电机与拖动教学课件作者任艳君电机与拖动第6章节单相异步电动机和同步电机课件幻灯片.pptVIP

* 6.5 同步发电机 三、同步发电机的特性 1、同步发电机的电枢反应 同步发电机带负载运行时，其气隙中存在机械旋转磁场和电气旋转磁场。机械旋转磁场是由转子电流产生的，因转子在原动机的带动下旋转，称为主磁场，其磁通称为主磁通，用Ф0表示。 电气旋转磁场由定子电流产生，称为电枢磁场，其磁通称为电枢磁通。电枢磁通又可分为两部分：大部分在气隙中流通，将对主磁极产生影响，这部分称为电枢反应磁通，记为Фa（这种电枢磁场对主磁极的影响称为同步电动机的电枢反应）；另一小部分不在发电机的磁路中流通，对主磁极没有影响，成为定子电流的漏磁通，记为Фδ。所以同步发电机气隙中的磁通为主磁通和电枢反应磁通的合成，即 * 6.5 同步发电机 （1）ψ=0时的电枢反应 ψ为同步发电机空载电动势与电枢电流间的相位角，cosψ称为同步发电机的内角功率因数。当Ψ=0，cosψ=1时，电枢电流 与 同相，这时电枢反应磁通 的方向与转子主磁通 方向垂直，称为交轴（或横轴）电枢反应，如图6-31所示。 图6-31 ψ=0时的电枢反应 结果使转子一边的磁通减少，另一边的磁通增加，总的合成磁通减少，即电枢反应具有去磁作用。 * 6.5 同步发电机 （2）ψ=+90°时的电枢反应 ψ=+90°，cosψ相当于发电机只带有感性负载，也就是只向电网输送无功功率。这时电枢反应磁通 与转子主磁通 方向相反，使得气隙磁通减少，起去磁反应，称为直轴（或称纵轴）去磁电枢反应，如图6-32所示。 图6-32 ψ=+90°时的电枢反应 * 6.5 同步发电机 （3）ψ=-90°时的电枢反应 ψ=-90° ，cosψ=0 ，相当于发电机只带有容性负载，也是只向电网输送无功功率。这时电枢反应磁通 与转子主磁通 方向相同，使气隙磁通增加，起增磁作用，称为直轴增磁电枢反应，如图6-33所示。 图6-33 ψ=-90°时的电枢反应 * 6.5 同步发电机 2、同步发电机的电压平衡方程 以隐极式同步发电机为例进行分析，其等值电路如图6-34a所示，电压平衡方程为 6-34 隐极式同步发电机电路图 a）等值电路图 b）相量图 以电压为参考的同步发电机的相量图（假定负载为感性）如图6-34b所示。从相量图可以得到，当发电机的负载为感性时，电枢反应有去磁作用，发电机的端电压变低，感性负载越大，去磁作用越大，端电压下降就越多。当发电机的负载为容性时，电枢反应有增磁作用，使得端电压升高。 * 6.5 同步发电机 电压变化率是同步发电机运行的一个重要参数。同步发电机多带感性负载，一旦突然失去负载，会造成电压升高很快而击穿电机绝缘，同时电力用户也要求有一个稳定的工作电压。因此，发电机的电压变化不宜太大。当它超过允许的范围时，应通过励磁电流来保护发电机的端电压。 同步发电机从空载到额定负载，其端电压的变化用电压变化率来表示，即 * 6.5 同步发电机 3、同步发电机的并联运行 同步发电机的并联运行是指将两台或更多台同步发电机分别接在电力系统的对应母线上或通过主变压器、输电线接在电力系统的公共母线上，共同向用户供电，其并联时的等效电路如图6-35所示。同步发电机并联运行应满足一定的条件。 图6-35 并网时的等效电路 （1）同步发电机的端电压应等于电网的电压。如果这两个电压不等就会出现一个电压差，当开关闭合后，在发电机和电网构成的环形回路中就会出现环流IP。很显然，两者之间的电压差越大，环流就越大，对发电机的运行非常不利。 * 6.5 同步发电机 （2）同步发电机电压的相位（或极性）应与电网电压的相位（或极性）相同。如果它们的大小相等，而只是相位（或极性）不同，同样存在电压差，同样会引起环流，影响发电机的正常运行，如图6-36所示。 图6-36 电网与发电机电压相同电位不同的电压差 （3）发电机的频率应与电网的频率相同。当电网和发电机的频率分别为f1、f2，且它们不相等时，假设电压值和相位是相同的。 可见虽然电压值相等，但有频率差，也就存在电压差，环形回路中一样会有环流。 * 6.5 同步发电机 （4）发电机的电压波形应与电网的电压波形相同，即均应为正弦波。 （5）发电机的相序应与电网的相序相同。 实际将发电机投入并联运行时，要绝对满足上述条件是很困难的，如果在以下允许的范围内还是可以并联运行的：即要求发电机与电网的频率差在0.2~0.5%、电压有效值相差在5~10%、相序相同而相位差不超过10°的范围内。 * 6.6 同步调相机 同步调相机实际是一台接在交流电网上空转的同步电动机，专门向电网发出