第14章 同步发电机的运行特性

第十四章同步发电机的运行特性14-1同步发电机的空载特性、短路特性和同步电抗的测定14-2同步发电机零功率因数负载特性及普梯尔电抗的测定14-3同步发电机的外特性和调整特性14-4转差法和取出转子法求参数第十四章同步发电机的运行特性基本要求：1.了解同步发电机的空载特性、短路特性、零功率因数负载特性的定义及各特性曲线的特点2.掌握利用空载特性、短路特性测量同步电抗的方法3.掌握利用空载特性、零功率因数负载特性测量定子漏电抗的方法4.了解同步发电机的外特性和调整特性5.了解低转差法测量同步电抗的原理和方法1.同步发电机空载特性曲线的测定14-1同步发电机的空载特性、短路特性和同步电抗的测定空载特性：在同步转速下，空载电动势E0与励磁电流if之间的关系，即E0=f(if)。空载特性的测定：定子绕组开路，用原动机把同步发电机拖动到同步转速，改变励磁电流if，并记取相应的电枢端电压U0，可得空载特性曲线。校正曲线空载特性磁路的饱和因数：当E0=UN时，磁路饱和时的励磁电流if0和磁路不饱和时的励磁电流ifs之比，用k表示，即气隙线一般，k=1.1~1.25。同步发电机的标准空载特性0.51.01.52.02.53.03.50.581.01.211.331.401.461.51短路特性：n=n1，U=0（定子绕组三相短路）时，定子短路电流Ik

与励磁电流if

的关系Ik=f(if)。2.同步发电机的短路特性短路特性分析短路特性短路特性的测定电枢励磁AAAA即短路特性曲线是一条过原点的直线。短路运行时，电枢反应为直轴去磁电枢反应。E很小很小磁路不饱和气隙线空载特性短路特性1）隐极同步发电机三相短路时，有3.同步发电机的同步电抗和短路比同步电抗2）凸极同步发电机三相短路时，如果忽略电枢电阻R，则=90，即直轴同步电抗3）短路比短路比：同步发电机在空载额定电压所对应的励磁电流if0励磁下，三相稳态短路时的短路电流IkN与额定电流IN之比，用Kc表示，气隙线空载特性短路特性产生额定短路电流的励磁电流短路比Kc对同步电机性能和成本的影响：当Kc大时，Xd小△U小，并联运行时稳定性好；气隙大，造价高，经济性差。当Kc小时，Xd大△U大，并联运行时稳定性差；气隙小，造价低，经济性好。负载特性：当n=n1，cos=常数且I=常数时，U=f(if)。1.零功率因数负载特性零功率因数负载特性：当n=n1，cos=0且I=常数时，U=f(if)。14-2同步发电机零功率因数负载特性

及普梯尔电抗的测定零功率因数负载特性的测定纯感性负载电枢励磁AAVAA纯去磁作用空载特性零功率因数特性

：补偿漏电抗压降作用所需增加的磁动势。

：补偿电枢反应去磁磁动势所需增加的励磁磁动势；结论：在零功率因数负载特性与空载特性之间相差一个特性三角形kmn，其垂直边为定子漏电抗压降，其水平边为与电枢反应等效的励磁磁动势。I不变时，kmn

不变特性三角形kmn空载特性零功率因数特性2.由空载和零功率因数特性测定定子漏电抗作图法求定子漏电抗Xs:在零功率因数负载特性上任取一点n（一般取额定电压点），作；过o作气隙线的平行线，交空载特性于k点；连接kn，过

k点作on的垂线，交on于m点，得特性三角形kmn

；。空载特性零功率因数特性气隙线定子漏电抗空载特性零功率因数特性气隙线理论曲线3.普梯尔电抗由零功率因数负载试验测得的电抗称为普梯尔电抗Xp。原因：零功率因数负载时，主极漏磁通较大，磁极饱和程度较空载时高，因此同样的气隙合成磁动势产生的气隙磁通和气隙电动势时较空载时略有减小。试验曲线14-3同步发电机的外特性和调整特性1.同步发电机的外特性1）外特性：n=n1，if=常数且cos=常数时，U=f(I)。cos=0.8cos=1cos()=0.8影响外特性曲线的因素：电枢反应；定子的漏阻抗压降。在感性负载或纯电阻性负载时，外特性是一条向下倾斜的曲线；在容性负载时，外特性可能是一条上翘的曲线。I

if不变IZsFf1

不变Fa，电枢反应的去磁作用增强F

E

Ucos=0.8在感性负载或纯电阻性负载时，由于电枢反应的去磁作用，及感性电流引起的漏阻抗压降，随电枢电流I的增大，电枢端电压U是下降的。当n=n1，if=常数且cos=常数时，容性负载且0时,由于电枢反应的助磁作用，及容性电流引起的漏阻抗压降，随电枢电流I的增大，电枢端电压U是上升的。I

if不变IZsFf1

不变Fa，电枢反应的助磁作用增强F

E

U当n=n1，if=常数且cos=常数时，cos()=0.82）电压调整率：保持额定运行时的励磁电流ifN和转速nN不变，对应的发电机空载电动势E0和额定电压UN之差与额定电压的比值，即cos=1cos()=0.8cos=0.8调整特性：当n=n1，U=常数且cos=常数时，if=f(I)。2.同步发电机的调整特性if=

ifN，cos=cosN14-4

转差法和取出转子法求参数1.用转差法试验测同步电机的同步电抗1）方法：由原动机将凸极同步电机拖动至接近同步转速（s<1％），转子励磁绕组开路，在定子端子上外施额定频率的相序与转子转向一致的对称三相低电压，测量定子电压U、定子电流I

。降压变压器交流电源AV电枢磁场轴线与转子直轴重合此时同步电抗最大为Xd

，有2）原理：R0直轴同步电抗d轴d轴q轴转差试验时的电枢端电压和电枢电流波形电枢磁场轴线与转子交轴重合此时同步电抗最小为Xq，有交轴同步电抗注意：由于外加电压U很低，磁路不饱和，所以转差法测得的Xd、Xq均为不饱和值。d轴d轴q轴转差试验时的电枢端电压和电枢电流波形2.取出转子法1）方法：试验接线同转差法，取出同步电机的