1、會(huì)計(jì)學(xué)1第六章同步電機(jī)第六章同步電機(jī)第一頁，共104頁。發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)和補(bǔ)償發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)和補(bǔ)償(bchng)(bchng)機(jī)。機(jī)。 l按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分：按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分：凸極、隱極。凸極、隱極。l按冷卻方式分：按冷卻方式分：l按勵(lì)磁方式分：按勵(lì)磁方式分：電勵(lì)磁式、永磁式同步電機(jī)電勵(lì)磁式、永磁式同步電機(jī) ?？绽洹淅?、水冷、混合冷卻空冷、氫冷、水冷、混合冷卻。臥式、立式。臥式、立式。第1頁/共104頁第二頁，共104頁。6.1 同步電機(jī)的基本同步電機(jī)的基本(jbn)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)1. 1. 基本基本(jbn)(jbn)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 旋轉(zhuǎn)電樞旋轉(zhuǎn)電樞(din sh)式：電樞式：電樞(din s

2、h)裝在轉(zhuǎn)子上，主極裝在定子上裝在轉(zhuǎn)子上，主極裝在定子上。只用于小容量同步電機(jī)中只用于小容量同步電機(jī)中旋轉(zhuǎn)磁極式旋轉(zhuǎn)磁極式：磁極裝在轉(zhuǎn)子上，為大中型同步電機(jī)的基本形式：磁極裝在轉(zhuǎn)子上，為大中型同步電機(jī)的基本形式旋轉(zhuǎn)電樞式旋轉(zhuǎn)電樞式旋轉(zhuǎn)磁極式旋轉(zhuǎn)磁極式隱極式隱極式凸極式凸極式第2頁/共104頁第三頁，共104頁。旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)(xunzhun)磁極式同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)磁極式同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子(zhun z) (zhun z) 定子定子(dngz) (dngz) 同步電機(jī)又分為同步電機(jī)又分為隱極式隱極式和和凸極式凸極式兩種。兩種。第3頁/共104頁第四頁，共104頁。有明顯的凸出的磁極，有明顯的凸出的磁

3、極，氣隙不均勻氣隙不均勻(jnyn)，制，制作簡單。作簡單。適合適合(shh)于高速發(fā)電機(jī)于高速發(fā)電機(jī)適合適合(shh)于低速發(fā)電機(jī)于低速發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子圓柱形，氣隙均勻，轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)轉(zhuǎn)子圓柱形，氣隙均勻，轉(zhuǎn)子機(jī)械強(qiáng)度高，勵(lì)磁繞組固定容易。度高，勵(lì)磁繞組固定容易。NS+隱極式隱極式NSNS+凸極式凸極式同步電機(jī)的基本類型同步電機(jī)的基本類型第4頁/共104頁第五頁，共104頁。同步同步(tngb(tngb)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)汽輪發(fā)電機(jī)汽輪發(fā)電機(jī)水輪水輪(shu ln)(shu ln)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)隱極結(jié)構(gòu)隱極結(jié)構(gòu)(jigu)凸極凸極結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)第5頁/共104頁第六頁，共104頁。汽輪發(fā)電機(jī)汽輪發(fā)電機(jī) 由汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)

4、由汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)(q dn)(q dn)的同步發(fā)電機(jī)的同步發(fā)電機(jī) p = 1 n = 3000r/min (50Hz) n = 3600r/min (60Hz) 采用采用(ciyng)(ciyng)隱極結(jié)構(gòu)隱極結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)子(zhun z)細(xì)而長轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，對鐵心的強(qiáng)度要求很高，就目前材料，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，對鐵心的強(qiáng)度要求很高，就目前材料，轉(zhuǎn)子直徑一般不超過直徑一般不超過1.1m1.1m。 基本采用臥式結(jié)構(gòu)基本采用臥式結(jié)構(gòu)隱極發(fā)電機(jī)的剖面圖隱極發(fā)電機(jī)的剖面圖第6頁/共104頁第七頁，共104頁。同步電機(jī)的外形(wi xn)圖第7頁/共104頁第八頁，共104頁。汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子(zhun z)結(jié)構(gòu)

5、第8頁/共104頁第九頁，共104頁。水輪發(fā)電機(jī)水輪發(fā)電機(jī) 由水輪機(jī)驅(qū)動(dòng)由水輪機(jī)驅(qū)動(dòng)(q dn)的同步發(fā)電機(jī)的同步發(fā)電機(jī) n = 幾十幾十 幾百幾百r/min 極對數(shù)多極對數(shù)多采用凸極結(jié)構(gòu)采用凸極結(jié)構(gòu) 轉(zhuǎn)子粗而短轉(zhuǎn)子粗而短 勵(lì)磁繞組(roz)為集中繞組(roz) 立式(l sh)結(jié)構(gòu) 阻尼繞組阻尼繞組水輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)水輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)第9頁/共104頁第十頁，共104頁。阻尼繞組的結(jié)構(gòu)與籠型感應(yīng)電機(jī)阻尼繞組的結(jié)構(gòu)與籠型感應(yīng)電機(jī)(dinj)的轉(zhuǎn)子的籠型繞組相似。的轉(zhuǎn)子的籠型繞組相似。阻尼阻尼(zn)繞組的作用繞組的作用同步發(fā)電機(jī)中：阻尼繞組中感應(yīng)電流產(chǎn)生同步發(fā)電機(jī)中：阻尼繞組中感應(yīng)電流產(chǎn)生

6、 電磁轉(zhuǎn)矩，抑制電磁轉(zhuǎn)矩，抑制(yzh)轉(zhuǎn)速振蕩轉(zhuǎn)速振蕩。同步電動(dòng)機(jī)和同步補(bǔ)償機(jī)中同步電動(dòng)機(jī)和同步補(bǔ)償機(jī)中：起動(dòng)繞組：起動(dòng)繞組與感應(yīng)電機(jī)一樣同步電機(jī)定、轉(zhuǎn)子極數(shù)應(yīng)相同。與感應(yīng)電機(jī)一樣同步電機(jī)定、轉(zhuǎn)子極數(shù)應(yīng)相同。水輪發(fā)電機(jī)的磁極第10頁/共104頁第十一頁，共104頁。水輪(shu ln)發(fā)電機(jī)的定子結(jié)構(gòu)第11頁/共104頁第十二頁，共104頁。320MW水輪水輪(shu ln)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)第12頁/共104頁第十三頁，共104頁。第13頁/共104頁第十四頁，共104頁。2. 2. 同步電機(jī)的運(yùn)行同步電機(jī)的運(yùn)行(ynxng)(ynxng)狀態(tài)狀態(tài) 轉(zhuǎn)子主極磁場轉(zhuǎn)子主極磁場 轉(zhuǎn)子通入直流勵(lì)磁電流

7、轉(zhuǎn)子通入直流勵(lì)磁電流(dinli)產(chǎn)生，與轉(zhuǎn)子產(chǎn)生，與轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)。同步旋轉(zhuǎn)。定子合成磁場定子合成磁場 定子三相對稱繞組流過三相對稱電流定子三相對稱繞組流過三相對稱電流(dinli)產(chǎn)產(chǎn) 生，以同步速旋轉(zhuǎn)（等于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速）。生，以同步速旋轉(zhuǎn)（等于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速）。同步電機(jī)有同步電機(jī)有發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)、補(bǔ)償機(jī)補(bǔ)償機(jī)三種運(yùn)行狀態(tài)。三種運(yùn)行狀態(tài)。運(yùn)行狀態(tài)取決于磁場的相對位置運(yùn)行狀態(tài)取決于磁場的相對位置第14頁/共104頁第十五頁，共104頁。功率角功率角 轉(zhuǎn)子磁場軸轉(zhuǎn)子磁場軸線領(lǐng)先定子合成線領(lǐng)先定子合成(hchng)磁場軸線的夾磁場軸線的夾角。角。 0時(shí)，時(shí)，Te為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電磁

8、轉(zhuǎn)矩為制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩與電磁轉(zhuǎn)矩Te 平衡平衡 。轉(zhuǎn)子吸收機(jī)械功率，定子。轉(zhuǎn)子吸收機(jī)械功率，定子(dngz)發(fā)出電功率。發(fā)出電功率。 發(fā)電機(jī)運(yùn)行(ynxng)狀態(tài)發(fā)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)示意圖第15頁/共104頁第十六頁，共104頁。 0 時(shí)，時(shí)，Te為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩為驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，帶動(dòng)負(fù)載運(yùn)行。轉(zhuǎn)子輸，帶動(dòng)負(fù)載運(yùn)行。轉(zhuǎn)子輸出出(shch)機(jī)械功率，定機(jī)械功率，定子吸收電功率。子吸收電功率。 電動(dòng)機(jī)運(yùn)行(ynxng)狀態(tài) = 0 時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩為時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩為0，不進(jìn)行，不進(jìn)行(jnxng)能量能量轉(zhuǎn)換，僅發(fā)出或吸收無轉(zhuǎn)換，僅發(fā)出或吸收無功功率。功功率。 補(bǔ)償機(jī)運(yùn)行狀態(tài)補(bǔ)償機(jī)運(yùn)行狀態(tài)電動(dòng)機(jī)補(bǔ)償機(jī)運(yùn)行狀態(tài)示

9、意圖第16頁/共104頁第十七頁，共104頁。3.3.同步電機(jī)的勵(lì)磁同步電機(jī)的勵(lì)磁(l c)(l c)方式方式 （1 1）電勵(lì)磁）電勵(lì)磁(l c) (l c) 1）直流勵(lì)磁）直流勵(lì)磁(l c)機(jī)勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁(l c) 并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)（與同步電機(jī)同軸）并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)（與同步電機(jī)同軸）G同步發(fā)電機(jī)同步發(fā)電機(jī)并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)直流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁第17頁/共104頁第十八頁，共104頁。直流電機(jī)存在直流電機(jī)存在(cnzi)(cnzi)電刷和換向器，可靠性差，受換向限制，容量受限。電刷和換向器，可靠性差，受換向限制，容量受限。 并勵(lì)并勵(lì) + 他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁他勵(lì)直流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁(l c)與并勵(lì)直流發(fā)

10、電機(jī)勵(lì)磁相比，可提高勵(lì)磁系統(tǒng)的反應(yīng)速度，并使勵(lì)磁機(jī)在與并勵(lì)直流發(fā)電機(jī)勵(lì)磁相比，可提高勵(lì)磁系統(tǒng)的反應(yīng)速度，并使勵(lì)磁機(jī)在較低的電壓較低的電壓(diny)下也能穩(wěn)定運(yùn)行。下也能穩(wěn)定運(yùn)行。帶副勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)帶副勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)GG副勵(lì)磁機(jī)副勵(lì)磁機(jī)主勵(lì)磁機(jī)主勵(lì)磁機(jī)同步發(fā)電機(jī)同步發(fā)電機(jī)第18頁/共104頁第十九頁，共104頁。2) 2) 靜止靜止(jngzh)(jngzh)整流器勵(lì)磁整流器勵(lì)磁 他勵(lì)式他勵(lì)式自勵(lì)自勵(lì)恒壓器恒壓器電壓電壓調(diào)整器調(diào)整器交流副勵(lì)磁機(jī)（中頻）交流副勵(lì)磁機(jī)（中頻）交流主勵(lì)磁機(jī)（交流主勵(lì)磁機(jī)（100Hz）可控可控整流器整流器不可控不可控整流器整流器主發(fā)電機(jī)主發(fā)電機(jī)電壓互感器電壓互感器

11、電流互感器電流互感器靜止靜止(jngzh)整流器勵(lì)磁整流器勵(lì)磁 第19頁/共104頁第二十頁，共104頁。優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)行優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)行(ynxng)、維護(hù)方便，沒有直流勵(lì)磁機(jī)，使勵(lì)磁、維護(hù)方便，沒有直流勵(lì)磁機(jī)，使勵(lì)磁容量得以提高，因而在大容量得以提高，因而在大 容量汽輪發(fā)電機(jī)中得到了容量汽輪發(fā)電機(jī)中得到了廣泛的應(yīng)用。廣泛的應(yīng)用。 自勵(lì)(z l)式主發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率經(jīng)靜止整流器整流為直流，然后通過電主發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率經(jīng)靜止整流器整流為直流，然后通過電刷和集電環(huán)通入到主發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁刷和集電環(huán)通入到主發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁(l c)繞組中。繞組中。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：存在電刷、集電環(huán)的滑動(dòng)接觸（薄弱環(huán)節(jié)）。存在電刷、集電環(huán)的

12、滑動(dòng)接觸（薄弱環(huán)節(jié)）。 第20頁/共104頁第二十一頁，共104頁。優(yōu)點(diǎn)：取消了電刷和集電環(huán)，運(yùn)行比較可靠，適合大容量發(fā)電機(jī)，尤優(yōu)點(diǎn)：取消了電刷和集電環(huán)，運(yùn)行比較可靠，適合大容量發(fā)電機(jī)，尤其適合于要求其適合于要求(yoqi)防爆、防燃的特殊場合。防爆、防燃的特殊場合。無刷勵(lì)磁多用于大、中容量無刷勵(lì)磁多用于大、中容量(rngling)的汽輪發(fā)電機(jī)、補(bǔ)償?shù)钠啺l(fā)電機(jī)、補(bǔ)償機(jī)以及在特殊環(huán)境下的同步發(fā)電機(jī)。機(jī)以及在特殊環(huán)境下的同步發(fā)電機(jī)。目前目前(mqin)我國新裝發(fā)電機(jī)容量一般為我國新裝發(fā)電機(jī)容量一般為 30萬萬kW 、60萬萬kW、90萬萬kW等。多采用整流器勵(lì)磁系統(tǒng)。等。多采用整流器勵(lì)磁系統(tǒng)。一

13、般地，單機(jī)容量越大，一般地，單機(jī)容量越大， 電機(jī)效率越高。電機(jī)效率越高。 3 3）旋轉(zhuǎn)整流器勵(lì)磁）旋轉(zhuǎn)整流器勵(lì)磁 第21頁/共104頁第二十二頁，共104頁。（2 2）永磁勵(lì)磁）永磁勵(lì)磁(l c) (l c) 永磁勵(lì)磁采用永磁材料建立永磁勵(lì)磁采用永磁材料建立(jinl)同步電機(jī)的磁場。同步電機(jī)的磁場。優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)子上無勵(lì)磁繞組和勵(lì)磁電流，取消了電刷和滑環(huán)，結(jié)優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)子上無勵(lì)磁繞組和勵(lì)磁電流，取消了電刷和滑環(huán)，結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠(kko)，效率高，維護(hù)工作量小；，效率高，維護(hù)工作量?。晦D(zhuǎn)子上永磁材料的形狀和尺寸可以靈活多樣，尤其適轉(zhuǎn)子上永磁材料的形狀和尺寸可以靈活多樣，尤其適合于低速

14、和高速電機(jī)。合于低速和高速電機(jī)。 目前永磁勵(lì)磁在小型和微型同步電機(jī)中獲得了廣泛應(yīng)用。目前永磁勵(lì)磁在小型和微型同步電機(jī)中獲得了廣泛應(yīng)用。永磁勵(lì)磁的永磁勵(lì)磁的缺點(diǎn)是其磁場不能根據(jù)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行方便和有缺點(diǎn)是其磁場不能根據(jù)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行方便和有效的調(diào)節(jié)效的調(diào)節(jié)。第22頁/共104頁第二十三頁，共104頁。 額定( dng)電壓UN 單位為kV 額定電流IN 單位(dnwi)為A, kA 額定( dng)功率因數(shù) 額定頻率額定頻率 f N 單位為單位為Hz 額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速n N 單位為單位為r/min 額定勵(lì)磁電流和電壓額定勵(lì)磁電流和電壓 IfN 、UfN 額定容量額定容量 SN 或額定功率

15、或額定功率PN 單位為單位為 kW, kVA同步發(fā)電機(jī)同步發(fā)電機(jī)是指額定運(yùn)行時(shí)輸出的電功率；是指額定運(yùn)行時(shí)輸出的電功率；同步電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)是指額定是指額定運(yùn)行時(shí)軸上輸出的機(jī)械功率；運(yùn)行時(shí)軸上輸出的機(jī)械功率；補(bǔ)償機(jī)補(bǔ)償機(jī)是指額定運(yùn)行時(shí)輸出的無功是指額定運(yùn)行時(shí)輸出的無功功率。功率。4. 同步電機(jī)的額定值同步電機(jī)的額定值第23頁/共104頁第二十四頁，共104頁。6.2 同步發(fā)電機(jī)的空載同步發(fā)電機(jī)的空載(kn zi)運(yùn)行運(yùn)行 一、空載一、空載(kn zi)(kn zi)運(yùn)行運(yùn)行 n s I f I = 01.1.空載空載(kn zi)(kn zi)磁場磁場主磁場主磁場 0f同步電機(jī)的空載磁場同步電

16、機(jī)的空載磁場第24頁/共104頁第二十五頁，共104頁。若主磁場若主磁場B0 B0 在氣隙中正弦分布，且以同步速在氣隙中正弦分布，且以同步速nsns旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)(xunzhun)(xunzhun)，則在定子繞組中產(chǎn)生對稱三相電動(dòng)勢，則在定子繞組中產(chǎn)生對稱三相電動(dòng)勢 有效值：有效值：頻率頻率(pnl)：空載空載(kn zi)電動(dòng)勢，即激磁電動(dòng)勢。電動(dòng)勢，即激磁電動(dòng)勢。三相對稱電動(dòng)勢三相對稱電動(dòng)勢第25頁/共104頁第二十六頁，共104頁。2.2.空載空載(kn zi)(kn zi)特性特性 E0 = f (I f) 同步電機(jī)的空載同步電機(jī)的空載(kn zi)特性特性 0較小時(shí)，磁路不飽和，空載(kn

17、 zi)曲線的下部是一條直線；隨 o的增大，鐵心逐漸飽和，空 載 曲線彎曲。氣隙線氣隙線：不計(jì)鐵心磁磁飽：不計(jì)鐵心磁磁飽和的空載特性曲線。和的空載特性曲線?？蛰d特性是同步電機(jī)的一條基空載特性是同步電機(jī)的一條基本特性。本特性。第26頁/共104頁第二十七頁，共104頁。二、對稱三相負(fù)載時(shí)的電樞二、對稱三相負(fù)載時(shí)的電樞(din sh)反應(yīng)反應(yīng)1.1.接三相對接三相對(xingdu)(xingdu)稱負(fù)載時(shí)的物理過程稱負(fù)載時(shí)的物理過程 空載時(shí)，同步電機(jī)的氣隙磁場空載時(shí)，同步電機(jī)的氣隙磁場(cchng)是由勵(lì)磁磁動(dòng)勢所產(chǎn)生是由勵(lì)磁磁動(dòng)勢所產(chǎn)生的主磁場的主磁場(cchng)B0。第27頁/共104頁第二

18、十八頁，共104頁。2. 電樞反應(yīng)電樞反應(yīng)電樞磁動(dòng)勢的基波對氣隙磁場電樞磁動(dòng)勢的基波對氣隙磁場(cchng)的影響的影響 電樞反應(yīng)使氣隙磁場空間電樞反應(yīng)使氣隙磁場空間(kngjin)位置發(fā)生變化，直接關(guān)系到電位置發(fā)生變化，直接關(guān)系到電機(jī)的機(jī)的 機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。機(jī)電能量轉(zhuǎn)換。 電樞(din sh)反應(yīng)的去磁或增磁，對電機(jī)的運(yùn)行性能產(chǎn)生影響。電樞反應(yīng)的性質(zhì)（電樞反應(yīng)的性質(zhì)（交磁，去磁或增磁交磁，去磁或增磁）取決于電樞磁動(dòng)勢和主磁場）取決于電樞磁動(dòng)勢和主磁場在空間的相對位置。在空間的相對位置。這一相對位置決定于空載電動(dòng)勢這一相對位置決定于空載電動(dòng)勢 和負(fù)載電流和負(fù)載電流 之間的的相位差之間的的相位差

19、，稱為，稱為內(nèi)功率因數(shù)角內(nèi)功率因數(shù)角。0第28頁/共104頁第二十九頁，共104頁。1） 0 = 0 時(shí)時(shí) 定子定子(dngz)繞組電動(dòng)勢、電流及磁動(dòng)繞組電動(dòng)勢、電流及磁動(dòng)勢勢在此時(shí)刻在此時(shí)刻(shk)，A相相電動(dòng)勢、電流達(dá)到最電動(dòng)勢、電流達(dá)到最大值，電樞磁動(dòng)勢的大值，電樞磁動(dòng)勢的軸線與軸線與A相繞組軸線重相繞組軸線重合，同時(shí)也與合，同時(shí)也與q軸重合軸重合，即，即 Faq=Fa，稱為交，稱為交軸電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢。軸電樞反應(yīng)磁動(dòng)勢。相軸線AfFA0BXZYBCNSsnsnaF同步同步(tngb)發(fā)電機(jī)的交軸電樞反應(yīng)發(fā)電機(jī)的交軸電樞反應(yīng)第29頁/共104頁第三十頁，共104頁。定子繞組定子繞組(ro

20、z)(roz)電動(dòng)勢、電流和磁通的時(shí)間電動(dòng)勢、電流和磁通的時(shí)間相量圖相量圖時(shí)時(shí)間間參參考考軸軸C0EA0C00BEA0EB Is 00BAICI各相電動(dòng)勢、電流各相電動(dòng)勢、電流和磁通間的相位關(guān)和磁通間的相位關(guān)系是相同系是相同(xin tn)的，所以后的，所以后邊只畫出一相。邊只畫出一相。定子繞組電動(dòng)勢、電流定子繞組電動(dòng)勢、電流(dinli)和磁通的時(shí)間相量圖和磁通的時(shí)間相量圖第30頁/共104頁第三十一頁，共104頁。在時(shí)在時(shí) - 空統(tǒng)一矢空統(tǒng)一矢量圖中，電樞磁量圖中，電樞磁動(dòng)勢動(dòng)勢Fa（空間矢（空間矢量）與電樞電流量）與電樞電流 （時(shí)間相量）同（時(shí)間相量）同相位；空載相位；空載(kn zi)

21、磁通磁通 與勵(lì)磁與勵(lì)磁磁動(dòng)勢磁動(dòng)勢Ff同相位同相位。時(shí)時(shí)- -空統(tǒng)一空統(tǒng)一(tngy)(tngy)矢量圖矢量圖軸軸dfF)(aqaFF)(00B I0 Es時(shí)時(shí)-空統(tǒng)一空統(tǒng)一(tngy)矢量圖矢量圖第31頁/共104頁第三十二頁，共104頁。氣隙合成氣隙合成(hchng)磁場與主磁場的相磁場與主磁場的相對位置對位置aFeTAXZYBCNS0BBsn相對于主磁場，氣隙合成相對于主磁場，氣隙合成(hchng)磁場的軸線偏移磁場的軸線偏移了一個(gè)角度，且幅值有所了一個(gè)角度，且幅值有所增加。這是由于電樞磁動(dòng)增加。這是由于電樞磁動(dòng)勢（勢（Fa=Faq）的作用造）的作用造成的，稱之為交磁作用。成的，稱之為交

22、磁作用。氣隙合成磁場氣隙合成磁場(cchng)與主磁場與主磁場(cchng)的相對位置圖的相對位置圖第32頁/共104頁第三十三頁，共104頁。2）0 0 時(shí)時(shí) 電流電流(dinli)滯后電動(dòng)勢滯后電動(dòng)勢snadF相軸線AAXZBCsnaFaqFNSfFY電流電流(dinli)滯后電動(dòng)勢的向量圖滯后電動(dòng)勢的向量圖第33頁/共104頁第三十四頁，共104頁。電流電流(dinli)超前電動(dòng)勢超前電動(dòng)勢snadFAXZBCsnaFaqFNSfFY電流電流(dinli)超前電動(dòng)勢的向量圖超前電動(dòng)勢的向量圖第34頁/共104頁第三十五頁，共104頁。 并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，直軸電樞反應(yīng)影響電機(jī)輸出(shch)的無

23、功功率。直軸電樞直軸電樞(din sh)反應(yīng)的影響反應(yīng)的影響 電機(jī)單機(jī)運(yùn)行時(shí)，直軸電樞反應(yīng)將直接影響端電壓的大電機(jī)單機(jī)運(yùn)行時(shí)，直軸電樞反應(yīng)將直接影響端電壓的大小。去磁時(shí)，端電壓降低小。去磁時(shí)，端電壓降低(jingd)；助磁時(shí)端電壓升高；助磁時(shí)端電壓升高。第35頁/共104頁第三十六頁，共104頁。當(dāng)當(dāng)角為不同值的電樞角為不同值的電樞(din sh)反反應(yīng)應(yīng)位置位置電樞反應(yīng)性質(zhì)電樞反應(yīng)性質(zhì)負(fù)載性質(zhì)負(fù)載性質(zhì)=0=00 0q q軸軸交軸交軸R R=90=900 0d d軸軸直、去直、去L L=-90=-900 0d d軸軸直、增直、增C C0 00 090900 0d d、q q軸軸交、直去交、直去

24、R R、L L-90-900 0000 0d d、q q軸軸交、直增交、直增R R、C C第36頁/共104頁第三十七頁，共104頁。勵(lì)磁磁動(dòng)勢和電樞(din sh)磁動(dòng)勢的區(qū)別基波波形基波波形幅值大小幅值大小位位 置置轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 速速勵(lì)磁勵(lì)磁磁動(dòng)勢磁動(dòng)勢正弦波正弦波恒定，由勵(lì)磁恒定，由勵(lì)磁電流決定電流決定由轉(zhuǎn)子位置由轉(zhuǎn)子位置決定決定由原動(dòng)機(jī)的由原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定轉(zhuǎn)速?zèng)Q定電樞電樞磁動(dòng)勢磁動(dòng)勢正弦波正弦波恒定，由電樞恒定，由電樞電流決定電流決定由電流瞬時(shí)由電流瞬時(shí)值決定值決定由電流的由電流的 f 和和p p決定決定第37頁/共104頁第三十八頁，共104頁。同步發(fā)電機(jī)負(fù)載同步發(fā)電機(jī)負(fù)載(fzi)運(yùn)行時(shí)物

25、理量的關(guān)系：運(yùn)行時(shí)物理量的關(guān)系：fI主極fF00EEaEaaFI電樞E)(XIjE6.3 6.3 隱極同步發(fā)電機(jī)的電壓隱極同步發(fā)電機(jī)的電壓(diny)(diny)方程、相量圖方程、相量圖 和等效電路和等效電路第38頁/共104頁第三十九頁，共104頁。 采用發(fā)電機(jī)慣例，以輸出電流作為采用發(fā)電機(jī)慣例，以輸出電流作為(zuwi)(zuwi)電樞電流的正方向電樞電流的正方向時(shí)，電樞的電壓方程為時(shí)，電樞的電壓方程為: : 因?yàn)殡姌蟹磻?yīng)因?yàn)殡姌蟹磻?yīng)(fnyng)(fnyng)電動(dòng)勢電動(dòng)勢EaEa正比于電樞反應(yīng)正比于電樞反應(yīng)(fnyng)(fnyng)磁通磁通aa不計(jì)磁飽和時(shí)，不計(jì)磁飽和時(shí)，aa又正比于電

26、樞磁動(dòng)勢又正比于電樞磁動(dòng)勢FaFa和電樞電流和電樞電流I I，即，即: :aaEI第39頁/共104頁第四十頁，共104頁。 式中，式中，XsXs稱為隱極同步電機(jī)的同步電抗，稱為隱極同步電機(jī)的同步電抗，Xs=Xa+XXs=Xa+X，它，它是對稱是對稱(duchn)(duchn)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)表征電樞反應(yīng)和電樞漏磁這兩穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)表征電樞反應(yīng)和電樞漏磁這兩個(gè)效應(yīng)的一個(gè)綜合參數(shù)。不計(jì)飽和時(shí)，個(gè)效應(yīng)的一個(gè)綜合參數(shù)。不計(jì)飽和時(shí)，XsXs是一個(gè)常值。是一個(gè)常值。隱極同步隱極同步(tngb)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)的等效電路：的等效電路： 0EaR E IUaXsXX第40頁/共104頁第四十一頁，共104頁。0aaE 0

27、 E E I XI jaXIj 90 UaRI 第41頁/共104頁第四十二頁，共104頁。0EaRIUsXIj0第42頁/共104頁第四十三頁，共104頁。Xs X Xa 第43頁/共104頁第四十四頁，共104頁。 考慮磁飽和時(shí)，由于磁路的非線性，疊加原理不再適用。此考慮磁飽和時(shí)，由于磁路的非線性，疊加原理不再適用。此時(shí)，應(yīng)先求出作用在主磁路上的合成磁動(dòng)勢時(shí)，應(yīng)先求出作用在主磁路上的合成磁動(dòng)勢F F，然后利用電機(jī)的磁，然后利用電機(jī)的磁化曲線化曲線 ( (空載曲線空載曲線) ) 求出負(fù)載求出負(fù)載(fzi)(fzi)時(shí)的氣隙磁通時(shí)的氣隙磁通 及相應(yīng)及相應(yīng)的氣隙電動(dòng)勢的氣隙電動(dòng)勢 。第44頁/共

28、104頁第四十五頁，共104頁?；蚧?從氣隙電動(dòng)勢從氣隙電動(dòng)勢 減去電樞繞組的電阻減去電樞繞組的電阻(dinz)(dinz)和漏抗壓降，和漏抗壓降，使得電樞的端電壓使得電樞的端電壓 ，即：，即： XIjfFaaFkF E U IaRI 電動(dòng)勢電動(dòng)勢磁動(dòng)勢圖：磁動(dòng)勢圖：第45頁/共104頁第四十六頁，共104頁。6.4 6.4 凸極同步發(fā)電機(jī)的電壓凸極同步發(fā)電機(jī)的電壓(diny)(diny)方程和相量圖方程和相量圖 考慮到凸極電機(jī)氣隙的不均勻性，把電樞反應(yīng)分成考慮到凸極電機(jī)氣隙的不均勻性，把電樞反應(yīng)分成(fn chn)(fn chn)直軸和交軸電樞反應(yīng)分別來處理，就稱為雙直軸和交軸電樞反應(yīng)分別來

29、處理，就稱為雙反應(yīng)理論。反應(yīng)理論。 凸極同步電機(jī)的極面下氣隙較小，兩極之間氣隙較凸極同步電機(jī)的極面下氣隙較小，兩極之間氣隙較大，故直軸下單位面積的氣隙磁導(dǎo)大，故直軸下單位面積的氣隙磁導(dǎo)d (dd (d00d) d) 要比交軸下單位面積的氣隙磁導(dǎo)要比交軸下單位面積的氣隙磁導(dǎo)q (qq (q00q) q) 大很多。大很多。 第46頁/共104頁第四十七頁，共104頁。軸軸dad q 軸軸d軸軸qaqF0 adFNS aF第47頁/共104頁第四十八頁，共104頁。fIfF00EEadEadadFaFIaqaqEaqFEXI j2 2、凸極同步、凸極同步(tngb)(tngb)發(fā)電機(jī)的電壓方程和相量

30、圖發(fā)電機(jī)的電壓方程和相量圖不考慮磁飽和時(shí)同步發(fā)電機(jī)負(fù)載不考慮磁飽和時(shí)同步發(fā)電機(jī)負(fù)載(fzi)運(yùn)行時(shí)物理量的關(guān)運(yùn)行時(shí)物理量的關(guān)系：系：第48頁/共104頁第四十九頁，共104頁。不計(jì)磁飽和不計(jì)磁飽和(boh)(boh)時(shí)：時(shí)： 從氣隙電動(dòng)勢中減去電樞繞組的電阻從氣隙電動(dòng)勢中減去電樞繞組的電阻(dinz)和漏抗和漏抗壓降，便得電樞的端電壓。壓降，便得電樞的端電壓。 采用發(fā)電機(jī)慣例，電樞的電壓方程為：采用發(fā)電機(jī)慣例，電樞的電壓方程為：第49頁/共104頁第五十頁，共104頁?？紤]考慮(kol) (kol) ，可得：，可得： 由于由于(yuy) (yuy) 和和 分別滯后分別滯后 和和 900 900

31、電角度，可電角度，可以用相應(yīng)的負(fù)電抗壓降來表示：以用相應(yīng)的負(fù)電抗壓降來表示：式中，式中，XdXd和和XqXq分別稱為直軸同步分別稱為直軸同步(tngb)(tngb)電抗和交軸同步電抗和交軸同步(tngb)(tngb)電抗。電抗。式中，式中，Xad和和Xaq分別稱為分別稱為直軸電樞反映電抗直軸電樞反映電抗和和交軸電樞反映電交軸電樞反映電抗抗。第50頁/共104頁第五十一頁，共104頁。凸極同步凸極同步(tngb)發(fā)電機(jī)的向量圖發(fā)電機(jī)的向量圖0qI0E 0 UdIqqXI jIaRIddXI j第51頁/共104頁第五十二頁，共104頁。 引入一個(gè)引入一個(gè)(y )(y )虛擬電動(dòng)勢虛擬電動(dòng)勢 ，使

32、，使 可得：可得：由相量圖可確定由相量圖可確定(qudng)：第52頁/共104頁第五十三頁，共104頁。 QEsR IUqX凸極同步凸極同步(tngb)發(fā)電機(jī)的等效電路發(fā)電機(jī)的等效電路第53頁/共104頁第五十四頁，共104頁。3 3、直軸和交軸同步、直軸和交軸同步(tngb)(tngb)電抗電抗的意義的意義 由于由于(yuy)電抗與繞組匝數(shù)的平方和所經(jīng)磁路的磁導(dǎo)成電抗與繞組匝數(shù)的平方和所經(jīng)磁路的磁導(dǎo)成正比，所以：正比，所以：)( 直軸電樞直軸電樞(din sh)磁導(dǎo)磁導(dǎo)交軸電樞磁導(dǎo)交軸電樞磁導(dǎo)第54頁/共104頁第五十五頁，共104頁。第55頁/共104頁第五十六頁，共104頁。Xd X

33、Xad ， Xq X Xaq第56頁/共104頁第五十七頁，共104頁。第57頁/共104頁第五十八頁，共104頁。6.5 6.5 同步發(fā)電機(jī)的功率同步發(fā)電機(jī)的功率(gngl)(gngl)方程和轉(zhuǎn)矩方程方程和轉(zhuǎn)矩方程1 1、功率方程和電磁功率、功率方程和電磁功率 功率方程：功率方程： 若轉(zhuǎn)子勵(lì)磁損耗由另外的直流電源供給，則發(fā)電機(jī)軸上若轉(zhuǎn)子勵(lì)磁損耗由另外的直流電源供給，則發(fā)電機(jī)軸上輸入的機(jī)械功率輸入的機(jī)械功率PlPl扣除機(jī)械損耗扣除機(jī)械損耗PP和定子鐵耗和定子鐵耗PFePFe后，余下后，余下的功率將通過旋轉(zhuǎn)磁場和電磁感應(yīng)的作用，轉(zhuǎn)換成定子的電的功率將通過旋轉(zhuǎn)磁場和電磁感應(yīng)的作用，轉(zhuǎn)換成定子的電功

34、率，所以功率，所以(suy)(suy)轉(zhuǎn)換功率就是電磁功率轉(zhuǎn)換功率就是電磁功率PePe，即：，即： 再從電磁功率再從電磁功率PePe中減去電樞中減去電樞(din sh)(din sh)銅耗銅耗PCuaPCua可得電樞可得電樞(din sh)(din sh)端點(diǎn)輸出的電功率端點(diǎn)輸出的電功率P2P2；即：；即：第58頁/共104頁第五十九頁，共104頁。電磁電磁(dinc)(dinc)功率：功率： aRI 0 U E QE 0EI XI j從向量從向量(xingling)圖導(dǎo)出圖導(dǎo)出第59頁/共104頁第六十頁，共104頁?？梢娍梢?kjin)(kjin)：故同步電機(jī)的電磁故同步電機(jī)的電磁(din

35、c)(dinc)功率亦可寫成：功率亦可寫成： 上式的第一部分與感應(yīng)電機(jī)的電磁上式的第一部分與感應(yīng)電機(jī)的電磁(dinc)(dinc)功率表達(dá)式相同，第二功率表達(dá)式相同，第二部分則是同步電機(jī)常用的。對于隱極同步電機(jī)，由于部分則是同步電機(jī)常用的。對于隱極同步電機(jī)，由于EQ=E0EQ=E0，故有：，故有： 第60頁/共104頁第六十一頁，共104頁。2 2、轉(zhuǎn)矩方程、轉(zhuǎn)矩方程(fngchng)(fngchng)把功率方程把功率方程(fngchng)除以同步角速度，可除以同步角速度，可得轉(zhuǎn)矩方程得轉(zhuǎn)矩方程(fngchng)：式中，式中，T1T1為原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩為原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩,Te,Te為電磁為電磁

36、(dinc)(dinc)轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩,T0,T0為空載為空載轉(zhuǎn)矩，分別為：轉(zhuǎn)矩，分別為：第61頁/共104頁第六十二頁，共104頁。6.7 6.7 同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行(ynxng)(ynxng)特性特性 同步發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)同步發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特性包括外特性、調(diào)整行特性包括外特性、調(diào)整特性和效率特性。特性和效率特性。 外特性：外特性： 外特性表示外特性表示(biosh)(biosh)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速，且勵(lì)磁電流和負(fù)載功率，且勵(lì)磁電流和負(fù)載功率因數(shù)不變時(shí)，發(fā)電機(jī)的端因數(shù)不變時(shí)，發(fā)電機(jī)的端電壓與電樞電流之間的關(guān)電壓與電樞電流之間的關(guān)系：即系：即n nnsns，I

37、f=If=常值，常值，cos=cos=常值時(shí)，常值時(shí)， U=f (I) U=f (I)。IUNIONUcos=0.8（滯后）滯后）cos=1cos=0.8（超前）超前）第62頁/共104頁第六十三頁，共104頁。調(diào)整特性：調(diào)整特性： 調(diào)整特性表示發(fā)電調(diào)整特性表示發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速、機(jī)的轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速、端電壓為額定電壓、負(fù)端電壓為額定電壓、負(fù)載的功率因數(shù)不變時(shí)，載的功率因數(shù)不變時(shí)，勵(lì)磁電流與電樞勵(lì)磁電流與電樞(din (din sh)sh)電流之間的關(guān)系；電流之間的關(guān)系；即即n nnSnS，U =UNU =UN，cos=cos=常值時(shí)，常值時(shí)，If=f If=f (I)(I)。IfIcos=

38、0.8滯后滯后cos=1cos=0.8超前超前O第63頁/共104頁第六十四頁，共104頁。1. 投入并聯(lián)的條件投入并聯(lián)的條件(tiojin)和方法和方法2. 與電網(wǎng)并聯(lián)的功角特性與電網(wǎng)并聯(lián)的功角特性3. 有功功率的調(diào)節(jié)與靜態(tài)穩(wěn)定有功功率的調(diào)節(jié)與靜態(tài)穩(wěn)定4. 無功功率的調(diào)節(jié)無功功率的調(diào)節(jié) 第64頁/共104頁第六十五頁，共104頁。l一臺(tái)發(fā)電機(jī)獨(dú)立向負(fù)載供電的缺點(diǎn)一臺(tái)發(fā)電機(jī)獨(dú)立向負(fù)載供電的缺點(diǎn)l每一臺(tái)發(fā)電機(jī)的容量有限制。每一臺(tái)發(fā)電機(jī)的容量有限制。l若負(fù)載經(jīng)常變化若負(fù)載經(jīng)常變化(binhu)，輕載時(shí)運(yùn)行效率低，輕載時(shí)運(yùn)行效率低。l發(fā)電機(jī)檢修則需要停電；否則要備用一臺(tái)同容量發(fā)電機(jī)檢修則需要停電；否

39、則要備用一臺(tái)同容量的機(jī)組，平時(shí)卻不用，不經(jīng)濟(jì)。的機(jī)組，平時(shí)卻不用，不經(jīng)濟(jì)。l一臺(tái)發(fā)電機(jī)供電，供電的品質(zhì)會(huì)受影響一臺(tái)發(fā)電機(jī)供電，供電的品質(zhì)會(huì)受影響l頻率和電壓會(huì)變化頻率和電壓會(huì)變化(binhu)（負(fù)載突變時(shí)）。（負(fù)載突變時(shí)）。一般一般(ybn)在較偏遠(yuǎn)或無法與電網(wǎng)相聯(lián)的場合下使在較偏遠(yuǎn)或無法與電網(wǎng)相聯(lián)的場合下使用。用。1. 并聯(lián)投入并聯(lián)投入(tur)的條件和的條件和方法方法第65頁/共104頁第六十六頁，共104頁。 無限大電網(wǎng)的概念無限大電網(wǎng)的概念(ginin)：現(xiàn)代電力系統(tǒng)（電網(wǎng)）通?？偸怯稍S：現(xiàn)代電力系統(tǒng)（電網(wǎng)）通?？偸怯稍S多發(fā)電廠并聯(lián)組成，每個(gè)電廠內(nèi)又有多臺(tái)發(fā)電機(jī)在一起并聯(lián)運(yùn)行。多發(fā)電廠

40、并聯(lián)組成，每個(gè)電廠內(nèi)又有多臺(tái)發(fā)電機(jī)在一起并聯(lián)運(yùn)行。并聯(lián)運(yùn)行：把發(fā)電機(jī)并聯(lián)到電網(wǎng)上運(yùn)行的運(yùn)行方式稱為并聯(lián)運(yùn)行。并聯(lián)運(yùn)行：把發(fā)電機(jī)并聯(lián)到電網(wǎng)上運(yùn)行的運(yùn)行方式稱為并聯(lián)運(yùn)行。 提高供電的質(zhì)量；提高供電的質(zhì)量； 并聯(lián)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)：并聯(lián)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)： 提高供電的可靠性；提高供電的可靠性； 提高供電的經(jīng)濟(jì)性。提高供電的經(jīng)濟(jì)性。 研究同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行問題，不僅具有理論意義，而研究同步發(fā)電機(jī)與電網(wǎng)并聯(lián)運(yùn)行問題，不僅具有理論意義，而且還有很大的實(shí)際意義。且還有很大的實(shí)際意義。第66頁/共104頁第六十七頁，共104頁。一臺(tái)發(fā)電機(jī)單獨(dú)一臺(tái)發(fā)電機(jī)單獨(dú)(dnd)供電時(shí)，電壓的頻率由原動(dòng)機(jī)決定，調(diào)節(jié)供電時(shí)，電壓的頻率

41、由原動(dòng)機(jī)決定，調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流可以調(diào)節(jié)電壓的大小。勵(lì)磁電流可以調(diào)節(jié)電壓的大小。一臺(tái)發(fā)電機(jī)并聯(lián)于無限大電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不會(huì)改一臺(tái)發(fā)電機(jī)并聯(lián)于無限大電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不會(huì)改變其電壓的頻率；調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流也不能改變其電壓的大小。變其電壓的頻率；調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流也不能改變其電壓的大小。當(dāng)一臺(tái)發(fā)電機(jī)的容量遠(yuǎn)小于它所并聯(lián)的電網(wǎng)的容量時(shí)，當(dāng)一臺(tái)發(fā)電機(jī)的容量遠(yuǎn)小于它所并聯(lián)的電網(wǎng)的容量時(shí)，電網(wǎng)可看成是無限大電網(wǎng)。電網(wǎng)可看成是無限大電網(wǎng)。無限大電網(wǎng)的容量可近似無限大電網(wǎng)的容量可近似(jn s)認(rèn)為是無窮大，電網(wǎng)的認(rèn)為是無窮大，電網(wǎng)的電壓和頻率不變。電壓和頻率不變。第67頁/共104頁第六十八頁，共10

42、4頁。 同步發(fā)電機(jī)投入并聯(lián)時(shí)，為了避免電機(jī)和電網(wǎng)中產(chǎn)生同步發(fā)電機(jī)投入并聯(lián)時(shí)，為了避免電機(jī)和電網(wǎng)中產(chǎn)生(chnshng)沖擊電流，以及由此在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上產(chǎn)生沖擊電流，以及由此在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上產(chǎn)生(chnshng)的沖的沖擊轉(zhuǎn)距，待投入并聯(lián)的發(fā)電機(jī)應(yīng)當(dāng)滿足：擊轉(zhuǎn)距，待投入并聯(lián)的發(fā)電機(jī)應(yīng)當(dāng)滿足：投入并聯(lián)投入并聯(lián)(bnglin)的條的條件件（1） 發(fā)電機(jī)的相序應(yīng)與電網(wǎng)發(fā)電機(jī)的相序應(yīng)與電網(wǎng)(dinwng)一致；一致；（2）發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)的頻率頻率應(yīng)與電網(wǎng)相同；應(yīng)與電網(wǎng)相同；（3） 發(fā)電機(jī)的激磁電動(dòng)勢應(yīng)與電網(wǎng)電壓發(fā)電機(jī)的激磁電動(dòng)勢應(yīng)與電網(wǎng)電壓大小相同，相位大小相同，相位 相同相同，第68頁/共104頁第六十九頁

43、，共104頁。分析：分析：1）相序不同）相序不同(b tn)；2）頻率不同）頻率不同(b tn)；3）電壓）電壓不同不同(b tn)。第一個(gè)條件必須第一個(gè)條件必須(bx)滿足，其余兩個(gè)條件允許有些差滿足，其余兩個(gè)條件允許有些差別。別。并連接線圖和向量(xingling)圖第69頁/共104頁第七十頁，共104頁。如何才能達(dá)到如何才能達(dá)到(d do)這些條件這些條件？關(guān)于相序問題：一般大型關(guān)于相序問題：一般大型(dxng)同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)向和相序在同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)向和相序在出廠以前都已經(jīng)標(biāo)定。對于沒有表明相序的電機(jī)，可以利用相出廠以前都已經(jīng)標(biāo)定。對于沒有表明相序的電機(jī)，可以利用相序指示器來確定。序指

44、示器來確定。要使發(fā)電機(jī)的頻率、電壓與電網(wǎng)相同，分別調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和發(fā)要使發(fā)電機(jī)的頻率、電壓與電網(wǎng)相同，分別調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電機(jī)的勵(lì)磁(l c)電流就可以達(dá)到。電流就可以達(dá)到。關(guān)于電動(dòng)勢的頻率和大?。宏P(guān)于電動(dòng)勢的頻率和大小：發(fā)電機(jī)的頻率和勵(lì)磁電動(dòng)勢為：發(fā)電機(jī)的頻率和勵(lì)磁電動(dòng)勢為：fpns/60和和E04.44fN1kw1 0電動(dòng)勢的相位：電動(dòng)勢的相位：可以調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的瞬時(shí)速度來調(diào)整?？梢哉{(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的瞬時(shí)速度來調(diào)整。第70頁/共104頁第七十一頁，共104頁。投入投入(tur)并聯(lián)的方法并聯(lián)的方法投入并聯(lián)投入并聯(lián)(bnglin)所進(jìn)行的調(diào)節(jié)和操作過程稱為整步。所進(jìn)行的調(diào)節(jié)和操作過程

45、稱為整步。實(shí)用的整步方法有兩種：實(shí)用的整步方法有兩種： 準(zhǔn)確整步法準(zhǔn)確整步法和和自整步法自整步法準(zhǔn)確準(zhǔn)確(zhnqu)整步法整步法：把發(fā)電機(jī)調(diào)整到完全合乎投入并聯(lián)的條件，然后投入電網(wǎng)。把發(fā)電機(jī)調(diào)整到完全合乎投入并聯(lián)的條件，然后投入電網(wǎng)。判斷是否滿足投入并聯(lián)的條件方法判斷是否滿足投入并聯(lián)的條件方法采用同步指示器采用同步指示器最簡單的同步指示器由三個(gè)指示燈組成，可以有兩種接法：最簡單的同步指示器由三個(gè)指示燈組成，可以有兩種接法：直接直接接法接法和和交叉接法。交叉接法。第71頁/共104頁第七十二頁，共104頁。 直接法是把三個(gè)同步指示燈分別跨接在電網(wǎng)直接法是把三個(gè)同步指示燈分別跨接在電網(wǎng)(dinw

46、ng)和發(fā)電和發(fā)電機(jī)的對應(yīng)相之間，即接在機(jī)的對應(yīng)相之間，即接在 之間。之間。（1）直接接法（又稱燈光）直接接法（又稱燈光(dnggung)熄滅法或暗燈法）熄滅法或暗燈法）燈光(dnggung)明滅的直接連接法第72頁/共104頁第七十三頁，共104頁。分析時(shí)將無限大電網(wǎng)分析時(shí)將無限大電網(wǎng)(dinwng)視為一臺(tái)同步發(fā)電視為一臺(tái)同步發(fā)電機(jī)，其電壓的大小和頻率不變。機(jī)，其電壓的大小和頻率不變。第73頁/共104頁第七十四頁，共104頁。起動(dòng)起動(dòng)(q dn)原動(dòng)機(jī)，使其轉(zhuǎn)速接近同步速；調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，使發(fā)原動(dòng)機(jī)，使其轉(zhuǎn)速接近同步速；調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，使發(fā)電機(jī)的電壓接近電網(wǎng)電壓。電機(jī)的電壓接近電網(wǎng)電壓。頻率

47、頻率(pnl)：調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，到三個(gè)燈的亮度不再閃爍或閃爍頻：調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，到三個(gè)燈的亮度不再閃爍或閃爍頻率率(pnl)很低時(shí)，就表示很低時(shí)，就表示f f。電壓電壓(diny)的大?。赫{(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，使發(fā)電機(jī)的大小：調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，使發(fā)電機(jī)電壓電壓(diny)與電網(wǎng)電壓與電網(wǎng)電壓(diny)相等。相等。電壓的相位：電壓的相位：燈滅且燈滅且UAA=0時(shí)即可合閘投入并聯(lián)。時(shí)即可合閘投入并聯(lián)。條件檢查條件檢查相序：相序： 燈光同時(shí)明暗，說明相序正確，若輪流亮暗，則相序不燈光同時(shí)明暗，說明相序正確，若輪流亮暗，則相序不同。同。第74頁/共104頁第七十五頁，共104頁。(2) 交叉

48、交叉(jioch)接法（又稱亮接法（又稱亮燈法）燈法）交叉接法是把三個(gè)同步指示燈分別交叉接法是把三個(gè)同步指示燈分別(fnbi)跨接在電網(wǎng)和發(fā)跨接在電網(wǎng)和發(fā)電機(jī)的電機(jī)的 之間。之間。燈光旋轉(zhuǎn)(xunzhun)的交叉連接法第75頁/共104頁第七十六頁，共104頁。第76頁/共104頁第七十七頁，共104頁。起動(dòng)原動(dòng)機(jī)，使其轉(zhuǎn)速接近同步速；調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流起動(dòng)原動(dòng)機(jī)，使其轉(zhuǎn)速接近同步速；調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流(dinli)，使發(fā)電，使發(fā)電機(jī)的電壓接近電網(wǎng)電壓。機(jī)的電壓接近電網(wǎng)電壓。頻率：調(diào)節(jié)頻率：調(diào)節(jié)(tioji)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，到燈光旋轉(zhuǎn)速度很低時(shí)，就表發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，到燈光旋轉(zhuǎn)速度很低時(shí)，就表示示f f。電壓的

49、大小電壓的大小(dxio)：調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，使發(fā)電機(jī)電壓：調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，使發(fā)電機(jī)電壓與電網(wǎng)電壓相等。與電網(wǎng)電壓相等。電壓的相位：電壓的相位：A相相燈滅燈滅（UAA=0）時(shí)，）時(shí)，且且BC相燈亮度相同時(shí)，相燈亮度相同時(shí)，即可合閘投入并聯(lián)。即可合閘投入并聯(lián)。條件檢查條件檢查相序：相序： 燈光旋轉(zhuǎn)，說明相序正確。燈光旋轉(zhuǎn)，說明相序正確。第77頁/共104頁第七十八頁，共104頁。準(zhǔn)確整步法的優(yōu)點(diǎn)是可以比較準(zhǔn)確地確定合閘時(shí)刻，投入準(zhǔn)確整步法的優(yōu)點(diǎn)是可以比較準(zhǔn)確地確定合閘時(shí)刻，投入瞬間電網(wǎng)和電機(jī)沒有瞬間電網(wǎng)和電機(jī)沒有 （或很少）沖擊；缺點(diǎn)是整步手續(xù)（或很少）沖擊；缺點(diǎn)是整步手續(xù)比較復(fù)雜，時(shí)

50、間長，不能滿足快速比較復(fù)雜，時(shí)間長，不能滿足快速(kui s)并網(wǎng)要求。并網(wǎng)要求。實(shí)際實(shí)際(shj)中，在需要將發(fā)電機(jī)很快投入并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，中，在需要將發(fā)電機(jī)很快投入并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，可采用自整步法?？刹捎米哉椒?。第78頁/共104頁第七十九頁，共104頁。自整步法自整步法自整步法自整步法(1) 校驗(yàn)發(fā)電機(jī)的相序；校驗(yàn)發(fā)電機(jī)的相序；(2) 勵(lì)磁繞組經(jīng)限流電阻短路；勵(lì)磁繞組經(jīng)限流電阻短路；(3) 發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速接近同步速；發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速接近同步速；(4) 并網(wǎng)并網(wǎng)(bn wn)；(5) 加勵(lì)磁電流。加勵(lì)磁電流。操作操作(cozu)簡單，裝置簡單，但是合閘有較大的簡單，裝置簡單，但是合閘有較大的電流沖擊（達(dá)

51、額定電流的電流沖擊（達(dá)額定電流的38倍）。倍）。第79頁/共104頁第八十頁，共104頁。2. 與電網(wǎng)并聯(lián)與電網(wǎng)并聯(lián)(bnglin)時(shí)同步發(fā)電機(jī)的功角特性時(shí)同步發(fā)電機(jī)的功角特性當(dāng)當(dāng)E0和和U保持不變時(shí)，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電磁功率保持不變時(shí)，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電磁功率(gngl)與功率與功率(gngl)角之間的關(guān)系角之間的關(guān)系Pef( )稱為功角特性。稱為功角特性。設(shè)法設(shè)法(shf)消去消去Id和和Iq第80頁/共104頁第八十一頁，共104頁。凸極機(jī)功角特性凸極機(jī)功角特性(txng)曲曲線線為基本為基本(jbn)電磁功率電磁功率基本基本(jbn)電磁功率與激磁電動(dòng)勢成正比，與端電壓成正比電磁功率與激磁電動(dòng)

52、勢成正比，與端電壓成正比，與功角的正弦成正比，與直軸同步電抗成反比。，與功角的正弦成正比，與直軸同步電抗成反比。當(dāng)當(dāng) 時(shí)，達(dá)到最大值。時(shí)，達(dá)到最大值。cos sin0UEXIUXIddqq第81頁/共104頁第八十二頁，共104頁。凸極機(jī)功角特性凸極機(jī)功角特性(txng)曲線曲線附加電磁功率附加電磁功率(gngl)與激磁電動(dòng)勢（電流）的大小無關(guān)，且與激磁電動(dòng)勢（電流）的大小無關(guān)，且僅當(dāng)僅當(dāng) 時(shí)時(shí) 才存在，它是由凸極效應(yīng)（即交才存在，它是由凸極效應(yīng)（即交、直軸磁阻不相等）所引起，故亦稱為磁阻功率、直軸磁阻不相等）所引起，故亦稱為磁阻功率(gngl)。在。在隱極同步電機(jī)中附加電磁功率隱極同步電機(jī)中

53、附加電磁功率(gngl)等于零。等于零。當(dāng)當(dāng)時(shí)達(dá)到時(shí)達(dá)到(d do)最大值。最大值。稱為附加電磁功率稱為附加電磁功率總的電磁功率，發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，在總的電磁功率，發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，在 為為4590之間達(dá)到最大值之間達(dá)到最大值Pe(max),其具體位置和數(shù)值視其具體位置和數(shù)值視Pe1(max) 和和 Pe2(max)的相對大小而定的相對大小而定。第82頁/共104頁第八十三頁，共104頁。對于隱極電機(jī)，由于對于隱極電機(jī)，由于(yuy)XdXqXs，附加電磁功率為零，附加電磁功率為零，故故Pe就等于基本電磁功率就等于基本電磁功率對于凸極電機(jī)，電磁對于凸極電機(jī)，電磁(dinc)功率功率Pe亦可以寫成亦可以

54、寫成要注意要注意(zh y)，式中的，式中的EQ為虛擬電動(dòng)勢，為虛擬電動(dòng)勢，EQ本身也是功本身也是功角角的函數(shù)，隨著負(fù)載的變化而變化。的函數(shù)，隨著負(fù)載的變化而變化。)(0qddQXXI jEE第83頁/共104頁第八十四頁，共104頁。功率功率(gngl)角的空間含角的空間含意意功率角功率角 亦可看作是合成磁場滯后亦可看作是合成磁場滯后(zh hu)空載磁場的角度?？蛰d磁場的角度。第84頁/共104頁第八十五頁，共104頁。3. 有功功率有功功率(gngl)的調(diào)節(jié)和靜態(tài)穩(wěn)定的調(diào)節(jié)和靜態(tài)穩(wěn)定(1) 有功有功(yu n)功功率的調(diào)節(jié)率的調(diào)節(jié)以隱極電機(jī)為例，說明同步發(fā)電機(jī)與無窮大電網(wǎng)并聯(lián)時(shí)有功功以隱

55、極電機(jī)為例，說明同步發(fā)電機(jī)與無窮大電網(wǎng)并聯(lián)時(shí)有功功率的調(diào)節(jié)。為簡化率的調(diào)節(jié)。為簡化(jinhu)分析，略去電樞電阻和磁飽和的影分析，略去電樞電阻和磁飽和的影響。響。準(zhǔn)確整步法并網(wǎng)時(shí)準(zhǔn)確整步法并網(wǎng)時(shí)，功率角0有功功率的調(diào)節(jié)有功功率的調(diào)節(jié)電磁轉(zhuǎn)距電磁轉(zhuǎn)距Te 0，發(fā)電機(jī)在電網(wǎng)上處，發(fā)電機(jī)在電網(wǎng)上處于空載狀態(tài)；原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩僅于空載狀態(tài)；原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩僅用于克服發(fā)電機(jī)的空載轉(zhuǎn)矩。用于克服發(fā)電機(jī)的空載轉(zhuǎn)矩。第85頁/共104頁第八十六頁，共104頁。欲使發(fā)電機(jī)輸出有功功率，根據(jù)欲使發(fā)電機(jī)輸出有功功率，根據(jù)(gnj)能量守恒原理，應(yīng)當(dāng)增加發(fā)電能量守恒原理，應(yīng)當(dāng)增加發(fā)電機(jī)的輸入功率，即調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)，這可

56、以由開大汽輪機(jī)的汽門（或水輪機(jī)的輸入功率，即調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)，這可以由開大汽輪機(jī)的汽門（或水輪機(jī)的水門）來實(shí)現(xiàn)。機(jī)的水門）來實(shí)現(xiàn)。原動(dòng)機(jī)的功率增加時(shí)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩原動(dòng)機(jī)的功率增加時(shí)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩T1也增大，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子加速，于也增大，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子加速，于是是(ysh)與轉(zhuǎn)子主磁場相對應(yīng)的電動(dòng)勢與轉(zhuǎn)子主磁場相對應(yīng)的電動(dòng)勢E0將超前于電網(wǎng)電壓將超前于電網(wǎng)電壓U以以角。角。根據(jù)根據(jù)(gnj)功角特性，此時(shí)發(fā)電機(jī)將向電網(wǎng)輸出一定的有功功率功角特性，此時(shí)發(fā)電機(jī)將向電網(wǎng)輸出一定的有功功率P2。第86頁/共104頁第八十七頁，共104頁。同時(shí)轉(zhuǎn)子上將受到一個(gè)制動(dòng)的電磁轉(zhuǎn)矩同時(shí)轉(zhuǎn)子上將受到一個(gè)制動(dòng)的電磁轉(zhuǎn)矩Te，使驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩

57、和制動(dòng)的電，使驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和制動(dòng)的電磁轉(zhuǎn)矩重新取得平衡；轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速仍然保持磁轉(zhuǎn)矩重新取得平衡；轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速仍然保持(boch)為同步轉(zhuǎn)速。此時(shí)為同步轉(zhuǎn)速。此時(shí)發(fā)電機(jī)已處于負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)，如圖中的發(fā)電機(jī)已處于負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)，如圖中的A點(diǎn)所示。點(diǎn)所示。隱極機(jī)功角特性隱極機(jī)功角特性(txng)曲線曲線第87頁/共104頁第八十八頁，共104頁。由此可見，要增加發(fā)電機(jī)的輸出有功功率，必須增加原動(dòng)機(jī)的由此可見，要增加發(fā)電機(jī)的輸出有功功率，必須增加原動(dòng)機(jī)的輸出功率，使功率角輸出功率，使功率角 增大，電磁功率和輸出功率便會(huì)相應(yīng)的增大，電磁功率和輸出功率便會(huì)相應(yīng)的增加；直到增加；直到(zhdo)90時(shí)，電磁功率達(dá)到最大值時(shí)

58、，電磁功率達(dá)到最大值Pe（max）。）。在電機(jī)在電機(jī)(dinj)的最大功率增大到的最大功率增大到Pe（max）時(shí)，不能再增加輸入功率）時(shí)，不能再增加輸入功率。否則驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩與制動(dòng)轉(zhuǎn)矩不能實(shí)現(xiàn)平衡，發(fā)電機(jī)。否則驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩與制動(dòng)轉(zhuǎn)矩不能實(shí)現(xiàn)平衡，發(fā)電機(jī)(dinj)將會(huì)失去將會(huì)失去同步。同步。第88頁/共104頁第八十九頁，共104頁。(2) 靜態(tài)靜態(tài)(jngti)穩(wěn)定穩(wěn)定 穩(wěn)態(tài)運(yùn)行于某一工作點(diǎn)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行于某一工作點(diǎn)的同步發(fā)電機(jī)，當(dāng)外界（電網(wǎng)或同步發(fā)電機(jī)，當(dāng)外界（電網(wǎng)或原動(dòng)機(jī)）發(fā)生微小的擾動(dòng)時(shí)，原動(dòng)機(jī)）發(fā)生微小的擾動(dòng)時(shí)，工作點(diǎn)發(fā)生偏移，擾動(dòng)消失后工作點(diǎn)發(fā)生偏移，擾動(dòng)消失后，發(fā)電機(jī)能回到原先狀態(tài)穩(wěn)定，發(fā)電

59、機(jī)能回到原先狀態(tài)穩(wěn)定(wndng)運(yùn)行，稱為同步發(fā)電運(yùn)行，稱為同步發(fā)電機(jī)靜態(tài)是穩(wěn)定機(jī)靜態(tài)是穩(wěn)定(wndng)的；否的；否則是靜態(tài)不穩(wěn)定則是靜態(tài)不穩(wěn)定(wndng)的。的。正常工作于正常工作于A點(diǎn)或點(diǎn)或B點(diǎn)，看發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)，看發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行(ynxng)情況情況。整步功率和靜態(tài)穩(wěn)定整步功率和靜態(tài)穩(wěn)定第89頁/共104頁第九十頁，共104頁。當(dāng)90時(shí)，0ddPe發(fā)電機(jī)就變?yōu)椴环€(wěn)定。整步功率整步功率(gngl)系數(shù)系數(shù)功率角越接近90ddPe越小， 發(fā)電機(jī)靜態(tài)穩(wěn)定程度也越低第90頁/共104頁第九十一頁，共104頁。 以隱極電機(jī)以隱極電機(jī)(dinj)為例，說明同步發(fā)電機(jī)為例，說明同步發(fā)電機(jī)(dinj)與無與無窮大電網(wǎng)并聯(lián)時(shí)無功功率的調(diào)節(jié)。窮大電網(wǎng)并聯(lián)時(shí)無功功率的調(diào)節(jié)。忽略電樞忽略電樞(din sh)電阻，原動(dòng)機(jī)的輸入功率保持不變。電阻，原動(dòng)機(jī)的輸入功率保持不變。根據(jù)功率平衡關(guān)系可知，在調(diào)節(jié)勵(lì)磁前后，發(fā)電機(jī)的電磁功率根據(jù)功率平衡關(guān)系可知，在調(diào)節(jié)勵(lì)磁前后，發(fā)電機(jī)的電磁功率