同步發(fā)電機的運行特性第1頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月目錄第一節(jié)12第二節(jié)3第三節(jié)第2頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月第9章同步發(fā)電機的運行特性運行特性：在轉(zhuǎn)速為n1恒定、負(fù)載功率因數(shù)cos不變時，定子端電壓U、負(fù)載電流I和勵磁電流If

三者之一保持為常數(shù)，其他兩個量之間的函數(shù)關(guān)系。空載特性：I＝0時，E0＝f(If)。短路特性：U＝0時，I＝f(If)。負(fù)載特性：I＝const時，U＝f(If)。電壓調(diào)整特性（外特性）：If＝const時，U＝f(I)。調(diào)整特性：U

＝const時，If

＝f(I)。第3頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月9.1同步發(fā)電機空載特性、短路特性和同步電抗的測定空載特性E0＝f(If)由于鐵磁材料的磁滯效應(yīng)，勵磁電流If由零增至最大值和If由最大值減到零時，將測得2條特性：上升分支下降分支第4頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月空載特性一般取下降分支作為空載特性。電壓最大值一般測到額定電壓的1.2～1.3倍。上升分支與下降分支差別不大線性段斜率差不多飽和段很接近第5頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月空載特性電機的基本試驗之一。能夠檢驗：勵磁系統(tǒng)的工作情況電樞繞組聯(lián)結(jié)的正確性（三相對稱、相序）電機磁路飽和程度磁路過于飽和，勵磁繞組用銅量增加，電壓調(diào)節(jié)困難。磁路不飽和，鐵磁材料用量增加，負(fù)載運行時電壓變化較大。第6頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月短路特性發(fā)電機以同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，定子繞組短接；改變勵磁電流If

，測量電樞繞組的短路電流Ik

與If

的關(guān)系曲線，就是短路特性Ik＝f(If)。短路特性是一條直線。測量短路特性的試驗稱為短路試驗，是電機的基本試驗之一。第7頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月短路特性利用同步電機（隱極）的電磁關(guān)系來分析短路特性。氣隙電動勢E與電樞電流I成正比；故氣隙合成磁動勢F與電樞電流I成正比。由于R和X都較小，所以

E較小，氣隙合成磁動勢F也較小，因此磁路不飽和。U＝0第8頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月短路特性時空相矢量圖忽略R電樞反應(yīng)性質(zhì)為直軸去磁。忽略R，則Ik∝If

F∝Ik

，F(xiàn)a

∝Ik

F＝Ff1

＋FaFf1

∝Ik

Ff1

∝If

第9頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月短路特性短路試驗時，電機磁路不飽和，可以采用電動勢相量圖和等效電路進行分析。（忽略R）第10頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月短路特性用線性化后的氣隙線來得到空載電動勢。通過空載試驗和短路試驗，可以求出同步電抗Xs。第11頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月短路特性對于凸極同步發(fā)電機，測量得到的是直軸同步電抗Xd

。忽略R，＝90。（E0從氣隙線上得到）第12頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月9.2同步發(fā)電機零功率因數(shù)負(fù)載特性和保梯電抗的測定零功率因數(shù)負(fù)載特性U＝f(If)：發(fā)電機帶純電感負(fù)載，保持負(fù)載電流為固定值，發(fā)電機端電壓U與勵磁電流If

的關(guān)系曲線。零功率因數(shù)負(fù)載特性就是cos＝0時的負(fù)載特性。測量此特性的目的是求電樞繞組漏電抗。試驗中，發(fā)電機帶純電感負(fù)載，可以用電抗器、空載的變壓器或者將電機并入電網(wǎng)來實現(xiàn)。第13頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月零功率因數(shù)負(fù)載特性電磁關(guān)系第14頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月零功率因數(shù)負(fù)載特性Faq＝0，E＝hk，U＝hm，km

＝IX

，mn＝kadFad

因電流I為常數(shù)，故mn、km的長度為常數(shù)。第15頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月零功率因數(shù)負(fù)載特性qm的長度為產(chǎn)生E

的磁動勢(Ff

－kadFad

)。ql的長度為產(chǎn)生U的磁動勢；因有IX

，磁動勢需增加ml。第16頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月零功率因數(shù)負(fù)載特性零功率因數(shù)負(fù)載特性與空載特性之間始終存在直角三角形kmn。I一定時，mn、km長度均為常數(shù)。l1m＞l2m＞l3m，因為磁路的飽和程度增加。kl3與氣隙線重合。點n

也是短路特性上的一點。第17頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月零功率因數(shù)負(fù)載特性利用空載特性和零功率因數(shù)負(fù)載特性，求定子漏電抗X利用三角形kl3n。kl3與氣隙線平行。點n

選在比較飽和的地方（通常選在額定電壓下）。點n

也是短路特性上的一點。第18頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月保梯電抗試驗測量的曲線比理論的零功率因數(shù)曲線在電壓高的時候要低。實際測出的漏電抗要比理論計算值大一些。這樣測出的稍大的漏電抗稱為保梯電抗，用Xp

表示。第19頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月保梯電抗Xp＞X的原因零功率因數(shù)負(fù)載試驗時的勵磁電流If

比正常負(fù)載運行時的大，轉(zhuǎn)子漏磁通較大，使轉(zhuǎn)子磁極的飽和程度較高。要得到同樣的氣隙磁通，在試驗時必須加比點n處更大的勵磁。第20頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月9.3同步發(fā)電機的電壓調(diào)整特性和調(diào)整特性電壓調(diào)整特性在發(fā)電機轉(zhuǎn)速保持為同步轉(zhuǎn)速，勵磁電流

If和負(fù)載功率因數(shù)cos

為常數(shù)時，改變負(fù)載電流

I

，端電壓U的變化曲線。電壓調(diào)整特性反映負(fù)載性質(zhì)不同時，端電壓隨負(fù)載大小變化而變化的情況。第21頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月電壓調(diào)整特性同步發(fā)電機的額定功率因數(shù)一般為0.8～0.9，是電機設(shè)計的依據(jù)。由電壓調(diào)整特性可求出電壓調(diào)整率U

。發(fā)電機帶負(fù)載后，端電壓發(fā)生變化的原因電樞繞組電阻、漏電抗上的壓降，影響較小；電樞反應(yīng)磁動勢的影響，影響較大。負(fù)載性質(zhì)不同時，電樞反應(yīng)的性質(zhì)不同，有增磁的，有去磁的，對端電壓的影響也不同。第22頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月負(fù)載性質(zhì)對端電壓的影響純電阻負(fù)載電樞反應(yīng)性質(zhì)是去磁的電壓降低純電感負(fù)載電樞反應(yīng)性質(zhì)是去磁的電壓降低較大純電容負(fù)載電樞反應(yīng)性質(zhì)是增磁的電壓升高第23頁，課件共24頁