第六章同步电机幻灯片.ppt

《电机学》 第六章 同步电机 * 对于凸极电机： If=0时，E0=0；基本电磁功率=0 Xd≠Xq→附加电磁功率，电机可以进行能量转换。附加电磁功率是由于磁阻引起的→磁阻功率。 没有励磁电流、甚至励磁绕组时，凸极电机仍能实现机电能量转换——独有运行特点。 四、磁阻功率 《电机学》 第六章 同步电机 * 形成θ角的原因： 形成θ角的原因是存在横轴电枢反应磁动势Faq，所以横轴电枢反应磁动势存在是产生电磁转矩、进行机电能量转换的必要条件。 《电机学》 第六章 同步电机 * 6.4.4 有功功率调节与静态稳定 一、 If一定，有功功率调节 假设条件：无穷大电网---U=K、f=K、为隐极机且Ra=0 不饱和 1、发电机输出： P2=mE0Usin?/Xt 空载时，?=0 Pem=0 Tem=0 要调节有功功率，要调节? 2、要改变发电机输送给电网的有功功率，必须改变?，改变原动机输入的机械功率（ P1、T1），即改变原动机提供的动力转矩，这一改变可以通过调节水轮机的进水量或汽轮机的进汽量来达到。 《电机学》 第六章 同步电机 * 空载时T0=T1，现增大T1，T1?T0转子加速，增大，直到转矩平衡，转子匀速运行。 3、同步发电机的极限功率Pemmax： ?m ：对应于最大电磁功率的功角,一般来说凸极电机的?m在45～90之间；隐极机?m=900 隐极机： ?=?m=900时，Pem=Pemmax 凸极机(P333)：令dPem/d?=0，求得?=?m ，Pem=Pemmax 分析：功角处于0~?m时，随?的增大， Pem增大，?=?m时，Pem=Pemmax ，同步发电机在这一区间能够稳定运行。当??m时，随?的增大， Pem反而减小，电磁功率无法与输入的机械功率相平衡，发电机转速越来越大，发电机将失去同步，在这一区间发电机不能稳定运行。 《电机学》 第六章 同步电机 * 1、稳定运行区域：由前述分析知，当0??m时发电机可以稳定运行； ???m时发电机不能稳定运行。 2、静态稳定判据： dPem/d??0 3、静态稳定极限： dPem/d?=0 处于稳定和不为稳定的交界点。 二、静态稳定 发电机失去同步后，必须立即减小原动机输入的机械功率，否则将使转子达到极高的转速，以致离心力过大而损坏转子。另失步后，发电机的频率和电网频率不一致，定子绕组中将出现一个很大的电流而烧坏定子绕组。因此保持同步十分重要。 《电机学》 第六章 同步电机 * 4、过载能力：发电机输出的最大功率与额定功率的比值定义为同步发电机的过载能力。则 　 kM=Pemmax/PN 隐极机：不计Ra PN?PemN 则kM=Pemmax/PN=1/sin?N 5、比整步功率（整步功率系数）Psyn： 隐极机：Psyn=dPem/d?=mE0Ucos?/Xt 凸极机：Psyn=mE0Ucos?/Xd+mU2*(1/Xq-1/Xd)cos2? 6、比整步转矩（整步转矩系数）Tsyn： 隐极机：Tsyn=mE0Ucos?/(Xt?) 凸极机： Tsyn=mE0Ucos?/(Xd?)+mU2/? *(1/Xq-1/Xd)cos2? 《电机学》 第六章 同步电机 * 7、注意： 发电机的励磁电流不变时， ?的变化（有功功率变化）也将引起无功功率的变化。无功功率随着有功功率的增加而减少，甚至可能导致无功功率改变符号，这是应当避免的。因此如果只要求改变发电机所承担的有功功率时，应该在调节发电机有功功率的同时适当调节发电机的无功功率。 例6.3：P333 6.4.4 无功功率调节和V形曲线 一、无功功率调节： 1、基本知识： 接在电网上运行的负载类型很多，多数负载除了消耗有功功率外，还要消耗电感性无功功率，如接在电网上运行的异步电机、变压器、电抗器等。所以电网除供应有功功率外，还要供应大量滞后性的无功功率。 《电机学》 第六章 同步电机 * 电网所供给的全部无功功率一般由并网的发电机分担。2、注意事项： ★If不变，调节有功功率， (即调节原动机的汽门、油门或水门)， ?将变化，无功功率变化。 ★调节无功功率If ，保持原动机的拖动转矩不变(即不调节原动机的汽门、油门或水门)，发电机输出的有功功率保持不变。 本节分析假设仅调节隐极机的无功功率。 发电机并网，其电压U和频率f将维持常数。　 3、I随If变化关系： Pem=mE0Usin?/Xt=K 即E0sin?=K P2=mUIcos?=K 即Icos?=K 《电机学》 第六章 同步电机 * 不计Ra ,有Pem=P2 Pem=P2 E0sin?/Xt=Icos?=K 4、端电压与电磁功率恒定时隐极同步发电机相量图(图6-47)及运行分析