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电机学（第三版）
主编：徐益敏
副主编：智贵连郭婧
第十一章同步发电机的三相突然短路和异常运行
一、振荡的物理现象
二、振荡运行时各表计的指示情况
一、振荡的物理现象
同步发电机与大容量电网并联运行时，如果逐渐增加发电机的负载，功角逐渐增加，这种增大的过程是平缓的。但如果突然改变同步电机的负载，功角及转子转速将发生振荡。
发生振荡的原因：
当同步发电机在a点运行，功角为
突然增加原动机的功率，由惯性作用，
功角仍然为
，输出的电磁功率仍然
为，
对应的原动机转矩大于电磁
转矩，转子因受到一个剩余转矩的作用，开始加速。转子转速不断上升，到达b点后，转子转速已高于同步速，发电机输出电磁功率将继续增加，大于输入的机械功率，对应的制动电磁转矩大于原动机转矩，所以转子上受到一个减速转矩的作用，转子转速从大于同步速开始下降。到达c点时，转子转速降回到同步速。但转速不能稳定于c点，因为此时虽然转子转速等于同步速，但发电机输出的电磁功率比输入的机械功率还大，对应的电磁转矩大于原动机转矩，因此转子将减速，以致转子转速小于同步速。
在转速降低过程中，功角减小到，
，从c到b的过程，转子一直在减速，
所以功角经过b点到达a点，这一段中，发电机输入的机械功率又大于输出的电磁功率，所以转子重新受到加速作用，使角速度又逐渐回升，当转子转速恢复到同步速时，功角就不再减小。但此时电机还是不能稳定运行，因为在b点左边，发电机输入的机械功率大于输出的电磁功率，转子受到加速作用，功角又要增加，使功角重新越过b点……
按照上述过程，转子转速便在同步速上下不断振荡，功角在
这就是振荡过程。
左右变化，
强制振荡：作用在转子磁极上的外力（如转矩）本身就是一种含有周期性分量的转矩，则引起转子按照交变转矩的频率振荡。
自由振荡：振荡是由电机本身的惯性引起，与外力无关，振荡频率仅决定于电机本身机械和电磁参数。
二、振荡运行时各表计的指示情况
1．定子电流表指针剧烈摆动，电流可能超过正常值
振荡的电机与其它电机之间出现电动势差，在其作用下又产生了环流；由于转子转速的摆动，其转矩和功率时大时小，造成环流时大时小，定子电流表指示就来回摆动；环流加上原来的负荷电流，定子电流有可能超出正常值。
2．发电机电压表指针剧烈摆动，并经常降低
振荡时功角的变化引起电压摆动。电流的增加，阻抗压降增大导致电压下降。
3．有功功率表在全刻度范围内摆动
振荡时发电机输出的功率随功角时大时小变化，造成功率表指示全刻度范围内摆动。
4．转子电流表、电压表指针在正常值附近摆动
振荡时，定子磁场和转子间有相对运动，在转子绕组中感应交变电流，又叠加在励磁电流上，使电流表、电压表指针在正常值附近摆动。
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