§4.5同步發(fā)電機(jī)的運行特性

2021/5/91同步發(fā)電機(jī)的運行特性主要有：用以確定發(fā)電機(jī)的同步電抗及表示電機(jī)磁路飽和情況的空載特性和短路特性；用以確定發(fā)電機(jī)的電壓變化率，額定勵磁電流及表明運行性能的外特性和調(diào)整特性；以及用來研究發(fā)電機(jī)和電力系統(tǒng)并列運行時功率傳遞情況的功角特性。2021/5/92空載特性

指發(fā)電機(jī)空載并保持額定轉(zhuǎn)速不變，空載電壓U0與勵磁電流If的關(guān)系，即n=nN,I=0時，

U0=f(If)?？蛰d試驗：在空載的情況下，原動機(jī)把發(fā)電機(jī)拖動到同步轉(zhuǎn)速，并維持不變。然后增加勵磁電流If，直到空載電壓等于1.3倍額定電壓為止。上升分支：在電壓上升時記取對應(yīng)的電壓U0和勵磁電流If值。下降分支：逐步減小勵磁電流，記取對應(yīng)的電壓U0和勵磁電流If值。因為電機(jī)有剩磁，當(dāng)If減到零時，空載電壓不為零，其值即為剩磁電壓。一、空載特性2021/5/93發(fā)電機(jī)的空載特性曲線為上升和下降的兩條分支的平均值，如圖1-3中虛線所示。往往將虛線右移使之過原點，作為實用的空載特性曲線，如圖1-4中曲線1所示。將空載特性的直線段延長后所得直線（如圖1-4中曲線2）稱為氣隙線。2021/5/94空載特性曲線表明了電機(jī)磁路的飽和情況,具有磁化曲線的特征。起始部分是直線，鐵心未飽和；彎曲部分，表明鐵心已有不同程度的飽和；其后段，鐵心已達(dá)到深度飽和。在做試驗時，我們從表計反應(yīng)的電壓、電流值，可以得到機(jī)組的空載勵磁電壓和電流值，若此值超過常規(guī)數(shù)值，即可能是定子鐵芯有片間短路或轉(zhuǎn)子繞組有匝間短路。2021/5/95二、短路特性短路特性：指同步發(fā)電機(jī)保持額定轉(zhuǎn)速下，定子三相繞組的出線端持續(xù)穩(wěn)態(tài)短路時，定子相電流I（即穩(wěn)態(tài)短路電流）與勵磁電流If的關(guān)系，即n=nN，U=0時，I=f(If)。三相短路試驗：先將定子三相繞組的出線端短接，維持額定轉(zhuǎn)速不變，調(diào)節(jié)勵磁電流If，使定子短路電流I從零逐漸增加，直到短路電流等于

1.25倍的額定電流為止。記取對應(yīng)的I和If，做出短路特性I=f(If)，如圖1-5中直線2所示。2021/5/96短路特性為一條直線是因為定子繞組短路時，端電壓U=0,限制短路電流的僅是發(fā)電機(jī)的內(nèi)部阻抗。由于定子繞組電阻遠(yuǎn)小于同步電抗，所以短路電流可以認(rèn)為是純感性的，故電樞磁動勢是起去磁作用的，氣隙合成磁動勢就很小，它所產(chǎn)生的氣隙磁通也就很小，故磁路處于不飽和狀態(tài)，所以短路特性是一條直線。2021/5/97利用空載特性和短路特性，從而可以確定同步電抗的不飽和值和短路比。同步電抗：xd=E0ˊ/IRˊ；

短路比：Kc=E0ˊ/(IN*xd)=Ku/xd短路比大，則同步電抗小，負(fù)載電流引起的端電壓的波動幅度較??；但短路電流則較大，且發(fā)電機(jī)的靜態(tài)穩(wěn)定極限就越高。2021/5/98三、外特性外特性：指發(fā)電機(jī)在保持額定轉(zhuǎn)速不變，額定勵磁電流If和負(fù)載的功率因數(shù)不變時，發(fā)電機(jī)端電壓U與負(fù)載電流I的關(guān)系曲線，即n=nN，If=常數(shù)，功率因數(shù)

=常數(shù)時，U=f(I)。對應(yīng)于不同的負(fù)載功率因數(shù)有不同的外特性，如圖所示2021/5/99在感性負(fù)載cos=0.8和純電阻性負(fù)載cos=1時，外特性是下降的，這兩種情況下電樞反應(yīng)均為去磁作用，引起端電壓下降，在容性負(fù)載cos（-）=0.8時，電樞反應(yīng)為助磁作用，氣隙磁通增加，端電壓U上升，外特性是上升的。2021/5/910四、調(diào)整特性調(diào)整特性：調(diào)整特性是指發(fā)電機(jī)保持額定轉(zhuǎn)速不變，端電壓和負(fù)載的功率因數(shù)恒定時，勵磁電流If與負(fù)載電流I的關(guān)系，即n=nN，U=常數(shù)，cos=常數(shù)時，If=f(I)。對應(yīng)于不同的負(fù)載功率因數(shù)有不同的調(diào)整特性，如圖所示。2021/5/911對于感性和純阻性負(fù)載，為了補(bǔ)償負(fù)載電流所產(chǎn)生的電樞反應(yīng)去磁作用，保持發(fā)電機(jī)端電壓U不變，必須隨負(fù)載電流I的增大相應(yīng)地增大勵增電流If。因此圖中調(diào)整特性曲線是上升的，如圖中cos=0.8和cos=1的曲線所示。對于容性負(fù)載，為了抵消電樞反應(yīng)的助磁作用，保持發(fā)電機(jī)端電壓不變，必須隨負(fù)載電流的增加相應(yīng)地減少勵磁電流。因此圖中調(diào)整特性曲線是下降的，如圖中cos（-）=0.8的曲線所示。2021/5/912在生產(chǎn)實踐中，空載特性，僅用來判定空載勵磁電壓和電流與設(shè)計說明書是否相符；短路特性和空載特性并用，從而求得發(fā)電機(jī)的一些重要參數(shù)；外特性和