第14章 同步发电机的运行特性
2.同步发电机的短路特性
短路特性： n=n1 ， U=0 （定子绕组三相短路）时，定子短 路电流Ik 与励磁电流 if 的关系Ik=f(if)。 短路特性分析
Ik
短路 特性
A
A
A A 励磁 电枢
o
Hale Waihona Puke arctanU sin IX q U cos IR
U 0
if
短路特性的测定
1 K c k Xd
短路比Kc对同步电机性能和成本的影响： △U小，并联运行时稳定性好；
当Kc大时，Xd小
气隙大，造价高，经济性差。 △U大，并联运行时稳定性差；
当Kc小时，Xd大
气隙小，造价低，经济性好。
14-2 同步发电机零功率因数负载特性 及普梯尔电抗的测定
负载特性：当n=n1，cos =常数且I=常数时，U=f(if)。
气隙线
不饱和时的励磁电流ifs之比，用k
表示，即
UN
空载特性
k
if 0 i fs
一般， k =1.1~1.25。
o
i fs i f 0
if
同步发电机的标准空载特性
if
U0 E0
0.5 0.58
1.0 1.0
1.5 1.21
2.0 1.33
2.5 1.40
3.0 1.46
3.5 1.51
I I q I max
U U min
I
U min 交轴同步电抗 X q I max
转差试验时的电枢端电压 和电枢电流波形
注意：由于外加电压 U 很低，磁路不饱和，所以转差法测 得的Xd、Xq均为不饱和值。
2.取出转子法 1）方法： 试验接线同转差法，取出同步电机的转子，定
子绕组外施三相对称低电压（U=6%15%UN），控制电枢 电流不超过额定值，测量电枢电压 U 、电枢电流 I 和输入功 率P(均为一相数值)。 •每相阻抗 •每相电阻 •每相电抗
载电动势E0与励磁电流if之间的 关系，即E0=f(if)。
E0
空载特性的测定：定子绕组开 路，用原动机把同步发电机拖动 到同步转速，改变励磁电流 if ， 并记取相应的电枢端电压U0，可 得空载特性曲线。
校正曲线
bo
if
磁路的饱和因数：当 E0=UN 时， E0 磁路饱和时的励磁电流 if0 和磁路
第十四章 同步发电机的运行特性
14-1 同步发电机的空载特性、短路特性和同步
电抗的测定
14-2 同步发电机零功率因数负载特性及普梯尔
电抗的测定
14-3 同步发电机的外特性和调整特性
14-4 转差法和取出转子法求参数
第十四章 同步发电机的运行特性
基本要求：
1.了解同步发电机的空载特性、短路特性、零功率因数负载 特性的定义及各特性曲线的特点
arctan
Xq R
R X q
90
短路运行时，电枢反应为直轴去磁电枢反应。
F F F f1 a
F Ff 1 Fa
0 U
Xs
E 0
U I (R jX ) E s R
E 很小
jI X E k s
F a
F
U Z I
P R 2 I
X Z R2
2
2）原理：
E E 0 E 0 a
I R jX 0 U s
U R jX s I
特点：实测值大于实际值—电抗中包含没有转子情况下的 电枢反应电抗Xt。 可采用计算法或探测线圈法求出Xt，则
2.掌握利用空载特性、短路特性测量同步电抗的方法
3.掌握利用空载特性、零功率因数负载特性测量定子漏电抗 的方法 4.了解同步发电机的外特性和调整特性 5.了解低转差法测量同步电抗的原理和方法
14-1 同步发电机的空载特性、短路特性 和同步电抗的测定
1.同步发电机空载特性曲线的测定 空载特性：在同步转速下，空
cos=常数时，if =f(I)。
O
if
IN
cos=0.8
I
cos=1 cos( )=0.8
o
I
14-4 转差法和取出转子法求参数
1.用转差法试验测同步电机的同步电抗
交 流 电 源 降 压 变 压 器
A V
n1
n
1）方法：由原动机将凸极同步电机拖动至接近同步转速
（s<1％），转子励磁绕组开路，在定子端子上外施额定频 率的相序与转子转向一致的对称三相低电压，测量定子电 压U、定子电流I 。
X s X Xt
当n=n1，if =常数且cos=常数时，
jIX s
IR
jIX a E E
0
U
Ff1 不变 if 不变 Fa，电枢反应 I 的助磁作用增强
F
E
U
I
cos()=0.8
IZs
•容性负载且0时, 由于电枢反应的助磁作用，及容性电 流引起的漏阻抗压降，随电枢电流I的增大，电枢端电压U 是上升的。
jI X E 0 k d
I , I d k
0 I q
F F ad
jI X jI X E 0 d d q q
X jI k d
直轴同步电抗
I k
F f1
X d (不饱和值)
E0 Ik
X d (不饱和值）
E0 Ik
3）短路比
短路比：同步发电机在空载额定电压所对应的励磁电流 if0 励磁下，三相稳态短路时的短路电流IkN与额定电流IN之比， 用Kc表示，
2 ）电压调整率： 保持额定运行时
的励磁电流 ifN 和转速 nN 不变，对应 的发电机空载电动势 E0 和额定电压 UN之差与额定电压的比值，即
U
E0 UN
if = ifN，cos= cosN
E0 U N U 100% UN
2.同步发电机的调整特性
调整特性：当 n=n1 ， U= 常数且
lm：补偿漏电抗压降作用所需
增加的磁动势。
特性三角形kmn
E0 U
E
空载特性
k
q
F
mn kad Fad I km IX s I
I不变时，kmn 不变
U
l
m IX s
kad Fad
n
零功率 因数特性
o
m
Ff
Ff , i f
结论：在零功率因数负载特性与空载特性之间相差一个特性 三角形 kmn ，其垂直边为定子漏电抗压降，其水平边为与
电枢反应等效的励磁磁动势。
2.由空载和零功率因数特性测定定子漏电抗
作图法求定子漏电抗Xs:
在零功率因数负载特性 上任取一点n（一般取额定 电压点），作 on on ；
E0 U
气隙线
空载特性
k
o m n
零功率 因数特性
过 o 作气隙线的平行线， 交空载特性于k点；
连接kn，过 k点作on的 垂线，交 on 于 m 点，得特 性三角形 kmn ；
此时同步电抗最大为Xd ，有
I I d Imin
直轴同步电抗
U U max
U max Xd I min
•电枢磁场轴线与转子交轴重合
d轴
q轴
2U L min
d轴
I ，I 0 I q d
jI X U q q
2U L max
2I L max
2I L min
U
此时同步电抗最小为Xq，有
X p Xs
试验曲线 零功率 因数特性
o
kad Fad
n
Ff , i f
Ff
Ff
原因：零功率因数负载时，主极漏磁通较大，磁极饱和程度 较空载时高，因此同样的气隙合成磁动势产生的气隙磁通和 气隙电动势时较空载时略有减小。
14-3 同步发电机的外特性和调整特性
1.同步发电机的外特性
1）外特性：n=n1，if =常数且cos=常数时，U=f(I)。
2）原理：
i f 0，E0 0
R0
2U L max
d轴
q轴
2U L min
d轴
jI X jI X U d d q q
U
2I L max
•电枢磁场轴线与转子直轴重合
2I L min
I
I ，I 0 I d q
jI X U d d
转差试验时的电枢端电压 和电枢电流波形
I kN Kc IN
I kN i f 0 i f 0 i fs Kc I N i fk i fs i fk
UN 1 UN k k k Ek Xd IN Xd
E0 Ek
气隙线
空载 特性 短路 特性
UN
IN I kN
o
i fs i f 0 i fk
if
产生额定短路 电流的励磁电流
当n=n1，if =常数且cos=常数时，
if 不变 I
E 0
jIX a
E
jIX s
IR
U
Ff1 不变
Fa，电枢反应 的去磁作用增强 F
cos=0.8
I
E U IZs
•在感性负载或纯电阻性负载时，由于电枢反应的去磁作用， 及感性电流引起的漏阻抗压降，随电枢电流I的增大，电枢端 电压U是下降的。
E
很小
磁路不饱和
F f1
jIk X s
I k
F E I k
Fa Ik
Ff 1 F Fa Ik
同步发电机基本工作原理及运行特性
同步发电机基本工作原理及运行特性一、基本工作原理及结构同步发电机是利用电磁感应原理，将机械能转变为电能的装置。
所谓电磁感应就是导体切割磁力线的能产生感应电势，将导体连接成闭合回路，就有电流通过的现象。
导体镶嵌在铁芯的槽里，铁芯是固定不动的称为定于（静子）。
磁极是转动的，称为转子。
它是由励磁绕组和铁芯组成的。
励磁绕组通过滑环与外部励磁回路相连，定子和转子是发电机的基本组成部分。
那么，三相交流电是如何产生的呢？直流电通入转子绕组后，就产生了稳恒的磁场，沿定于铁芯内圆，每相隔120度，分别安放三相绕组A－X、B－Y、C－Z。
当转子被汽轮机拖动以3000r/min旋转时，定子绕组便切割磁力线，产生感应电势，感应电势的方向可由右手定则来确定。
由于转子产生的磁场是旋转磁场，所以定子绕组切割磁力线的方向不断变化，在其中感应的电势方向就不断变化，因而形成交变电势即交流电势。
交流电势的额定频率为f，它决定于发电机的极对数P和转速n，其计算公式为:f=np/60HZ，我国规定交流电的频率为50HZ。
即：p=1，n=3000r/min交流电势的相位关系：转子以3000r/min的转速不停地旋转A、B、C三相绕组先后切割转子磁场的磁力线，所以三相绕组中电势的相位是不同的，因为定子绕组在安放时，空间角度相差120°相序为A－B－C。
何为同步呢？当发电机并列带负荷后，三相绕组中的定子电流（电枢电流）将合成一个旋转磁场，交流磁场与转子同速度，同方向旋转，这就是同步。
二、同步发电机的运行特性同步发电机的运行特性，一般是指发电机的空载特性、短路特性、负载特性、外特性和调整特性等五种。
其中，外特性和调整特性是主要的运行特性，根据这些特性，运行人员可以判断发电机的运行状态是否正常，以便及时调整，保证高质量安全发电。
而空载特性、短路特性、负载特性则是检验发电机基本性能的特性，用于测量，计算发电机的各项基本参数。
1、外特性所谓外特性，就是励磁电流、转速、功率因数为常数的条件下，负荷变化时发电机端电压U的变化曲线。
电机学 第14章 同步发电机的运行特性
E 0 jIk X d
Id Ik, Iq 0
E0jIdXdjIqXq jIk X d
F ad F
Ik
直轴同步电抗
F f1
Xd (不饱和值)
E0 Ik
X d (不饱和值）
E0 Ik
第11页，共40页。
例14-1 有一台三相水轮发电机，星形联结，SN=7500kVA，UN=10.5kV，cosN (滞后) ，空载、短路试验数据如下： （1）空载特性（E0为线电动势）
100
150
200
250
E0 / V 3460
6300
7250
7870
8370
Ik /A
180
360
540
720
900
解：当励磁电流if =250A时，由气隙线可查得空载线电动势为
E0
if i f
E 0
25034608398(V) 103
由短路特性可查得，当if =250A时，短路电流为
Xd 的不饱和值为
电机学 第14章 同步发电机的运 行特性
第1页，共40页。
第十四章 同步发电机的运行特性
基本要求： 同步发电机的空载特性、短路特性、零功率因数负载特性的定义及各特性曲线的特点 空载特性、短路特性测量同步电抗的方法 空载特性、零功率因数负载特性测量定子漏电抗的方法
同步发电机的外特性和调整特性
第2页，共40页。
Ff
Ff
原因：零功率因数负载时，主极漏磁通较大，磁极饱和程度较空载时高，主磁路的磁阻变大，因此同样的气隙合成磁动势 产生的气隙磁通和气隙电动势时较空载时略有减小。
第24页，共40页。
14-3 同步发电机的外特性和调整特性
实验四 三相同步发电机的运行特性
实验四三相同步发电机的运行特
性
实验四：三相同步发电机的运行特性
三相同步发电机是一种常用的大功率电机，它具有较好的效率、可靠性和低成本。
在实验四中，将对三相同步发电机的运行特性进行详细的说明。
首先，要弄清楚三相同步发电机的工作原理。
三相同步发电机是通过三个单相电磁激励来产生同步旋转磁场的。
三个单相电磁激励的电流分别以120度的相位差来传递，这样就形成了一个永久磁场，在这个永久磁场中，三相交流电的同步旋转磁场，能够对发电机的转子产生相应的力，使发电机的转子沿着永久磁场的方向旋转。
其次，要了解三相同步发电机的主要运行特性。
三相同步发电机的运行特性有以下几点：
1. 功率因数：三相同步发电机的功率因数取决于负载的阻抗值，随着负载阻抗的变化，功率因数也会发生变化。
2. 电流平衡：当三相同步发电机处于空载状态时，三相电流应保持平衡，即三相电流之间的相位关系应始终保持120度。
3. 调速特性：三相同步发电机的调速特性取决于供电电压，当供电电压改变时，发电机的转速也会随之改变。
4. 效率：三相同步发电机的效率高，其输出功率大于输入功率，且随着负载的增加而逐渐降低。
5. 启动特性：三相同步发电机的启动特性要求电流不能过大，否则可能会对转子、绕组等部件造成损坏。
最后，要注意三相同步发电机的安全性。
三相同步发电机的安全性要求要求电流不能过大，电压不能过高，否则可能会对电机产生过大的力，从而导致发电机的损坏。
同步发电机的稳态运行特性及
同步发电机在稳态运行时存在功率极限和稳定极限，这些极限决定了发电机的运 行范围和稳定性。
详细描述
功率极限包括额定功率和最大允许功率，分别表示发电机在正常工作条件下的输 出能力和承受的最大功率。稳定极限则表示发电机在受到扰动后恢复稳态运行的 能力。
同步发电机的运行状态与调整范围
总结词
同步发电机的运行状态可分为正常运行状态、异常运行状态 和停机状态，每种状态都有相应的调整范围。
详细描述
正常运行状态下，发电机根据负载需求在一定范围内调整输 出功率和电压。异常运行状态下，发电机可能需要采取措施 来恢复稳定或避免损坏。停机状态下，发电机停止运行并进 行维护检查。
03
CHAPTER
同步发电机的稳态运行分析
同步发电机的有功功率与无功功率调节
有功功率调节
有功功率的调节主要通过原动机输入 功率的改变来实现，包括对汽轮机或 水轮机的控制。调节有功功率可以稳 定电网频率，满足系统负荷需求。
大型火力发电厂通常配备多台同步发电机组，以满足高峰用电需求和备用容量的需 求。
水力发电站中的应用
水力发电站利用水流驱动水轮机 带动同步发电机旋转，产生电能。
同步发电机在水力发电站中起到 将水能转化为电能的作用，同时
保持电力系统的稳定运行。
水力发电站通常在河流、水库等 水资源丰富的地区建设，以满足
当地及周边地区的用电需求。
当发电机向系统提供有功功率并吸收一定的无功功率时，称为滞相运行。滞相运行会导致发电机端电压下降，需 通过增加励磁电流来维持电压稳定。
同步发电机的调压与调频
调压
同步发电机的调压方式主要有两种，一是通过调节励磁电流改变机端电压；二是通过调 节原动机的输入功率改变频率，进而影响机端电压。调压的主要目的是维持发电机端电
电机第十四章同步发电机的运行特性
零功率因数负载特性的分析
什么是零功率数负载特性
零功率数负载特性是指转速为同步
速度，负载电流和功率因数为常数值时， 发电机的端电压与励磁电流之间的关系 曲线。
U f (I f )
注意：零功率数负载特性与 空载特性的区别 不同的负载电流和功率因 数有它对应的零功率数负载特 性。
U 0 E0
jI x E 0 c
E0 xc IK
U 0 E0
Ik
气隙线
E0
短路特性
Ik
0
If
( Ff ) I f
E0 xc IK
如果漏电抗 xS 已知：
E0 xc IK
xa xc xs
对于凸极发电机，短路时忽略电阻压降
I K 滞后 E0 900
I I d K
0 I q
空载特性
cos 1 cos 0.8 cos 0
0
If
不同功率因数时的负载特性
负载特性是恒电流特性，其中 最有意义的是 IN = 常数、 cos 0 的
零功率因数负载特性。
（二）零功率数负载特性的测试方式
1、试验时，把同步发电机拖动到同步转速。 2、电枢绕组接到可变的三相纯电感对称负
R
E a
E E
I
U
I R jI x 短路时： E K K S
忽略 R
jI x E K S
xa
E 0
xS
R
E a
E E
I K
E 0
xa
E 0
xS
E a
jI x E K S
E a
同步发电机的运行特性
同步发电机的运行特性同步发电机的运行特性有（空载特性、短路特性、负载特性）合称电机基本特性、（外特性和调整特性）主要是运行特性等五种。
外特性和调整特性是主要的运行特性，根据这些特性，可以判断发电机的运行状态是否正常，以便及时调整，保证高质量安全发电。
空载特性、短路特性和负载特性是检验发电机基本性能的特性，用于测量、计算发电机的各项基本参数一、发电机的空载特性（Eo与IL关系）所谓发电机空载运行是指发电机以额定转速运转，定子不带负荷时的运行。
此时，空载电势Eo与励磁电流IL之间的关系叫做空载特性。
当发电机处于空载运行状态，其端电压U就等于电势Eo,因此，端电压U与励磁电流的关系曲线就是空载特性。
如图所示空载特性曲线E0=f(I),做空载特性试验时，应维持发电机转速不变，逐渐增加励磁电流，直至端电压等于额定电压的130%时为止。
在增加励磁电流的过程中，读取励磁电流值及与其对应的端电压值，便可以得到空载特性的上升分支。
接着减小励磁电流，按上面方法读取数值；便得到下降分支，如图2-1-2（a）所示。
由于两曲线的平均，如图中虚线所示。
空载特性曲线是发电机的一条最基本的特曲线。
可用来求发电机的电压变化率、不饱和的同步电抗值等参数。
二、发电机的短路特性（定子绕组的稳态电流I与励磁电流Ii的关系曲线）所谓发电机的短路特性，系指发电机在额定转速下，定子绕组短路时，定子绕组的稳态电流I与励磁电流Ii的关系曲线。
如图2-1-3所示。
短路试验测得的短路特性曲线，不但可以用来求取同步发电机的重要参数饱和的同步电抗与短路比外，在发电厂中，常用它来判断励磁绕组有无匝间短路等故障。
显然，励磁绕组存在匝间短路时，因安匝数的减少，短路特性曲线是会降低的。
三、发电机的外特性（负荷与端电压）所谓发电机的外特性，就是指励磁电流、转速、功率因数为常数的条件下，变更定子负荷电流时，端电压U的变化曲线，即U=f(I)曲线。
在滞后的功率因数情况下cos(θ),当定子电流增加时，电压降落较大，就是由于此时电枢反应是去磁的。
电机学—同步电机的基本运行特性
➢ 空载时，
负载 I 增加， Fa´增加， 要保持 U＝U Nφ，必须增加 If
△AEF称为特性三角形，其中：
AE IX σ
AF If为等效励磁电流
➢ I 不变，
特性三角形不变
四、外特性及电压调整率
n=nN、If=常数、cos =常数时， U= f (I) 的关系曲线称为外特性。 电流 I 引起电压 U 变化的原因： 定子漏阻抗压降影响
六、 Xd、Xq 的低转差测试法
1）方法：将被测试同步发电机拖动到接近同步转速（转差率小于0.01
），将励磁绕组开路，在定子侧加额定频率的相序与转子转向一致的 三相对成低电压（0.02UN），测量定子电压、电流与励磁绕组电压。
2）原理：在If＝0时，E0=0 Ra≈0
电枢磁场轴线与
转子直轴重合 Iq＝0, Id＝ I
n≠n1
电枢磁场轴线与
转子交轴重合 Id＝0, Iq＝ I
不同时刻，Xd > Xq,
Id < Iq
Hale Waihona Puke 因为此时外加电压U 很小，磁路不饱和， 此法测得的Xd、Xq为不饱和值。
（不饱和值）
在图中，由任意Ifk
3. 短路比
空载额定电压所对应的励磁电流If0励磁下三相 稳态短路时的短路电流Ik0与额定电流IN之比。
➢ Kc是同步发电机一个重要的性能、经济指标
△U大，稳定性差
当Kc小时，ku小，Xd大
气隙小，造价低，经济性好
当气隙增加，Xd减小，Kc增加,电机性能变好，造价增高
B
率因素曲线于A'，取A'O'=AO
3）过O'作OB的平行线O'B'，
三角形A' B' C'为所求的特性三角形。
同步发电机的运行特性
U0 I
UN
IN IR
E0
3
E0
1
2
If0 IfN If
图 1-5 同步发电机的短路特性
利用空载特性和短路特性，从而可以确定同步电抗的不饱和值和短路 比。同步电抗：xd=E 0ˊ/ IR ˊ； 短路比：Kc= E 0ˊ/(IN*xd)=Ku/xd
短路比大，则同步电抗小，负载电流引起的端电压的波动幅度较小； 但短路电流则较大，且发电机的静态稳定极限就越高。
上升分支：在电压上升时记取对应的电压U0和励 磁电流If值。
下降分支：逐步减小励磁电流，记取对应的电压
U0 下降分支
U0 E0
U 上升分支
N
2 1
If
图 1-3同步发电机的空载特性曲线
If1 If0 If
图 1-4同步发电机的实用空载特性曲线 1-空载特性曲线 2-气隙线
发电机的空载特性曲线为上升和下降的两条分支
对于感性和纯阻性负载，为了补偿负载电流所产生的电枢反应去磁作 用，保持发电机端电压U不变，必须随负载电流I的增大相应地增大励增 电流If。因此图中调整特性曲线是上升的，如图中cos =0.8和cos =1的曲 线所示。
对于容性负载，为了抵消电枢反应的助磁作用，保持发电机端电压不 变，必须随负载电流的增加相应地减少励磁电流。因此图中调整特性曲 线是下降的，如图中cos（- ）=0.8的曲线所示。
在做试验时，我们从表计反应的电压、电流值，可以得到机组的空 载励磁电压和电流值，若此值超过常规数值，即可能是定子铁芯有 片间短路或转子绕组有匝同步发电机保持额定转速下，定子三 相绕组的出线端持续稳态短路时，定子相电流I（即 稳态短路电流）与励磁电流If的关系，即n=nN， U三=相0时短，路I=试f验(If)：。先将定子三相绕组的出线端短接， 维持额定转速不变，调节励磁电流If，使定子短路电 流I从零逐渐增加，直到短路电流等于 1.25倍的额定 电流为止。记取对应的I和If，做出短路特性I=f(If)， 如图1-5中直线2所示。
同步发电机的运行特性
同步发电机的运行特性1、同步发电机单机运行时，输入转矩和磁力电流保持不变，当有功负载（>）增加时，端电压U 下降，频率下降；当无功负载（>）增加时，端电压下降，频率f 不变。
2、同步发电机的短路比可借助于空载特性和短路特性两条特性曲线来求取。
3、同步发电机稳态短路时，空载电动势是用来平衡稳态短路电流在同步电抗上的压降而气隙电动来平衡稳态短路电流在漏抗上的压降。
4、影响同步电动机电压变化率的因素，有负载大小和性质和同步阻抗。
5、一台同步发电机带cos=0.8的阻感性负载运行，若定子电流减小，发电机端电压升高，为保持电压额定值不变，励磁电流要减小。
6、同步发电机带纯电阻负载时，从外特性曲线可知，若电枢电流增加，端电压会下降，其主要原因有内功率因数角>，仍有一部分直轴去磁电枢反应磁动势作用的结果。
7、测定同步发电机短路特性时，如果转速降低0.8nN时，测得的短路特性(A)。
（A）不变（B）提高0.8倍（C）降低0.8倍8、试比较同步发电机在空载（=）、短路实验（U=0, =）、满载（U=, =,cos=cos）三种情况下气隙磁通的大小。
（提示：用向量图分析）答：=短路实验时=满载时。
>>，所以9、简析同步发电机在短路特性曲线为什么是一条直线？、答：由=可知短路时气隙电动势直需用来平衡漏抗电压，因为很小，故很小，其所对应的漏磁通也很小，所以磁路不饱和。
故，又因为所以，两者为一直线关系。
10、为什么短路比是同步电抗的一个重要参数？、答：短路比直接影响惦记的制造成本和运行性能。
（1）大，成本高。
（2）大，小。
（3）大，小，大，稳定性高。
（4）大，短路电流大。
11、画出同步电动机各种性质负载时的外特性曲线。
12、写出同步发电机四条运行特性定义，并画出相应的曲线。
13、保持励磁电流不变，电枢电流，发电机转速恒定，试分析：①空载；②纯阻负载；③纯感负载；④纯容负载（设容抗大于发电机的同步电抗）时发电机端电压的大小？欲保持端电压为额定值，应如何调节？答：>>>以空载电压为基准（=），容性负载产生直轴助磁电枢反应，使端电压升高。
同步发电机运行特性及应用
Ik∝If，短路特性是直线。
Ik
小
E x
17-2 同步发电机的零功率因数负载特性
1、定义：同步发电机在n=nN下，带纯电感负载，
保持负载电流I为常量，测得的U=f(If)关系曲线称为
零功率因数负载特性。
E' 0
E0 U I Ra j I xt U j I xt j I xL j I xt
1、由空载和短路特性求的xd不饱和值
短路时磁路不饱和，且U=0，Ik =Id ，电动势方程为
.
.
.
E' k xd
.
xd
E
' 0
Ik
对于某一磁路电流If，从空载特性的气隙线上查
E
' 0
，从短路
特性上查Ik ，两者的比值即xd不饱和值。
2、同步发电机的短路比
短路比是指在空载产生额定电压的励磁电流If0下发生三相稳态
1
C' O'B' O"B"
2
A
INxσ B
O
CD K
I=IN
C" UN
If
(b)
图17-2b零功率因数负载特性分析
U=0，I=IN 时：
Fδ=Ff1-Fa
Ifa：空载时Fa=0，Ifa=0，带负载 后，电枢反应直轴去磁，If增大， 增大的数值即是Ifa。
特性三角形ΔABC：两个直角边AB和BC分别代表漏抗压降和电枢 反应去磁磁动势对应的励磁电流，其长度均正比于电枢电流。
(2)主磁极的漏磁通也要大些，主磁极铁心的饱
C"
和程度比空载时高，因而磁路的磁阻有所加大，
UN 因此，实际上在负载时的气隙合成磁动势与空