整定电压差值大的计算。稳态电压调整率取决乎励磁调节器的调节能力。调节能力愈强，稳态电压调整率愈小。2)稳态频率调整率 稳态频率调整率是指机组负载变化前后的稳定频率的差信与额定频率的比值，用下式计算 稳态频率调整率=Xl00 (42)式中 额定频率，Hz， 负载变化前的频率，Hz，负载变化后的稳定频率的最高(或最低)值(Hz)，按相对于负载变化前频率差值大的计算。 稳态频率调整

9、率取决于柴油机调速器的调节能力。3)瞬态频率调整率 瞬态频率调整率是指负载变化时，瞬时频率与负载变化前的频率的差值，相对于额定频率的比值，用下式计算 瞬态频率调整率=Xl00 (43)式中 负载变化时的瞬时频率最高(或最低)值(Hz)，按相对于负载变化前频率差值大的计算。2波动率 (1)电压波动率 电压波动率是指机组的电压在负载不变时，由于机组内部的原因产生的波动，用下式计算式中 电压波动率=Xl00负载不变时的最高(或最低)电压，负载不变时的平均电压，V，(2)频率波动率 领率波动率是指机组的频率在负载不变时，由于机组内部原因产生的波动，用下式计算频率波动率=式中负载不变时的最高(或最低)频

10、率，Hz，负载不变时的平均频率，Hz，3稳定时间稳定时间是指从负载突变时起，至电压或频率开始稳定所需的时间。(二)空载电压整定范围空载电压整定范围为95105额定值。若机组的额定电压为400伏，则其电压整定范围应为380420伏；这就保证了由于输电线路产生电压降后，用电设备仍有正常的工作电压。当空载电压整定范围为95105 (对不可控相复励机组只考核100)额定电压时，稳态电压调整率和波动率应满足表4一1的有关规定。(三)发电机电压波形正弦性畸变率发电机电压的理想波形是正弦波，但实际上发电机的感应电动势中含有三次及三次以上的高次谐波，三次谐波励磁的发电机尤为严重。因此，发电机的电压波形产生正弦

11、性畸变。电压波形正弦性畸变率是指总的谐波电压相对于基波电压的百分比。机组在空载额定电压时，线电压波形正弦性畸变率应不大于10(通常用失真度测量仪测定)。电压波形正弦性畸变率过大，会使发电机严重发热，温度升高，发电机的绝缘受到影响。同时也对电气设备的正常工作有影响，例如可能引起继电保护，自动装置、电子计算机等的误动作或工作不正常。 (四)三相负载不平衡三相不将导致发电机三相绕组所供给的电流不平衡，使发电机的线电压之间产生偏差，同时使发电机发热和振动。对三相异步电动机，将产生对转子起制动作用的反向旋转磁场。因此，规定柴油发电机组三相中任何一相电流均不得超过额定值。各相电流不平衡不超过25%额定电流

12、时，线电压的最高（或最低）值与三相线电压平均值之差，不超过三相线电压平均值的5%。线电压的不平衡度的计算公式如下： 线电压的不平衡度=100%式中 在不平衡负载下，相对于三相平均线电压差大的的最高（或最低）值，V；在不平衡负载下，三相线电压平均值，V。（五）直接启动空载鼠笼式异步电动机的能力 柴油发电机组直接启动直接启动空载鼠笼式异步电动机的能力如下：柴油发电机组的额定功率不大于40千瓦时，起动70%发电机容量的异步电动机；机组容量为50、64、75千瓦时，起动30千瓦异步电动机；机组容量为90、120千瓦时，起动50千瓦异步电动机；机组容量为150、200千瓦时，起动75千瓦异步电动机。第三

13、节 三相同步发电机在现代电力工业中，无论是火力发电，水力发电，原子能发电或是柴油机发电，几乎全部采用三相同步发电机。本章将讲述三相同步发电机的基本结构，工作原理，运行特性，并列操作，功率调节和励磁方式等。重点是柴油发电机。目前生产的柴油发电机，容量从几千瓦到几千千瓦。其中200千瓦以下的自励恒压发电机应用最广，是本书介绍的主要机型。 一、 交流励磁机 无刷励磁同步发电机的交流励磁机，是旋转电枢式交流发电机。 1 旋转电枢式交流发电机直流发电机的基本要点是：主磁极的励磁绕组中通入直流电，产生固定不动的主磁场，电枢由原动机驱动旋转，电枢绕组的导体因切割磁力线而产生交变电势，通过固定的电刷和旋转的换

14、向器的滑动接触，把电枢绕组中的交流电变成直流电引到外电路(图42)。图42 最简单的直流发电机a原理图 b直流电动势的产生如果我们需要从电枢中引出交流电，那么只需把图42中的换向片(器)换成滑环就行了(滑环是两个彼此绝缘的铜坏，它们固定在轴上并与轴绝缘)，这就成了一台最简单的交流发电机(图43)。这时，由于滑环总是与同一个电刷保持接触，由电刷引出的就不再是直流电，而是线圈中产生的交流电了。图43最简单的交流发电机图43的交流发电机，是线圈(电枢)在磁场中旋转，线圈导体切割磁力线产生交流电势，这种型式的发电机，叫做旋转电枢式发电机，简称转枢式发电机。交流励磁机就是属于这种型式的发电机。2交流励磁

15、机 旋转电枢式交流励磁机，它的电枢绕组是星形联接的三相对称绕组，其感应电势是三相对称电势，经三相整流器整流后，供给同步发电机的转子绕组。在结构上，励磁机的电枢、三相整流器和同步发电机的转子，三者同在一个旋转体上，因此，它们之间可以固定连接，而无需经过电刷和滑坏，如图44所示，故有“无刷励磁”之称。图44 无刷励磁原理图1一交流励磁机电枢， 2一同步发电机励磁绕组，3一装在轴上的硅整流器3旋转磁极式交流发电机 旋转电枢式交流发电机有不少缺点，例如电压高时，对滑环和电刷不易绝缘；输出电流大时，所需电刷数量多，转速高时，电枢制造困难等。所以，除低压、低速、小型发电机(如小容量移动电站内)和特殊用途的

16、发电机(如无刷励磁系统的交流励磁机)采用这种结构型式外，一般都采用旋转磁极式交流发电机，简称转极式发电机。转极式发电机是让磁极旋转，而线圈固定不动，这就避免了上述转枢式发电机的缺点。 转极式发电机的磁极有永久磁铁和电磁铁两种。由于永久磁铁的磁感应强度有限，更主要的是永磁发电机不能按照负载的变化而改变电压的高低，所以使用不广。广泛应用的是电磁铁式发电机，这种发电机的转子磁极是电磁铁，下面我们要讲的主发电机，就是这种型式的交流发电机。二、三相同步发电机的基本结构 三相同步发电机的基本结构包括定子和转子两大部分。同步电机的定子又称电枢，包括机座、端盖、电枢铁芯、电枢绕组、电刷装置等部件，转子包括转子

17、铁芯、转子(励磁)绕组、滑环、风扇、转轴等部件。定、转子之间为空气隙，它是电机磁路的一部分。从同步发电机的结构上看，转子是用来建立磁场的，定子是用来产生感应电势的，定子和转子之间没有电的联系，只有磁的联系，利用磁的联系来转换能量，传递能量。 如果转子绕组中通入直流电流，转子铁芯便成为电磁铁，形成若干对磁极，叫做发电机的主磁极，由主磁极产生的磁通，经过转子铁芯、气隙、电枢铁芯，构成闭合磁路，如图45所示。 柴油发电机多为中小型同步发电机。下面我们介绍中小型同步发电机的定、转子中各主要部件的作用和结构。图45 凸极式同步电机的磁路1定子 在同步电机中，定子又称电枢。中小型同步电机的定子，除电刷装置

18、外，和异步电机的定子相同。如图46 1）机座机座是发电机的支架，用铸铁制成。机座的内圆安装电枢铁芯，两端的止口安装端盖，上部的吊环供吊起时用，下部底脚处的圆孔供安装螺栓，机座一侧的方孔安装接线盒，机座上的接地螺栓供安装接地线。图46 三相同步发电机的结构1一铭牌， 2，11一轴承盖， 3，8一轴承， 4一前端盖， 5一接线盒，6一机座和定于， 7一定子绕组， 9一电刷， 10一后端盖 12一轴13一风扇 14一转子 15一滑环 2）端盖 端盖分前端盖和后端盖，用铸铁制成。端盖安装在机座两端的止口上，靠止口保证电机的同心度。为了散热和便于保养，端盖上留有通风窗，用百叶盖板罩护，以防杂物侵入端盖中

19、央的圆孔安装轴承。 由于柴油机轴上输出的是周期性的脉动转矩，使得发电机工作条件恶化，因此要求发电机的机座和端盖要有足够的强度和刚度。 3）电枢铁芯电枢铁芯是电机的磁路部分，用035一05毫米厚的硅钢片(图)叠压而成。硅钢片双面涂有绝缘漆，以减小涡流损耗。钢片内圆冲槽，供安装电枢线圈，整个电枢铁芯安装在机座内。为了便于散热，机座与铁芯之间留有通风道。图 定子冲片 4）电枢绕组 电枢绕组用漆包铜线绕制而成，是电机的电路部分，用来产生电动势。电枢绕组分成三组，每组为一相，起端分别以A、B、C表示，末端分别以X、Y、Z表示，分别称为A相绕组、B相绕组和C相绕组。为了保证各相电势对称(幅值和频率相同，相

20、位互差120电角)，三相绕组应为对称绕组(绕组的几何形状、尺寸、匝数均相同，起端和末端在空间互差120°电角)。绕组嵌入电枢铁芯的槽内，并与槽壁绝缘。槽口处用槽楔固紧，防止线圈松脱。把三相绕组的起端分别接到接线盒的接线板上，这就是A、B、C三相火线，电枢绕组产生的交流电能由此输出。三相绕组的末端连结在一起，也接至接线板上，这就是零线，其示意接线图如图48所示。图48 发电机接线示意图 5）电刷装置 电刷装置的作用是传送直流电(参看图48)。其构成与直流电机的电刷完全相同，电刷装置安装在后端盖内侧。2转子 同步电机的转子，按照磁极的形状，分为隐极式和凸极式两种，如图49所示。隐极式转子

21、做成圆柱形，磁极不凸出。凸极式转子具有凸出的磁极，磁极的形状与直流电机的主磁机相似。 当极数较少而转速较高时，以采用隐极式为宜，因为这样可以比较牢固地将励磁绕组嵌入转子槽中，在运行时不致被巨大的离心力甩出，而且可以减小风阻，当极数2p4(即转速1500转分)时，由于构造上的困难，都采用较简单的凸极转子，这种转子制造工艺简单，易于维修，适用于柴油发电机。下面就介绍凸极式转子。 1）转子铁芯图49 转子型式a一隐极式，b一凸极式 转子铁芯是电机的磁路部分，用12毫米厚的钢片叠成。转子铁芯用螺栓固定在磁轭上，磁轭由整块低碳钢制成，通过钢键套在轴上。2）转子绕组转子绕组又称励磁绕组，其作用是产生主磁场

22、(又称转于磁场)，用漆包扁铜线绕制而成，安装在铁芯上。铁芯与绕组之间用绝缘垫隔开。每组线圈与邻近线圈的绕向相反，然后把每组线圈串联，引出两个头，分别接至两个滑环上。3）滑环 滑环为铜质圆环，共两个，彼此绝缘地安装在轴上，见图46，其作用是把直流电流送入转子线圈。 4）轴轴用钢加工而成，通过轴承座落在端盖上。轴的中间装有磁轭，转子铁芯、转子线圈和滑环，前端装有离心式风扇，后端与励磁机的轴相连(指他励式)，如图46所示。5）风扇风扇作用是帮助发电机散热，用薄钢板加工而成，安装在轴上(前端盖内侧)，随轴一同旋转，把发电机内的热空气抽出，同时从滑环一侧吸人冷空气，使发电机得到冷却。柴油发电机的风扇和转

23、轴要有足够的刚度和强度，以防因机械扭振而断裂。3铭牌数据每台同步发电机的机座上都钉有一块铭牌，标明其主要额定值。1）型号同步发电机的型号是用汉语拼音的第一个字母加数字表示的。中小型同步发电机的型号举例如下：TF 2 S 24 2 TH 特殊环境代号 TH湿热带用 G一高原用 H船用 TA干热带用 规格代号 功率24千瓦，4极 励磁方式代号 S三次谐波励磁 K可控硅励磁 X相复励励磁 W无刷励磁 设计序号 第二次设计 产品代号 同步发电机2）额定功率或额定容量 额定功率指发电机输出有功功率的保证值，单位是千瓦，通过千瓦数可以确定配套原动机的容量。额定容量指发电机输出视在功率的保证值，单位是千伏安

24、，通过千伏安数可以确定额定电枢电流。3）额定电压额定电压指线电压，单位是伏或千伏。4）额定电流 额定电流指线电流，单位是安或千安。5）额定频率 我国规定工频为50赫兹。6）额定转速 即同步转速，单位为转分。7）额定功率因数一般为08(滞后)。 此外，铭牌上还有其他运行数据。如额定温升（），额定励磁电压、励磁电流和励磁容量等。三 、 同步发电机的工作原理1感应电势的产生电磁感应原理告诉我们，只要导体切割磁力线，导体中就产生感应电势。就是说，不管是导体运动还是磁场运动，只要两者之间有相对运动，导体切割了磁力线，导体中就产生感应电势。 同步发电机的主磁场由直流励磁产生，直流电流经电刷和滑环流经转子线

25、圈，产生磁场。由于线圈的绕向不同，所以N极和S极交替错开。当转子由原动机带动旋转时，气隙中便形成一个旋转磁场，电枢线圈的导体将不断地被磁力线所切割，产生三相对称电势。同步发电机电势的波形、频率和大小如何，直接影响供给用户的电能质量。下面我们着重分析电势波形、频率、大小与什么因素有关，以便知道影响电能质量的诸因素。为简单起见，我们只分析电枢绕组中的一根导体，它里边的电势是合成相电势的基本单元。2感应电势的波形设主磁场在空气隙中按正弦分布式中 气隙磁场的幅值，离座标原点x处的电角度。座标原点取在转子两个磁极之间的位置，如图410所示。在t=0时，导体A所处空间位置的磁通密度Bx=0，故导体A的感应

26、电势为零。当磁极以转速n逆时针旋转时，磁场和导体间产生相对运动，并且在不同的瞬间磁场以不同的气隙磁通密度Bx切割导体A，因而导体A中也就感应出与Bx成正比的电势。如转子的角速度为电弧度秒，当时间由0到t时，主磁场转过的电角度=t，于是导体中的感应电势为 式中 导体中感应电势的有效值。 =为最大值。可见，若磁场为正弦分布，转速为恒定，则导体电势随时间按正弦规律变化(图410c)。这样，由导体电势合成的相电势也就随时间按正弦规律变化。 图410 气隙磁场正弦分布时导体内的感应电势a一二极交流发电机，b一主极磁场在空间的分布，c一导体A中感应电势的波形3感应电势的频率显然，要是转子只有一对磁极，那么

27、当它在空间旋转周时，定予绕组中的电势就要交变一次，如果转子有两对磁极，那么当它在空间旋转一周时，定子绕组中的电势就要交变两次。按照这个道理，具有p对磁极的转予在空间旋转一周时，定子绕组中的电势就要交变p次。转子每分钟在空间旋转n转，电动势每分钟就要交变pn次，而频率f是每秒钟电势交变的次数，所以定子绕组中感应电势的频率 （44）式中 频率，Hz， 一转速，rmin一极对数。 由式( 44 )可得同步发电机的转速 （45）我国规定工频为50赫，因此，同步发电机的转速与磁极对数之间，严格遵守反比关系，即转速越高，极对数越少，例如： 两极电机(p=1) n=3000转分， 四极电机(p=2) n=1

28、500转分， 六极电机(p=3) n=1000转分。 柴油机的转速一般为1500转分，所以柴油发电机一般为四极电机。4感应电势的大小 导体中感应电势的有效值= （46） 式中 气隙磁通密度的最大值，T， 导体在电枢铁芯内的长度，等于铁芯长度，m， v转于铁芯外圆的线速度，ms （47） 式中 电枢铁芯的内径，m，转子转速，。 由于气隙磁通密度在空间正弦分布，它的最大值与平均值的关系为B平均 而 B平均= 故 =（48） 将式(47)， (48)代人式(46)，于是 （49） 对式(2·6)也可作如下变换 （410） 式中 为电势的频率。 每相绕组中感应电势 （410）或者E2WE（2

29、W）（2.22f） 4.44f (412)式中W 一相绕组的有效匝数。 系数C=，对于已制成的电机，C为常数，故称电机常数。5感应电势与磁通的相位关系在作向量图时还需要知道电势E和穿过线圈的磁通之间的相位关系。图411 感应电势与穿过线圈的磁通的相位关系a时 b时 c一电势和磁通的向量图如图411a所示，当=0瞬间，转子磁场的最大值刚好位于线圈的轴线上，这时整个极的磁通穿过线圈，但此时线圈的两条边都位于磁通密度B=0的位置，根据e=B可知，线圈中的感应电势为零。当经过90°，转子磁场在空间移动90°电角度，如图411b所示的位置。此时穿过线圈的磁通为零，但此时两条线圈边都位

30、于最大磁通密度处，故线圈中感应电势为最大。由此可见，当穿过线圈的磁通最大时，线圈的感应电势为零，在经过90°后，穿过线圈的磁通90°电角。图411c表示和的向量关系，如果电势E单独由转子磁场产生，则称为空载电势，用E表示。所以图411c也表示与的向量关系。四、同步发电机的外特性和调节特性1外特性 发电机带上负载后，端电压就会有所变化，外特性就是反映这种变化规律的曲线。所谓外特性，是指励磁电流、转速、功率因数都不变的条件下，负载变化时端电压的变化曲线：。图412即表示不同功率因数时的外特性。由图可见，在滞后功率因数的情况下，当负载电流增加时电压降低较多，这是因为电枢反应是去磁

31、的。在超前的功率因数的情况下，负载电流增加，电压反而升高，这是因为电枢反应是助磁的。在时，电压降低较少，这主要是由于定子绕组的阻抗(电阻和漏电抗)压降所引起的。同步发电机在满载和额定电压U。的情况下运行时，当撤除全部负载而变为空载时，若为感性负载，端电压就上升到U。，端电压升高的数值与额定电压的百分比，称为同步发电机的电压调整率，用U表示，即 U=100% （413）同步发电机的电压调整率较大，通常可达2540。 外特性可用来分析运行中的电压波动情况，并借此提出对自动调节励磁装置调节范围的要求。图412 外特性图413调节特性1 ，2一 1，2一332调节特性既然端电压会随负载而变化，那么，要

32、维持端电压不变，必须在负载变动时调节励磁电流。所谓调节特性，是指电压、转速、功率因数都不变的条件下，变更负载时励磁电流的变化曲线：。图413即表示不同功率因数时的调节特性。由图可知，在滞后的功率因数情况下，负载增加，励磁电流也必须增加，这是因为此时去磁作用加强，要维持气隙磁通，必须增加转子电流。在超前的功率因数情况下，负载增加，励磁电流还需减小，这是因为电枢反应有助磁作用。 调节特性可以使运行人员了解到：在某一功率因数时，定子电流到多大而不使励磁电流超过制造厂的规定值，并能维持额定电压。调节特性是运行人员调节发电机励磁电流的依据，在发电机并联运行时，依据调节特性调节发电机的励磁，可以适当改变无

33、功功率的分配。第四节 同步发电机的并联运行一、同步发电机并联运行的优越性同步发电机的并联是指将数台发电机的三相绕组分别接在对应的母线上，共同向负载(电网)供电。数台同步发电机并联运行的优点是：(1)可以按照负载的变化来调节投入运行的机组数，使原动机和发电机在较高的效率下运行。 (2)提高了供电的可靠性。当某台机组因故障不能发电或停机检修时，其他机组继续供电，因而使供电更为可靠。 (3)提高了供电质量。并联运行能使容量增大，这样，在负载变化时，电压和频率的变动就会减小，从而提高了供电质量。二、同步发电机的并联条件一台同步发电机投入并联运行的整个过程，叫做同步发电机的并联。并列必须满足一定的条件，

34、否则会产生很大的冲击电流，造成严重后果。并列的条件如下：(1)待并电机的电压U和母线电压U大小相等。(2)待并电机的电压U和母线电压U相位相同。(3)待并电机的频率f和母线频率f相等。(4)待并电机的相序和母线相序相同。并联时为什么要满足这些条件呢?现分别说明如下：若(3)、（4）两条满足而(1)、(2)两条不满足，即，则由于发电机与母线之间存在着电位差(图414a)，故在并列时发电机与电网之间将出现环流(冲击电流) ( )式中 发电机的电抗。、均为有效值，滞后于。图414同步发电机的并列条件分析在与的相位差较大(如为120°)或极性相反的情况下误并时，冲击电流的瞬时值可达额定电流咋

35、46倍。由此产生的电磁力，可能损伤定子绕组端部，而很大的瞬时电磁转矩(扭力矩)，将损伤机组转轴。若频率不等，发电机和母线的电压向量将有相对运动(图414b)。若把看作相对静止，则将以的相对角速度向前旋转。此时，发电机与母线之间，将出现忽大忽小的电压差，于是冲击电流也忽大忽小。当f与f1相差过大时，就可能产生很大的机械振动，使待并机不能并列。最后说明相序要相同的问题。这一条是绝对的，就是说待并机与母线相序不同时，绝对不允许并列。相序不同，发电机无法进入同步。三、并列方法为了满足并列条件，必须分别调节原动机的转速和发电机的励磁电流来调节发电机的频率和电压。这种为了并列所进行的调节和操作称为整步，又称同步。实用的整（同）步方法有两种：准确同步法和自同步法。（一）准确同步法将待并发电机调节到完全符合并列条件后才合闸并列，这种并列方法称为准确同步法，简称