电机学课程设计

1、电气学科大类_级课程设计电机学学号： _姓名： _班级： _日期： _目录1、课程设计目的 22、课程设计题目及分析 22.1题目及要求 ,22.2题目分析 ,33、设计过程 33.1P =0 时的 V 型曲线 ,323.1.1计算过程 ,33.1.2列点举例 ,43.1.3V 型曲线 ,43.2P2 =22500kW 时的 V 型曲线 ,53.2.1计算过程 ,53.2.2列点举例 ,63.2.3V 型曲线 ,63.3P2 =52500kW 时的 V 型曲线 ,73.3.1计算过程 ,73.3.2列点举例 ,83.3.3V 型曲线 ,83.4P2 =62500kW 时的 V 型曲线 ,93.

2、4.1计算过程 ,93.4.2列点举例 ,103.4.3V 型曲线 ,103.5总的 V 型曲线 ,114、分析与小结 125、参考文献 1211、课程设计目的本次课程设计旨在考查同学们对同步电机相关特性的理解和掌握。通过求解不同输出功率下的水轮发电机的 V型曲线，进一步了解凸极同步电机的特点和相关特性，熟悉不同类型的同步电机的相量图的区别，掌握不同参数之间的关系。同时借此课程设计巩固课堂上的理论知识并加深理解，学习和掌握分析问题、解决问题的方法和能力。2、课程设计题目及分析2.1题目及要求一台 50000 kW 、 13800V （ Y 联接）、额定功率因数cos N0.8 ( 滞后 ) 的

3、水轮发电机并联于一无穷大电网上，其参数为Ra0,Xd1.15,Xq0.7，并假定其空载特性为一直线，试求：1) 输出功率为 0 时的 V 型曲线；2) 输出功率为 22500kW 时的 V 型曲线；3) 输出功率为 52500 kW4) 输出功率为 62500 kW时的 V 型曲线；时的 V 型曲线。要求： P20 时的 V 型曲线每人必须完成；在 P2(0,1 中任取三个值（必须包含P21），作 3 条 V 型曲线；每条 V 型曲线中 cos1的点要给出计算过程；每条 V 型曲线中 欠励和过励情况下也各至少给出一个点的计算过程；每条 V 型曲线上至少要有七个点。22.2题目分析水轮发电机属于

4、凸极同步电机， 并联于一一无穷大电网上， 说明端电压 U 恒定，由于本题的参数均以标幺值形式给出，故可以设U1，然后进行分析和计算。所谓“ V 型曲线”，是指发电机输出功率P2 恒定时，同步电机定子电流 I 与励磁电流 I f之间的内在联系，以关系曲线 I f(I f ) 表示，所得曲线形似字母“ V ” , 故称之为同步电机的 V 型曲线。由题意有 Ra0 ，所以下面计算可能用到的公式有：PNSN cos N ,P2P2,P UIcosI cos ，SN2arctan IX qUsin，UcosI fEE0U cosIXd sin， I f0E0。I f 0U3、设计过程3.1P20时的 V

5、 型曲线（ P20）3.1.1计算过程首先，我们可以设 U1 。根据题意有， PN50000kW 。由 PNSN cos N得：SNPN5000062500kVAcos N0.8正常励磁情况下，由于 P20 ，所以有： P203IP02cosI X qUsinarctan(tan )arctancosU0E0U cosI Xd sincos1I fIIfE0E1f0U03.1.2列点举例（ 1）欠励举例：取U 滞后 I 90 计算，即90 。此时90 。0I fE0U cosI Xd sin1 1.15I（ 2）过励举例：取 U 超前 I 90 计算，即90 。此时90 。0I fE0U co

6、sI Xd sin1 1.15I3.1.3V 型曲线计算数据如下表：4欠励正常过励I0.870.60.200.20.60.8I f00.310.7711.231.691.92所以，根据计算数据可以作P2 0时的 V 型曲线如下：*I10.80.60.40.200 0.5 1 1.5 2 2.5 If*图 1 P2*=0 时的 V形曲线3.2P222500kW 时的 V 型曲线（ P20.36）3.2.1计算过程由于 P22500kW，所以有： PP2225000.3622SN62500cos10P取，得：I20.36，即cosI Xq U sin0.36 0.71 0arctanarctan(

7、) 14.14U cos1 114.14014.14E0U cosI Xd sin1 cos14.14 0.36 1.15 sin14.14 1.075II fE1.07f0 EIf 0U03.2.2 列点举例（ 1）欠励举例：取U 滞后I60 计算，即60。此时 IP20.72。cos0.72 0.713/ 2arctan(0.5) 35.916035.924.1I fE0U cos I Xd sin0.43（ 2）过励举例：取U 超前I60 计算，即60P20.72。此时 Icos0.72 0.713/ 2arctan(0.5) 69.95139.95I fE0U cosI Xd sin1

8、.543.2.3V 型曲线计算数据如下表：欠励正常过励cos0.40.50.810.80.50.4I0.90.720.450.360.450.720.9I f0.260.430.781.071.371.541.996所以，根据计算数据可以作P222500kW 时的 V 型曲线如下：* 1I0.80.60.40.2000.511.522.5图2P2*=0.36时的 V形曲线If*3.3P252500kW 时的 V 型曲线（ P20.84）3.3.1计算过程由于P2 52500kW，所以有：P2P2525000.84SN62500cos10P取，得：I20.84，即cosI Xq U sin0.8

9、4 0.71 0arctanarctan() 30.46U cos1 130.46030.46E0U cosI Xd sin1 cos30.46 0.84 1.15 sin30.46 1.35IIfIfE0 E 1.35f0U073.3.2列点举例（ 1）欠励举例：取U 滞后 I 60 计算，即60 。此时 IP21.68。cos1.68 0.7 13/2) 31.8arctan(0.516031.891.8I f E0U cos I Xd sin0.99（ 2）过励举例：取U 超前I60 计算，即60P21.68。此时 Icos1.68 0.713/ 2arctan(0.5) 76.2411

10、6.24I fE0U cosI Xd sin2.843.3.3V 型曲线计算数据如下表：欠励正常过励cos0.50.60.810.80.60.5I1.681.41.050.841.051.41.68I f0.990.810.891.351.962.482.84所以，根据计算数据可以作P2 52500kW 时的 V 型曲线如下：8* 1.8I1.61.41.210.80.60.40.2000.511.522.53图3P2*=0.84 时的 V形曲线If*3.4P262500kW 时的 V 型曲线（ P1）23.4.1计算过程由于 P262500kW ，所以有：P2P2625001SN62500c

11、os10P取，得：I21，即cosI Xq U sin1 0.71 034.99arctanarctan()U cos1 134.99034.99E0U cosI Xd sin 1 cos34.99 1 1.15 sin34.99 1.48I fI fE0E01.48I f 0U93.4.2列点举例（ 1）欠励举例：取U 滞后 I 60 计算，即60 。此时 IP22。cos20.713/ 2) 46.88arctan(10.56046.88106.88I f E0U cos I Xd sin1.39（ 2）过励举例：取U 超前I60 计算，即60P22。此时 Icos20.713/ 2) 7

12、7.56arctan(10.517.56I fE0U cosI Xd sin3.23.4.3V 型曲线计算数据如下表：欠励正常过励cos0.40.50.810.80.50.4I2.521.2511.2522.5I f1.941.391.031.482.173.23.81所以，根据计算数据可以作P2 62500kW 时的 V 型曲线如下：10* 3I2.521.510.50012345图4P2*=1时的 V形曲线If*3.5 总的 V 型曲线将不同输出功率下的V 型曲线置于同一坐标系下可得到下图：P2*=0P2*=0.36P2*=0.84P2*=1*I32.521.510.5000.511.522.533.544.5If*图5同一坐标系下的 V形曲线114、分析与小结由图 5 可以看出，在同一坐标系下，不同输出功率情况下凸极同步发电机的V形曲线，存在一定规律：功率值越大，曲线位置越上移。每一条曲线左方，发电机处于欠励状态，功率因数是超前的， 发电机从电网吸收滞后的无功功率； 曲线右方，