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□不介入 定、转子之间的能量转换. 空载时电磁

2020-03-26 23:21

  同步电机是相易挽回电机的一种,因其转速恒等于 同步速时得名。同步电机厉重用作发电机□□□□,也可用作 电动机和调相机。 第九章 同步电机的基础职责原理与机合 第十章 同步电机的运转原理 第十一章 同步电机的三相蓦地短道和特别运转 第九章 同步电机的基础职责原理与机合 第一节 汽轮同步电机的基础机合 第二节 同步电机的基础职责原理及其分类 第三节 三相像步电机的型号和额定值 会商题与习题 第一节 汽轮同步电机的基础机合 以汽轮发电机为例: 定子断念□□□□:硅钢片叠成。 定子(电枢) 电枢绕组□□□:三相对称绕组——铜线制成 机座□□□:钢板焊接面成□□□□,有足够的强度和钢度。 转子断念□□□□□:采用整块的含铬、镍和钼的合金钢锻成 励磁绕组□□□□□:铜线制成 护环□□□:顾惜励磁绕组受离心力时不甩出 中央环□□□□□:援助护环□□□,抑止励磁绕组轴向移动 滑环□□□□:引励磁电流经电刷、滑环进入励磁绕组 转子 转子 C A 定子绕组 B 死板端口 电端口 定子断念 返回 返回 1、汽轮发电机机合 (1)定子断念 返回 1、汽 轮发 电机 机合 (2 ) 定子 绕组 返回 1、汽 轮发电 机机合 返回 2、水轮发电机机合 (1)立式水轮发电机 (2)卧式水轮发电机 2、水轮发电机结 构 (3)灯胆贯流式水 轮发电机 2、水轮发电机机合 (4)转子机合 10000kW水轮机转子 1.发电合节——种种电机 引进600MW汽轮发电机 邦产300MW汽轮发电机 邦产200MW汽轮发电机定子 邦产200MW汽轮发电机定子断念 现场运转的水轮发电机 第二节 同步电机的基础职责原理及其分类 一、三相像步发电机的基础职责原理 励磁绕组通入直流电流后创设恒定磁 场□□□□,原动机拖动转子以转速 n 挽回时□□□,其 磁场切割定子绕组而感应相易电动势 E 0 波形□□□:由 e ? B(x) 可知□□□□□,波形取决 lv B (x) 于 的空间疏散。 频率□□□□: pn f ? 60 大小□□□□: E ? 4 . 44 fN k Φ 0 1 w 1 0 相序□□□□□:由转子的转向断定。 三相像步发电机 的物理流程可用 图示透露 ? Z A ? n ? N ?Y B ? ? ? X S ?C 二、同步电机的分类 按运转主张□□□□,同步电机分发电机、电动机和调相机。 按机合型式□□□,同步电机分挽回电枢式和挽回磁极式。 挽回磁极式同步电机按磁极样子□□□,又分隐极式和凸极式两种。 按原动机种别,同步电机分为汽轮发电机、水轮发电机和柴油 发电机等。 按冷却介质和冷却主张分□□□□,有空外冷、氢冷、水内冷 汽轮发电机大凡作成隐极式□□□□,当代汽轮发电机均为2极□□□□,转速为 3000转/分钟□□□,水轮发电机采用凸极式□□□□,极数众□□□□,转速低。 同步电动机、柴油发电机和调相机大凡作成凸极式。 第三节 同步电机的型号和额定值 一、型号 发电机型号透露该发电机的类型和特点 QFQS-200-2透露定子绕组水内冷、转子绕组氢内冷、断念 氢冷的二极汽轮发电机□□□□□,容量为200MW。 TS854/210-40透露立式同步水轮发电机□□□□,定子断念外径 为854cm□□□□□,定子断念长度为210cm□□□,有40个磁极。 二、额定值 额定容量 S 额定功率 P N N 指电机额定运转时□□□,输出功率的担保值。同步发电机是指输 出的额定视正正在功率或有功功率□□□□□,单位是KVA或KW。电动机额定 容量是指额定请求下转轴上输出的死板功率□□□□□,单位是KW。调相 机用KVA或Kvar透露。 额定电压 U kV ) N( 额定电流 IN(A ) 正正在额定运转状 额定运转时加正正在 态下三相定子 三相定子绕组上 绕组的线电流. 的线电压。 对同步发电机额定值之间接洽为□□□□: P ? S cos ? ? 3 U I cos ? N N N N N N 额定功率因数 额定频率 f N 额定用意 ? N 额定转速 n N 额定励磁电流 额定励磁电压 cos ? N I fN U fN 第十章 同步发电机的运转原理 第一节 同步发电机的电枢反响 第二节 同步发电机的电动势方程和相量图 第三节 同步发电机的运转特质 第四节 同步发电机的并列 第五节 同步发电机的有功功率功角特质和静态平静 第六节 同步发电机的无功功率功角特质和V形弧线 第七节 同次序相机和同步电动机 会商题与习题 第一节 同步发电机的电枢反响 一、同步发电机的空载特质 同步发电机转子由原动机拖动到同步转速□□□□,转子绕组通以 恒定的直流励磁电流□□□□,定子电枢绕组开道□□□,这种运转情况□□□□,称 为同步发电机的空载运转。 励磁电流If单独创设的励磁磁动势Ff爆发的主、漏磁通。 主、漏磁通均随转子挽回□□□□,正正在气隙中变成挽回磁场。主磁通交 链电枢绕组□□□,正正在电枢绕组中感应电动势; 漏磁通不交链电枢绕组□□□,不正正在电枢绕组中感应电动势□□□,不出席 定、转子之间的能量转换. 空载时电磁接洽□□□□□: I f F f Φ fσ ? Φ 0 ? E 0 E 0? 0 气隙线 空载电动势 E大小 □□□□: 0 E 0 ? f(I f ) Φ 0 ? f(F f ) E ? 4.44 fN k Φ 0 1 w 1 0 空载特质□□□□□: UN n ? n , I ? 0 , E ? f(I N 0 f) 空载特质弧线□□□□□: I f Ff I fδ I f 0 二、电枢反响 电枢反响:电机带上负载后□□□□□,电枢磁动势的基波正正在气隙中使气隙 磁通的大小及名誉均形成转化, 这种影响称为电枢反响. 电枢反响的性质□□□,取决于电枢磁动势基波 F和励磁磁动势基波 F之 f a ? ? ? 间的相对名誉□□□,即与空载电动势 和电枢电流 之间的夹角 相投 . I E 0 励磁磁势和电枢磁势的区别 基波 波形 大小 名誉 转速 转向 励磁磁动 势 电枢反响 磁动势 正弦 波 正弦 波 恒定□□□□,由励 磁电流断定 恒定□□□□,由电 枢电流断定 由转子名誉 断定 由电流瞬时 值断定 由原动机的转速 由原动机 断定 断定 由磁极对数和电 由电流相 流频率断定 序断定 筹算职责 1.三个角 1)内功率因数角? : ?与 之间的岁月相位角 ? 是E ,与 I 0 ? E 0 ? ? I ? U 电机参数及负载相投. 2)外功率因数角? : ? ? 是U 与 之间的岁月相位角 ,与负载相投. I 3)功率角(功角) ? : ? ?与 U 是E 之间的岁月相位角 . 0 三个角之间的接洽为 ? ? E 0 ? I ψ???δ ? ? U 2.四个轴 直轴(纵轴、d轴)□□□:主磁极轴线名誉。 交轴(横轴、q轴)□□□: 与直轴成900电角度的名誉。 相轴□□□□: 每相绕组的轴线名誉。 时轴□□□□□: 岁月相量正正在其上投影可 获取岁月量的瞬时值。 q轴 A轴 Y C d轴 N S X C轴 A B轴 Z B 1. ? ? 00 时的电枢反响 ? 和电枢 空载电动势 E 0 ? 电流 同相位 . I F? q轴 A 轴 Fa Y ? ? 900 F f 与Fa 之间夹 角为 ? ? 90 0 d轴 C 记Fa为Faq N S X B C轴 电枢反响性质□□□□: F f A B轴 交轴电枢反响 Z 0 ? ? 90 2. 时的电枢反响 ?超前电 空载电动势 E 0 0 ? 90 枢电流 I q轴 A 轴 F f 与Fa 之间夹 角为 ? ? 90 0 Y C 记 F F a为 ad d轴 N S F 电枢反响性质□□□□□: f A B轴 X B Fa 直轴去磁电枢反响 Z C轴 3.? ? ?900时的电枢反响 q轴 A 轴 ? 滞后电 空载电动势 E 0 ? 90 0 枢电流 I F f 与 Fa 之间夹 角为 ? ? 90 0 d轴 Y C 记 F F a为 ad Fa F f N S A B轴 X B C轴 电枢反响性质□□□□: 直轴助磁电枢反响 Z 0 4. 00 ???90 的电枢反响 q轴 A 轴 ? 超前电 空载电动势E 0 ?? 枢电流 I 角 Y F f 与Fa 之间夹 角为 ? ? 90 0 d轴 C ? ? 900 Fa S X N 电枢反响性质□□□□□: Ff B轴 A B 既有交轴,再有直轴 去磁电枢反响 Z C轴 此种处境下, I? ? I? d ? I? q 0 ?与 ?成 I d ? Isin ψ ---直轴分量 I E 90 d 0 ?与 ? 同相位 I q ? Icos ψ ---交轴分量 I E q 0 ? E 0 ? I q ? ? I ? I d F a ? F ad ? F aq F ad ? F a sin ψ ---直轴分量电流爆发的合成磁动势 F aq ? F a cos ψ ---交轴分量电流爆发的合成磁动势 F aq Fa F ψ ? 900 f F ad 大凡处境下的电枢反响(总结) Fa F fFa Fa ? ? 00 ? ? 900 名誉 夹角 记作 电枢反 应性质 对电机的影响 ? ?? 负载 性质 F? 波形 畸变 n( f ) U q轴 F ψ? 900 aq 交轴 消重 R d轴 d轴 F ad F ad 直、去 削减 直、助 增强 安谧 消重 安谧 上升 L C ? ? ?90 0 0 0 ? 90 ? ??0 d、 q轴 0 0 0 ???90 d、 q轴 削减 消重 消重 R、L Fad ? Faq 交、直 去 Fad ? Faq 交、直 增强 助 消重 上升 R、C 三、电磁转矩 同步发电机带上负载后□□□□,电枢电流创设电枢反响磁场□□□,它与 励磁电流成果爆发电磁力□□□□,正正在某些处境下变成电磁转矩□□□□,收场机 电能量转换。 1.有功电流爆发电磁力,变成电磁转矩 当发电机带有功负载(阻性负载)时,不妨近似认为 ? ???0 即□□□,电枢绕组流过有功电流时,爆发交轴电 枢反响磁场。励磁绕组载流体正正在该磁场成果 爆发电磁力□□□□□,并变成制动性质的电磁转矩。 输出的有功功率越大□□□□□,有功分量电流就越 大□□□□□,交轴电枢反响越强□□□□□,电磁转矩越大□□□□□,为 了支持电机的转速安谧□□□□□,央浼原动机输入更 大的驱动转矩——疗养有功功率。 2.无功电流爆发电磁力但稳固成转矩 发电机带电感或电容负载(无功负载)时,不妨认为 0 0 ψ ? ? ? 90 或 ? 90 爆发直轴去磁(或助磁)电枢反响磁场。励磁绕 组载流体正正在该磁场成果爆发电磁力□□□□□,但稳固成 电磁转矩。 说明发电机带感性(或容性)无功负 载时,不需求原动机添补能量。 然则直轴去磁(或助磁)电枢反响 对气隙磁场有去磁(或助磁)成果□□□□□,致 使发电机端电压消重(或上升)。为维 持电压恒定□□□□,励磁电流需求相应添补 (或减小)——疗养无功功率。 第二节 同步发电机的电动势方程和相量图 一、同步电抗 ? I ? I d ? I q F ad F aq ? Φ ad ? Φ aq ? E ad ? E aq ? Φ ? ? E ? 不思索磁道饱和时,各电动势与其对应的电流成正比,即有 ? ? ?x E j I ad ? d ad ? ad的直轴电枢反响电抗 x ad ——对应? ? ? ?x E j I aq ? q aq ? aq的交轴电枢反响电抗 x aq ——对应 ? ? ? ? E j I x ? ? ? ? ? 的走电抗 x ? ——对应 ? 由于定子漏磁通的道途厉重是气隙□□□□,磁道不饱和□□□□,于是漏抗 为常数。 看待凸极同步电机,由于直轴气隙比交轴气 隙小□□□□,直轴磁阻比交轴磁阻小□□□□□,于是有 xad ? xaq 对隐极同步电机□□□□□,由于气隙均匀□□□,交、直轴 的磁阻大小相当□□□□,即认为 Φ ? Φ ? Φ ad aq a ?? ? E j I x a ? a x ?x ?x ad aq a ? a 的电枢反响电抗 x a ——隐极发电机对应? 电枢反响电抗为三相对称电枢电流爆发合成的电枢反响磁场 感应于一相的电枢电动势与其对应的相电流的比值□□□□□,它总结回声 三相对称电流爆发的合成电枢反响磁场对定子一相的影响。 当三相对称电流流过电枢绕组时□□□,爆发电枢反响磁通和漏磁 通□□□□,分辩正正在电枢绕组中感应电枢反响电动势和漏感电动势。 对隐极电机□□□,完全电动势为 ? ? ? ? ? E ? E ? ? j I x ? j I x ? ? j I x a ? a ? t x x x t ? a? ? x t 称为隐极电机的同步电抗□□□□□,是电枢反响电抗和漏抗之和。同 步发电机寻常运转时□□□□□,磁道略呈饱和□□□□,磁道越饱和□□□,所对应的电 抗越小。 对凸极电机 x d ? x ad ? x? 分辩称为直轴和交轴同步电抗。 x q ? xaq ? x? 直轴磁道的气隙较小□□□,该当思索断念饱和的影响□□□□,于是 x d 具 有饱和值和不饱和值之分;而交轴磁道气隙较大□□□,不妨为 x q 唯有 非饱和值□□□□,为常量。 同步电抗是同步电机的一个首要参数□□□□□,它是外征同步发电机稳 定运转时电枢反响磁场和电枢漏磁场对电枢电道成果的一个总结 参数。同步电抗的大小直接影响同步发电机端电压随负载摇动的 水准和正正在大电网运转时的平静性□□□□,也影响同步发电机短道电流大 小。 一、凸极同步发电机的电动势方程和相量图 Φ fσ I f Ff ? Φ 0 ? E 0 ? (三相格式) I F a (合成挽回磁动势) F ad F aq ? Φ ad ? Φ aq ? E ad ? E aq ? Φ ? ? E ? ?r I a 若正目的按图准绳□□□□□,则有 或 ? ?? ?? ? ? ? E ? E E E ? U ? I r 0 ad aq ? a ?? ?? ? ? E ? I r ? E ? U a ? ? ? j I? X E ad d ad ? ? ? j I? X E aq q aq ? ? ? j I?X E ? ? ??I ? ?I ? I d q 代入 获取凸极发电机的电动势方程 ? ? ? ? ? E ? U ? I r ? j I x ? j I x 0 a d d q q 提神□□□:方程式中的电压、电动势和电流均为相值。 凸极同步发电机的相量图作图次序 ? ?; ( 1 ) 左证已知请求绘出 U 和 I ? 与 I 的夹角 ? ; ? ? ? ? ? ? 及 ? ( 2 ) 左证 E U ? I r ? j I x 作出 E E ON a q ON ON ? ? ? ( 3 ) 左证 ? 角将 I 决裂成 I 和 I ; d q ?? ?? ? ? x? ?x, ( 4 ) 左证 E I r j I j I 0 U a? d d q q ?x ? x, ? 从 D 点依序作出 j I 及 j I E q q d d 获取 0 若内功率因数角不知□□□□□,可从以下公式求取 Ix U sin ? q? ? 1 ??tan Ir U cos ? a? 二、隐极同步发电机的电动势方程、同步电动机等效电道和相量图 电磁接洽□□□: I f F F f a Φ fσ ? Φ 0 ? I ? Φ a ? Φ σ ? E 0 ? E a 电动势平衡方程 ? ? ?? ? ? 或 E ? E ? E U ? I r 0 a ? a ? ? ? jI ?x E 代入 a a ? ? ? jI ?x E ? ? ? E σ ?? ?? ? ? E E U ? I r δ σ a 可获取隐极发电机的电动势方程 ?? ? ? ? E ? I r ? j I x 0 U a t 左证电动势方程□□□□□,不妨作出隐极发电机的等效电道和相量图 等效电道 相量图 (? ?0) ra xt ? I ? E 0 ?x jI t ?r I a ? U ? ? ? I ~ ? E 0 ? U 左证相量图可求出 ? 2 ? ? ? ? E ? U cos ? ? Ir ? U sin ? ? Ix 0 a t 2 sin ? ? Ix ? 1U t ?? tan U cos ? ? Ir a 由相量图可知 ψ???δ 第三节 同步发电机的运转特质 一、空载特质 定义□□□□: n ? n , I ? 0 , U ? E ? f ( I 1 0 0 f) 空载特质是发电机的基础特质之一。 它一方面外征了磁道的饱和处境□□□,另一 方面把它和短道特质、零功率因数负载 特质配合□□□□□,可确定电机的基础参数、额 定励磁电流和电压转化率等。 性质生产中□□□,它还不妨检讨三相 电枢绕组的对称性、匝间短道、占定 励磁绕组有无窒碍等。 二、短道特质 1.短道特质 n ? n , U ? 0 , I ? f ( I 定义□□□: 1 k f) 短道时, ? ? 900 电枢反响为直轴去磁 ? ? ? ? ? 此时 E ? U ? I r ? j I x ? j I x ? a ? ? 气隙电动势很小,感应气隙电动势的 气隙磁通量很小,于是磁道不饱和. 短道时的等效电道 x d 是常数,有 I E If k? 0? 于是短道特质是一条过原点的直线 左证公式 x d ? 2.同步电抗的求取 Ik 求xd不饱和值时,发轫给定一励磁电流If□□□□, 正正在空载特质的不饱和段或气隙线值□□□□□,然后正正在短道特质弧线上确定 对应If的短道电流Ik的值,则 求取xd饱和值时□□□,发轫正正在空载特质上取 对应额定电压UN的励磁电流If0□□□□,再从 短道特质上取出对应If0的短道电流Ik□□□□, 则 UN xd ( 饱 ) ? Ik 交轴同步电抗 ? E ? ? E 0 0 x ? d( 不 )? Ik IN x .6x q ?0 d 三、外特质 n ? n , I ? C , cos ? C , U ? f ( I ) 定义□□□: 1 f 外特质弧线 当发电机带阻性和感性负载时□□□□, 外特质是消重的□□□□,来由是电枢反响的 去磁成果和电枢漏阻抗爆发了电压降; 带容性负载时且(发电机负载的容抗 大于同步电抗)时□□□□,外特质是上升的□□□□, 来由是电枢反响的助磁成果和容性电 流正正在漏抗上的压降。 为了正正在分歧功率因数下时能获取额 定电压□□□□□,感性负载时要增大励磁电流□□□□, 容性负载时应减小励磁电流。 ? 四、疗养特质 n ? n , U ? C , cos ? C , I ? f ( I ) 定义□□□: 1 f 调理特质弧线 ? 正正在感性和阻性负载时□□□,随着负载电 流的添补□□□,一定添补励磁电流□□□,蕴蓄堆积电 枢反响的去磁成果和漏阻抗压降□□□□□,支持 端电压恒定;对容性负载□□□□,随着负载电 流的添补□□□□□,一定减小励磁电流。 正正在功率因数确信处境下,左证调理特质 弧线,可确定正正在负载转化边界内,支柱电压 安谧所需的励磁电流的转化边界。运转人 员可掌管调理特质弧线,使格式中无功功率 的分配更合理极少。 第四节 同步电机的并列 并联运转的寄义 将两台或更众台发电机分辩接正正在电力格式对应母线上□□□□,或通 过变压器、输电线接正正在电力格式的专家母线上□□□,协同向负荷供电. 并联运转的省钱 无量大电网的寄义 S ? ? U Z c 并列步骤 1.准同步法 2.自同步法 1、提拔供电的牢靠性; 2、提拔供电的经济性; 3、提拔电能的质地。 ? C ? 0 fc ? C c 一、准同步法 准同步并列一定知足的请求 1.待并发电机的电压与电网电压大小相当; 2.待并发电机电压相位与电网电压相位相像; 3.待并发电机电压频率与电网电压频率相像; 4.待并发电机的相序与电网的相序相像。 上述请求(4)大凡正正在计划发电机时□□□□□,同步电动机左证发电机的转向确 定了发电机的相序而知足□□□,因此运转人员正正在并列时只需调剃发电 机使其知足其它三个请求即可。 不知足任一请求的并列称为非同步并列□□□□□,将对电机爆发厉 重的危机。 某一请求不知足时对电机的影响 1、电机和电网之间有环流□□□□,定子绕组端部受力变形。 2、爆发拍振电流和电压□□□,惹起电机内功率振荡。 3、电机和电网之间有高次谐波环流□□□□□,添补损耗□□□,温 度升高□□□□□,用意低落。 4、电网和电机之间存正正在零乱的电位差而爆发无法消 除的环流□□□□□,危机电机安宁运转。 1. 电压大小不等 ?? xd U? g s ? ?U U? c 电 网 正正在电位差的成果下发电机产 生波折电流□□□□□,即 ?? ? ? U U Δ U g c ?? I ? c ? ? ? ? jx jx d d 由于xd’’ 很小□□□□□,于是纵使△U不 大□□□□,波折电流也会很大 ? ?U U? c U? g 此时,S两端有电位差 ? ?U U? g ?? ?? ? ? U U g U c U? c I? c 波折电流为无功分 量□□□□□,不会加重原动机的 累赘□□□□□,但会正正在电枢绕组 中爆发很大的波折力□□□□, 使电枢绕组端部受波折 力的成果而变形。 2. 相位分歧 此时,ab两端有电位差 ?? ?? ? ? U U g U c ?和 ? 反相 若 U U , 如 图 g c ?稍 超 ?, 若 U U 前 图 g c如 ? ?U U? g ? I ca I? c ? I cr U? c 电位差可达发电 U? g 机电压的两倍□□□□,若此 时并列□□□□,会爆发很大 的波折电流□□□□□,发电机 会因遇到零乱的波折 力而损坏。 U? c 波折电流的影响 ? ?U 1)电枢绕组端部受力变形; 2)转轴上受波折转矩的成果, 使机轴扭曲变形; 3)电枢绕组发热. 3. 频率分歧 ? 和 ? 大小相当而角速度分歧 U U 。 g c ? ? 为瞬时值的幅值 Δ U 时 有 大、 规矩 时 小 变转化的拍振电压 ? ?U U? g g ?c U? c 转轴上时而爆发制动转矩、时 而爆发驱动转矩□□□,结果是电机 振动。 拍振电流使电枢绕组端部受力 变形□□□□□,使电枢绕组发热。 频率差过大电机不可并列;频率差较小时□□□□,靠自整步成果□□□□,可 以把发电机拉入同步。 并发电机频率略低 并发电机频率略高 于电网频率时 于电网频率时 ? 波折电流的有 波折电流的有功 ?U 功分量与电压 U? ? 分量与电压反相 U ? g c ?U 同相位,注脚发 ?g 位,注脚发电机 U? g U? c 电机向电网发 ? c 从电征采致有功 ?c 出有功功率,并 功率,并对转轴 ?g ? Ic 对转轴爆发制 爆发驱动性质转 ? Ica 动性质转矩□□□, 矩□□□,电机加快□□□□, 电机减速□□□□,频 频率上升□□□,直至 率消重□□□□,直至 ? Ica f g ? fc f g ? fc I? c 4. 相序分歧 ? U 相序分歧的发电机不可并列□□□□□,因为此时 U? 和 恒差 g c 于 □□□□□,它将产零乱的波折电流危机电机合格式。 3Ug 0 120 □□□, 恒等 ?U 发电机性质并列时□□□,除了相序一定一概外□□□□□,其它请求答允 有确信的过错□□□,如△U不胜过10%□□□□,相位差不胜过10%□□□,频率偏 差不胜过0.2%~0.5%(0.1~0.25Hz)。 二、自同期法 相序无误条目下□□□□,起动未加励磁的发电机□□□□□,当其转速亲密同 步速时□□□,合上同步开合□□□□,将发电机并网□□□□□,然后加上发电机励磁将 发电机牵入同步。并网前□□□,励磁绕组需经限流电阻闭合。并列时 会较大有波折电流和转矩,大凡用于危殆情况下的并列操作. 第五节 同步发电机的有功功角特质和静态平静 一、有功功率平衡 输入 功率P1 死板损 耗pmec 附加损 耗pad 电磁功 率Pem 铁损pFe 输出功 率P2 定子铜损 pcu1 P ? P ? (p ? p ? p ) ? P ? p em 1 mec Fe ad 1 0 P ? P ? p P mUIcos ? em 2 cu 1? 2? ?? ?P ? P 正正在P em 1 0两边除以 P P P em 1 ? ? 0 ? ? ? 1 1 1 2 πn 60 可得转矩平衡方程为 T ? T T em 1? 0 或 T T ? T 1? em 0 上式说明□□□□,电机平静运转时□□□□,驱动性质的原动机转矩与制 动性质的电磁转矩和空载转矩之清静衡。 二、有功功率功角特质 并联于无量大电网的同步发电机□□□□□,当电网电压和频率确信、 If E0 xq、 xt 参数(xd、 )为常数、空载电动势 安谧(即 安谧)时□□□□, 为有功功率功角特质。 P ? f(?) em 为了领略容易□□□□,假定 1)发电机并联于无量大电网;2)发电机磁道不饱和;3)漠视 电枢绕组电阻。 左证发电机的相量图□□□□,不妨推导得发电机的有功功率功角特质 2 ? ? E U U 1 1 0 ? ?? ? P ? mUI cos ? ? m sin ? ? m sin 2 ? 凸极电机□□□□: P em 2 ? ? x 2 x d q x d ? ? E U 0 隐极电机 P ? mUI cos ? ? m sin ? em x t 水轮发电机的有功功率功角特质分两一壁: E U 0 ? P ? m sin ? em X d ----基础电磁功率 2 U 1 1 ? ? P ? m ( ? ) sin 2 ?----附加电磁功率 em 2 X X q d 附加电磁功率的特点: ? ? 450 时附加电磁功率最大 ; 附加电磁功率与 E ; 0无合 附加电磁功率是由于 X 爆发的 . d ?X q 汽轮发电机的功角特质弧线 汽轮发电机的有功功率功角特质的特点 1 ) 电 磁功率 P 与功角 ? 的正弦函 sin ? 成正 ; em 0 2 )? ? 90 时 ,功率 抵达极限值 P ? emmax mE 0U ; xt 0 3) ? ?180 ,P 为负值 ,电机转为电 em 动机运 .行 功角的双重物理旨趣 ? 和电压 U ? 1、是电动势 E 间的岁月相位角 ; 0 ? 的主磁通 Φ ? 和爆发电压 U ? 2、是感应电动势E 的定子等效合成磁 0 0 ? 通 Φ 之间的夹角。 u 或称是励磁磁动势F 和合成磁动势 间的空间夹角。 f F u ? 是一个虚拟磁通 ? ? 爆发的 ?由 ?、 ?和 Φ ,假定发电机的端电压 U 是 Φ ,Φ u u u Φ 0 Φ a ? 合成 Φ ,并假定它是由定子的一 个等效合成磁极 (简称定子合成 ) ? ?由 ? 之间的夹角即为转子磁 所爆发 , 因此 Φ 极 F F 之 0 Φ u f与定子合成磁 u 间的空间夹角 。 用图示功角的双重物理旨趣 0 ?超前 ? 正正在发电机运转时 , E U ( ? ? 0 ), 转子磁极轴线 轴线一个 ? 角 。 平静运转时 □□□□, 转子磁极拖动定子合成 磁极同步旋 □□□□□, 定子 合成磁极给转子磁极一 个反成果力 (制动转矩 )。 δ 定子 定子 n N S n N S 因有原动机的驱动转矩克服定子合成磁极的制动转矩而作功, 收场机电能量转换,将由原动机输入的死板能变换为电能输出。 功角是考虑同步发电机运转情况的一个首要参数□□□,它不仅决 定发电机输出有功功率的大小□□□,何况还回声发电机转子的相对空 间名誉□□□□□,它把同步电机的电磁接洽和死板运动亲密联系起来。 三、有功功率疗养 发电机空载运转时□□□□,原动机输入的功率用来平衡种种损耗□□□□, δ ? 00 此时 □□□,定、转子磁极轴线重合□□□□□,它们之间唯有径向力而无 切向力□□□,于是 □□□□,正正在功角特质的 0点上。 P em ? 0 增大原动转矩 (开大汽门 ), 发电机输入功率 P 增大 □□□□,T □□□,? 垂垂变大输出功率 P 和电磁 1 1 ?T em em Pem 转矩 T 垂垂增大 □□□□□, 直到 T 为止 ,如图 a 点 。 em 1 ?T em 可睹□□□□,并联于无量大电网的同步发 电机要疗养有功功率输出□□□□,只需疗养原 动转矩。正正在功率极限角边界内□□□□,输入转 矩越大□□□□,有功功率输出就越大。 P1 a 0 ?a ? 四、静态平静的观点 静态平静□□□□:指并联正正在电网上平静运转的同步发电机□□□,当受电网 或原动机方面某些微细扰动时□□□□,能正正在这种骚扰息灭后□□□□,延续支持 从来平静运转情况的才智。 正正在a点运转时电机具有静态平静的才智。 若骚扰使功角δ 增大到a′点 Pem和Tem增大□□□□,迫使电机减速□□□,功 角δ 变小□□□□□,电机回到a点。 骚扰使功角δ 减小时□□□□,有同样结论。于是a 点称为平静运转点。 而b点为操心谧运转点□□□,领略略。 Pem a? P1 a b 0 ?a ?b ? 静态平静的判据□□□:比整步功率(kW/rad) P sy n? dP em ?0 d ? 对汽轮发电机□□□,比整步功率为 dP E U em 0 P ? ? m cos ? syn d ? x t Pem Psyn Psyn Pem 对水轮发电机□□□,比整步功率为 dP U 2 1 1 em E 0 P ? ? m cos ? ? mU ( ?) cos 2 ? syn d ? x x d q x d Psyn 越大□□□□,电机平静性越 正正在电机平静区域内□□□, 好。 0 0 δ ? 90 δ 五、过载才智 最大电磁功率与额定功率的比值称为过载才智。 E U 0 m P x 1 em ma x t k ? ? ? 汽轮发电机的过载才智 M EU P ?N N m 0 sin ?N sin x t kM Pemmax ? PN 过载才智越大□□□□,电机的平静性越好。过载才智是外达静态稳 定的才智□□□□,不是发电本能够过载的倍数。 过载才智操纵得正正在一点□□□,是从提拔平静观点思索的□□□□,不是从 发热观点思索的。 第六节 同步发电机的无功功率功角特质及V形弧线 一、无功功率功角特质 并联于无量大电网的同步发电机当电网电压和频率恒定、参 数(xd、xq、xt)为常数、空载电势E0安谧(即 If 安谧)时□□□□, Q=f(δ )为无功功率功角特质。 设发电机输出感性无功功率时Q值为正。由相量图可推导出 水轮发电机无功功率的功角特质 2 2 ? ? ? ? E U U 1 1 U 1 1 0 ?? ? ?? ? Q ? mUI sin ? m cos ? m ? m sin 2 ? ? ? ? x 2 x x d q x d q x d ? ? 2 ? ? ? ? ? 汽轮发电机无功功率的功角特质 2 E U U 0 Q ? m UI sin ? ? m cos ? ? m x x t t 汽轮发电机无功功率的功角特质弧线 几个特别点: Q U δ ? cos E0 ?1 0 δ ? 90 ? ?0 ? U ? ? cos E0 ?1 U (E U) 0? Q?m x t 0 Q?0 U2 Q ? ?m xt 0 ? ?90 二、无功功率疗养 从能量守恒观点看□□□□, 并网运转的同步发电机调 节无功功率□□□□□,不需疗养原 动机来的输入功率□□□□□,只需 改制励磁电流。 P em Q P em 2 Pem 1 b a P1 ?Q 疗养 I f前□□□, P em?P ema □□□,Q a P ? P ? P ? Q 增大 I后 em emb ema □□□□□,Q b f ? b? a Q1 Q2 ? 疗养 I f不影响发电机的有功功率输出,但影响电机的平静性能。 疗养无功时不影响有功功率的输出,然则疗养有功时影响无功功 率输出. 三、相量领略 1.寻常励磁 ? E 01 ?x jI 1 t ? ? 0 , cos ? ? 1 , P ? 0 , Q ? 0 发 Q (或吸 Q L C) 2.过励磁 ? E 0 ? E 02 ?x jI t ?x jI 2 t ? U ?? 0 ,cos ? (滞后 ), P ? 0 3.欠励磁 I?3 I?2 ? I ?2 ? I 1 ? ? 0 ,cos ? (超前 ), P ? 0 发 Q (或吸 Q C L) ?x jI 3 t ? 3 ?1 ? E 03 四、V形弧线 发电机运转时□□□□,定子电流和励磁电流是运转人员厉重看守的 两个物理量□□□□□,这两个量接洽到定子绕组和励磁绕组的温度□□□□,又牵 涉到功率因数的超前或滞后以及运转的平静性标题。 并联于无量大电网的同步发电机□□□,支持有功功率安谧时□□□□,外 示电枢电流 I 和励磁电流 的接洽弧线 称为“ I? f ( If ) V”形弧线。 If 看待一个给定的有功功率输出就有一条V形弧线□□□□,有功功率 越大□□□□,弧线向上移□□□,因此然则以获取一簇“V”形弧线。 V形弧线 P? P? P? P em em em em I 操心谧 区域 0 ? ? 90 cos ??1 Pem 欠励磁-“进相”运 行 Pem Pem 过励磁-“迟相”运 行 Pem ? 0 0 欠励磁 If 寻常 励磁 过励磁 V形弧线.每条弧线的最低点, cos ,定子电流最小 ,且全为有功电流□□□□,这些 ? ?1 点的连线向右倾斜; 注脚要输出纯有功功率□□□,一定相应添补极少励磁电流。 2.操心谧区域边际□□□:δ =900□□□□,连线向右倾斜; 注脚输出有功功率越众□□□,支柱平静所需的励磁电流也越大。 3.每条弧线上的电流转化量Δ I 为无功分量; 4.励磁电流从零开首增大时□□□□,定子电枢电流转化规矩为先减小 后增大。 第七节 同次序相机和同步电动机 一、同步电机的可逆原理 同步电机的运转是可逆的□□□□, 既不妨用作发电机□□□□,还不妨用 作电动机。 同步电机运转于发电 机情况时□□□□□,如图所示。 转子磁极轴线超前定子 合成磁极轴线□□□□,电机 把死板能变换成电能。 垂垂裁减发电机的输入 功率□□□□,转子将瞬时减速□□□,δ角 减小□□□,相应的电磁功率也减 少。 当发电机的输入功率只可 知足空载损耗时□□□,发电机处于 空载运转情况。 延续裁减发电机的输入功率□□□□, 则δ 和 Pem变为负值。卸去原动机□□□□□, 电机从电征采致功率知足空载损耗□□□□, 成为空转的电动机---调相运转状 态。 电机轴上加上死板负载□□□□□, 负值的δ增大□□□□,由电网向电机 输入的电功率和相应的电磁功 率增大□□□□□,转子磁极轴线落后定 子合成磁极轴线□□□□,转子受到驱 动性质的电磁转矩成果----电动 机情况。 二、同次序相机 同次序相机是特地发送无功功率的同步电机□□□,性质上是一 台空载运转的同步电动机。 正正在电网的受电端接上同次序速相机□□□□□,是提拔电网功率因数 的首要步骤之一。 1.寻常励磁 2.过励磁 ? ? E ? U ,? 0 , I ? 0 , Q ? 0 0 0 ? ? E 0 ? E 0 ?x jI t ? U ? U ?x U ? jI t ? E 0 E ? U , ? ? 90 , 发 Q ( 或吸 Q ) 0 L C 0 E ? U , ? ? ? 90 , 发 Q ( 或吸 Q ) 0 C L 3.欠励磁 ? I ? I 同次序相机的特点 1.调相机的额定容量指的是正正在过励情况下的额定视正正在功率。 2.由于转轴上不带死板负载□□□,于是调相机的转轴比同容量的电 动机转轴细□□□□□,没有过载才智的央浼。同步电动机 3.为了提拔调相机需要感性无功的才智□□□□□,励磁线圈导线截面较 大□□□□□,但励磁损耗照旧很大□□□□,对通风冷却央浼较高。 同次序相机的起动大凡采用异步起动法或辅助电动机法。选 择起动步骤时□□□□,发轫思索限度起动电流□□□,然后思索知足起动转矩 的央浼。 三、同步电动机 固守发电机向例□□□,同步电动本能够看成是一台输出负的有功 功率的发电机□□□,其电动势方程、相量图、功角特质、V形弧线等 与发电机的肖似。 同步电动机同发电机类似,正正在有功功率支持安谧时□□□,疗养励 磁电流□□□□□,也有三种励磁情况。“寻常励磁”情况时□□□□,电动机没 有无功功率输出;“过励”情况时□□□□,电动机从电网摄取容性无 功功率(或向电网发出感性无功功率);“欠励”情况时□□□□□,电动 机从电网摄取感性无功功率(或向电网发出容性无功功率)。 趁便指出□□□,按发电机向例□□□,滞后的电流起去磁成果□□□□□,超前的电 流起助磁成果;而按电动机向例□□□□□,滞后的电流起助磁成果□□□□□,超 前的电流起去磁成果。 疗养同步电动机的励磁电流不妨改制它的无功功率输出□□□,同步电动机 这是同步电动机最名贵的特点。加倍是同步电动机正正在“过励” 情况下□□□□□,向电网发出感性无功功率的特质□□□□□,很有性质旨趣。 由于同步电动机的平均起动转矩为零□□□□,所不可自行起动□□□□□,必 须借用其它步骤。 常用的起动步骤有□□□□□:辅助电动机起动法、变频起动法和异 步起动法。个中异步起动法行使最广大。 掌管编辑□□□□□: 撰稿教育□□□□: 主编□□□: 电子编辑□□□□□: 制制□□□□□:…………(以姓氏为序)

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关键词: 同步电动机