技能培訓(xùn)專題 同步電機(jī)(二)

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1、 28.3.2 隱極同步發(fā)電機(jī)的電勢(shì)方程式和相量圖 28.3.2.1 電勢(shì)方程式 負(fù)載以后，同步發(fā)電機(jī)的電樞繞組中存在以下電勢(shì)： 　 ①由勵(lì)磁磁通產(chǎn)生的勵(lì)磁電勢(shì)； 　 ②由電樞反應(yīng)磁通產(chǎn)生的電樞反應(yīng)電勢(shì)； 　 ③由電樞繞組漏磁通產(chǎn)生的漏磁電勢(shì) 。 由于電樞繞組的電阻很小，如果忽略電阻壓降，則每相感應(yīng)電勢(shì)總和即為發(fā)電機(jī)的端電壓，用方程式表示為 　◇對(duì)于隱極電機(jī)來(lái)說(shuō)，+=-j，其方程式可表示為 　不飽和時(shí)：　=+j　飽和： 　 28.3.2.1 相量圖 ◇在同步電機(jī)理論中，用電勢(shì)相量圖來(lái)進(jìn)行分析是十分重要和方便的方法。在作相量圖時(shí)，我們認(rèn)為發(fā)

2、電機(jī)的端電壓，電樞電流，負(fù)載功率因數(shù)角以及同步電抗為已知量，最終可以根據(jù)方程式求得勵(lì)磁電勢(shì)。 ◇參看圖a，隱極電機(jī)相量圖可按以下步驟作出： ① 在水平方向作出相量 ； ② 根據(jù)j角找出的方向并作出相量 ； ③ 在的尾端，加上相量j，它超前于 90； 　④ 作出由的首端指向j 尾端的相量，該相量便是 。 對(duì)于隱極電機(jī)來(lái)說(shuō)，有 28.4 凸極同步發(fā)電機(jī)的電勢(shì)方程式、同步電抗和相量圖 28.4.1 隱凸同步發(fā)電機(jī)的電樞反應(yīng)電抗和同步電抗 凸極同步電機(jī)的雙反應(yīng)理論 凸極同步電機(jī)的氣隙不均勻，同一電樞磁勢(shì)作用在不同氣隙位置時(shí)，電樞磁勢(shì)對(duì)主極磁場(chǎng)的影響不同，所以氣隙磁場(chǎng)會(huì)

3、有變化。 (1) ψ=90,正弦電樞磁勢(shì)基波作用在d軸上。 (2) ψ=0, 正弦電樞磁勢(shì)基波作用在q軸上。 (3) 0≤≤900 電樞磁勢(shì)作用在任意位置，電樞磁場(chǎng)分布不對(duì)稱，磁場(chǎng)波形與ψ和Fa大小有關(guān)。不能直接確定電樞反應(yīng)的大小。在這種情況下，為了分析電樞反應(yīng)的影響，提出了雙反應(yīng)理論。 雙反應(yīng)理論：當(dāng)電樞磁勢(shì)的軸線既不和直軸重合又不和交軸重合時(shí)，可以把電樞磁勢(shì)分解成直軸分量和交軸分量。分別求出直軸和交軸磁勢(shì)的電樞反應(yīng)，最后再把它們的效果疊加起來(lái)。雙反應(yīng)理論適合飽和以及不飽和情況。 4．直軸和交軸電樞磁勢(shì)的折算 （1） 勵(lì)磁磁密基波幅值（轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁勢(shì)產(chǎn)生）（波形系數(shù)） （2）

4、 直軸電樞磁勢(shì)產(chǎn)生的基波磁密幅值 （電樞磁場(chǎng)波形系數(shù)） （3） 交軸電樞磁勢(shì)產(chǎn)生的基波磁密幅值 （4） 將正弦波電樞磁勢(shì)折算為等效的勵(lì)磁繞組方波磁勢(shì)，折算前后的基波磁密幅值不變。 直軸交軸電樞磁勢(shì)折算系數(shù) （5） 根據(jù)查電機(jī)的空載特性曲線，可以得到產(chǎn)生的磁場(chǎng)在電樞繞組中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 28.4.2 凸極同步發(fā)電機(jī)的電勢(shì)方程式和相量圖 28.4.2.1 電勢(shì)方程式 凸極電機(jī)：不飽和： 飽和： 28.4.2.2.2凸極發(fā)電機(jī)電勢(shì)相量圖 ◇對(duì)于凸極電機(jī)來(lái)說(shuō)，需要首先將分解為和，然后才能根據(jù)方程式作出其電勢(shì)相量圖。由于與同方位，

5、與正交，只要找出的方位，就可以方便地將 分解為和。 ◇方程式兩邊同時(shí)加上-j(-)，即： 上式左邊的相量-j(-) 顯然與處于同一方位，而右邊的相量+j 可以很方便地求得，這樣就找到了的方位。參看圖b，凸極電機(jī)的相量圖可按下述步驟作出。 ① 在水平方位作出相量，錯(cuò)開(kāi)j角作出 ； ② 在的尾端，加上相量j ，它超前于90電角度，經(jīng)過(guò)首端和j 尾端的直線就確定了 的方位，也即確定了q軸，與q軸正交的方位即為d軸； ③ 將在正交分解為和； ④即可作出。 　電勢(shì)相量圖很直觀地顯示了同步電機(jī)各個(gè)相量之間的數(shù)值關(guān)系和相位關(guān)系，對(duì)于分析和計(jì)算同步電機(jī)的許多問(wèn)題有較大的幫助作用。

6、 對(duì)于凸極電機(jī)來(lái)說(shuō)， 28.5 同步發(fā)電機(jī)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行特性 28.5.1 外特性U=f（I） 當(dāng)n=nN，If=constant, cosψ=constant,U=f(I) (1)在感性負(fù)載和純電阻負(fù)載情況下，電樞反應(yīng)有去磁作用，空載電勢(shì)。定子電阻和漏抗引起電壓下降，外特性是一條下降的曲線。 電機(jī)需要補(bǔ)償較大的勵(lì)磁電流，稱其過(guò)勵(lì)狀態(tài)。 （2）容性負(fù)載時(shí)，電樞反應(yīng)是助磁的，外特性上升。電機(jī)需要減小勵(lì)磁電流（與額定勵(lì)磁電流比較），稱其欠勵(lì)狀態(tài) （3）從外特性求同步發(fā)電機(jī)的電壓變化率（亦稱為調(diào)整率） 電機(jī)額定運(yùn)行時(shí)，空載勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)與額

7、定電壓差與額定電壓的比值。一般凸極電機(jī)18~30%，隱極電機(jī)30~48%（感性負(fù)載） 28.5.2調(diào)整特性if=f（I） 它與外特性相反，感性和純阻性負(fù)載，轉(zhuǎn)子電流隨著負(fù)載電流增加而增加（因?yàn)殡姌蟹磻?yīng)去磁作用，需要增加補(bǔ)償?shù)膭?lì)磁電流）；容性負(fù)載時(shí)則電樞反應(yīng)的助磁作用要減小勵(lì)磁電流。 當(dāng)n=nN，U=constant, cosψ=constant,If=f(I) 28.6 同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行 28.6.1 同步發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)條件和方法 28.6.1.1 同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn) ①提高了供電的可靠性，一臺(tái)電機(jī)發(fā)生故障或定期檢修不會(huì)引起停電事故。 ②提高了供電的經(jīng)濟(jì)性和靈

8、活性，例如水電廠與火電廠并聯(lián)時(shí)，在枯水期和旺水期，兩種電廠可以調(diào)配發(fā)電，使得水資源得到合理使用。在用電高峰期和低谷期，可以靈活地決定投入電網(wǎng)的發(fā)電機(jī)數(shù)量，提高了發(fā)電效率和供電靈活性。 ③提高了供電質(zhì)量，電網(wǎng)的容量巨大(相對(duì)于單臺(tái)發(fā)電機(jī)或者個(gè)別負(fù)載可視為無(wú)窮大)，單臺(tái)發(fā)電機(jī)的投入與停機(jī)，個(gè)別負(fù)載的變化，對(duì)電網(wǎng)的影響甚微，衡量供電質(zhì)量的電壓和頻率可視為恒定不變的常數(shù)。 電網(wǎng)對(duì)單臺(tái)發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō)可視為無(wú)窮大電網(wǎng)或無(wú)窮大匯流排。同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)到電網(wǎng)后，它的運(yùn)行情況要受到電網(wǎng)的制約，也就是說(shuō)它的電壓、頻率要和電網(wǎng)一致而不能單獨(dú)變化。 28.6.1.2無(wú)限大電網(wǎng)概念 系統(tǒng)的電壓和頻率可以看作是不變的，相

9、當(dāng)于內(nèi)阻抗等于零的橫頻、恒壓電源 28.6.1.3 并聯(lián)投入方法 把同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)至電網(wǎng)的過(guò)程稱為投入并聯(lián)，或稱為并列、并車(chē)、整步。在并車(chē)時(shí)必須避免產(chǎn)生巨大的沖擊電流，以防止同步發(fā)電機(jī)受到損壞、電網(wǎng)遭受干擾。并車(chē)前必須檢查發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)是否適合以下條件： ① 雙方應(yīng)有一致的相序； ② 雙方應(yīng)有相等的電壓； ③ 雙方應(yīng)有同樣或者十分接近的頻率和相位。 若以上條件中的任何一個(gè)不滿足則在開(kāi)關(guān)K的兩端，會(huì)出現(xiàn)差額電壓 ，如果閉合K，在發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)組成的回路中必然會(huì)出現(xiàn)瞬態(tài)沖擊電流。上述條件中，除相序一致是絕對(duì)條件外，其它條件都是相對(duì)的，因?yàn)橥ǔｋ姍C(jī)可以承受一些小的沖擊電流。

10、 并車(chē)的準(zhǔn)備工作是檢查并車(chē)條件和確定合閘時(shí)刻。通常用電壓表測(cè)量電網(wǎng)電壓 ，并調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流使得發(fā)電機(jī)的輸出電壓U=U1。再借助同步指示器檢查并調(diào)整頻率和相位以確定合閘時(shí)刻。 28.6.1.4 并聯(lián)投入方法 自整步法：在相序一致的情況下將勵(lì)磁繞組通過(guò)適當(dāng)?shù)碾娮瓒探樱儆迷瓌?dòng)機(jī)把發(fā)電機(jī)拖動(dòng)到接近同步速(相差2~5％)，在沒(méi)有接通勵(lì)磁電流的情況下將發(fā)電機(jī)接入電網(wǎng)，再接通勵(lì)磁并調(diào)節(jié)勵(lì)磁強(qiáng)弱，依靠定子磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)之間的電磁轉(zhuǎn)矩將轉(zhuǎn)子拉入同步轉(zhuǎn)速，并車(chē)過(guò)程即告結(jié)束。需要注意的是，勵(lì)磁繞組必須通過(guò)一限流電阻短接，因?yàn)橹苯娱_(kāi)路，將在其中感應(yīng)出危險(xiǎn)的高壓；直接短路，將在定、轉(zhuǎn)子繞組間產(chǎn)生很大的沖擊電流。自同步法的優(yōu)點(diǎn)是：操作簡(jiǎn)單，方便快捷；缺點(diǎn)是：合閘時(shí)有沖擊電流。 5頁(yè)