6第六章 同步电机复习

§6.6.2 不对称稳态短路
一、单相对中点短路 1. 端点方程式（不对称量表示）： 端点方程式（不对称量表示）：
ɺ UA = 0 ɺ =I =0 ɺ I
B C
§6.6.2 不对称稳态短路
二、两相相间短路 1. 端点方程（不对称量表示）： 端点方程（不对称量表示）：
ɺ IA = 0 ɺ ɺ I = −I
§6.3 同步发电机的运行特性
四、外特性 1. 定义 当n=nN，If=常数，cosφ=常数时， U=f(I) 2. 外特性曲线 3. 充电容量Pc=3UNφIc=3UNφUNφ/Xd 汽发：0.46~0.88pu，水发：0.9pu 4. 电压调整率
§6.3 同步发电机的运行特性
四、调整特性 1. 定义 当n=nN，U=常数， cosφ=常数时， If=f(I) 2. 调整特性曲线
§6.4.4 有功调节与静态稳定
二、静态稳定 1. 当发电机受到小扰动时，会偏离 当发电机受到小扰动时， 原来的运行状态， 原来的运行状态，若在扰动消失后 发电机能自行回复到原来的运行状 态稳定运行，则称发电机是静态稳 态稳定运行，则称发电机是静态稳 定的，否则就是非静态稳定的。 否则就是非静态稳定的 非静态稳定 2. 静态稳定判据：dPem/dθ>0。 静态稳定判据： 。
§6.3 同步发电机的运行特性
六、电压调整率与额定励磁电流的求法 1. 不饱和时在已知参数的条件下不难求 得。 2. 饱和时的求法 2.1 凸极同步发电机 2.2 隐极同步发电机 工程上不管凸极还是隐极采用保梯图 来求的较多。 七、稳态参数的测定
§6.4.0 并联运行
一、优点 1. 提高供电的可靠性； 提高供电的可靠性； 2. 提高供电的经济性； 提高供电的经济性； 3. 提高电能 的质量（主要是 和f）. 的质量（主要是U和 ）
§6.3 同步发电机的运行特性
五、短路比 1. 定义 Ik 0 kc = IN
= =
I f 0 (U 0 = U N ) I fk ( I k = I N ) kµ X
* d （不饱和）
§6.3 同步发电机的运行特性
五、短路比 2. 短路比大小对电机的影响 短路比小，同步电抗值大，负载变化 时电压变化大，并联运行的稳定性较差， 造价较低； 短路比大，则同步电抗值小，负载变 化时电压变化小，并联运行的稳定性较 好，造价较高。 一般要求汽发小些（0.4~1.0），水发 稍大些（0.8~1.0）。
一点体会 常规解题、分析题目以以下公式做基础： 常规解题、分析题目以以下公式做基础： E0=U+IRa+jIXt; P2=mUIcosφ; Pem=mE0U sin θ/Xt; P2≈Pem If∝E0 调节输入功率可调有功， 调节输入功率可调有功，无功不变 调节励磁电流可调无功， 调节励磁电流可调无功，有功不变
§6.6.0 同步发电机的不对称运行 一、原因 1. 相负荷不平衡（如单相负载）； 相负荷不平衡（如单相负载）； 2. 发生不对称故障（如单相或两相 发生不对称故障（ 短路）。 短路）。
§6.6.0 同步发电机的不对称运行 二、影响 1. 对发电机本身 对发电机本身——损耗增加、效 损耗增加、 损耗增加 率降低、温升升高； 率降低、温升升高； 2. 对同网的电动机与变压器也会产 生不良影响； 生不良影响； 3. 甚至会影响通信等。 甚至会影响通信等。
§6.4.2 功率与转矩平衡方程
一、功率平衡方程 P1-（pmec+pFe+pad)=Pem （ P2=Pem-pcu1 P2=mUIcosφ ；pcu1 =mI2Ra
§6.4.2 功率与转矩平衡方程
一、功率平衡方程
对隐极机有
Pem =m E0Icos Ψ
对凸极机有
Pem =m E0Icos Ψ –mIdIq (Xd-Xq) 二、转矩平衡方程 T1-（Tmec+TFe+Tad)=Tem （
§6.6.0 同步发电机的不对称运行 三、国家标准GB755-87规定 国家标准 规定 对普通同步电机（ 对普通同步电机（采用导体内 部冷却方式除外）， ），若各相电流 部冷却方式除外），若各相电流 均不超过额定值， 均不超过额定值，则其负序分量 不超过额定电流的8%（ 不超过额定电流的 （凸极发 电机） 电机）或10%（隐极机和凸极电 （ 动机） 可允许长期运行。 动机）时，可允许长期运行。
端电压与有功一定时的发电机相量图
§6.5.2 同步电动机的无功调 节
一、无功功率的调节 若保持励磁不变，负载发生改变， 若保持励磁不变，负载发生改变， 则无功会发生改变， 则无功会发生改变，功率因数特性 可以反映其规律。 可以反映其规律。 二、V形曲线 形曲线 若保持有功不变调励磁， 若保持有功不变调励磁，则无 功会得到调节，可以改变大小与性 功会得到调节， 形曲线反映这种调节。 质。 V形曲线反映这种调节。 形曲线反映这种调节
§6.2 同步电机的运行原理
三、隐极同步发电机的负载运行 2. 不考虑饱和时 2.3 相量方程式、相量图和等效电路
类似地有 类似地有Eσ ∝ Φσ ∝ Fσ ∝ I ɺ ɺ E = − jIX X ——电枢漏电抗
σ σ σ
ɺ ɺ ɺ ɺ ɺ ∴ E0 = U + IRa + jIX a + jIX σ ɺ ɺ ɺ = U + IR + jIX
B
C
ɺ ɺ UB = UC
§6.6.2 不对称稳态短路
三、两相对中点短路 2. 端点方程式（对称量表示）： 端点方程式（对称量表示）：
ɺ+ + I − + I 0 = 0 I A ɺA ɺA ɺ + =U− =U0 ɺ ɺ U
A A A
§6.6.2 不对称稳态短路
四、不同稳定短路情况的比较: 不同稳定短路情况的比较
a t
X t = X a + X σ X t ——同步电抗
时—空矢量图和等效电路
§6.2 同步电机的运行原理
四、凸极同步发电机的负载运行 1. 不考虑饱和时 1.1 电磁关系
§6.2 同步电机的运行原理
四、凸极同步发电机的负载运行 1. 不考虑饱和时 1.2 基本方程式、相量图
ɺ ɺ ɺ ɺ ɺ E0 = U + IRa + jI d X d +jI q X q X d = X ad + X σ X q = X aq + X σ 直轴同步电抗 交轴同步电抗
§6.4.3 功角特性
一、功角特性 1. 对凸极机有 Pem=mE0U sin θ/Xd +0.5mU2 sin 2θ[(1/Xq)-(1/Xd)] 对隐极机有
Pem=mE0U sin θ/Xt
§6.4.3 功角特性
一、功角特性 2. 基本电磁功率与附加电磁功率
基本电磁功率： 基本电磁功率：mE0U sin θ/Xd 附加电磁功率： 附加电磁功率： 0.5mU2 sin 2θ[(1/Xq)-(1/Xd)]
不饱和时的相量图
§6.2 同步电机的运行原理
四、凸极同步发电机的负载运行 1. 不考虑饱和时 1.3 具体用法
ψ = arctan
IX q + Usinϕ IRa + Ucosϕ
§6.3 同步发电机的运行特性
一、空载特性 1. 定义 当n=nN，I=0时， U0=f(If) 2. 空载特性曲线 3. 测量与校正
§6.3 同步发电机的运行特性
二、短路特性 1. 定义 当n=nN，U=0时， Ik=f(If) 2. 短路特性曲线 3. 为什么是一直线？ 4. 如何求d轴不饱和 同步电抗？
§6.3 同步发电机的运行特性
三、零功率因数负载特性 1. 负载特性定义 当n=nN，I=常数，cosφ=常数时， U=f(If) 2. 零功率因数负载特性曲线 3. 特性三角形与理想的零功率因数特性 曲线 4. 保梯三角形、保梯电抗Xp与d轴饱和同 步电抗的求取
§6.4.0 并联运行
二、无穷大电网 1. SS→∞ 2. ZS →0 3. US = C 4. fS= C
§6.4.1 投入并联的条件与方法
一、条件
1.电压波形相同 电压波形相同 2. 频率相同 3. 电压大小相同 4. 相位相同 5. 相序相同
§6.4.1 投入并联的条件与方法
一、条件——不满足时的影响 条件——不满足时的影响 —— 电机和电网之间有环流，定子绕组端部受力变形。 1、电机和电网之间有环流，定子绕组端部受力变形。 产生拍振电流和电压，引起电机内功率振荡。 2、产生拍振电流和电压，引起电机内功率振荡。 电机和电网之间有高次谐波环流，增加损耗， 3、电机和电网之间有高次谐波环流，增加损耗，温度 升高，效率降低。 升高，效率降低。 4、电网和电机之间存在巨大的电位差而产生无法消除 的环流，危害电机安全运行。 的环流，危害电机安全运行。 二、方法 1. 准同期法 2. 自同期法
I k1 : I k2 : I k3 ≈ 3: 3 :1
3. 交轴电枢反应是能量转换所必 须的。 须的。
§6.4.4 有功调节与静态稳定
一、有功功率调节 1. 增加原动机输入功率，则可以 增加原动机输入功率， 使得电机的功率角发生变化， 使得电机的功率角发生变化， 从而达到调节发电机输出功率 的目的。 的目的。 2. 但是由于电磁功率有一最大值， 但是由于电磁功率有一最大值， 因此调节必须在一定范围内进 否则可能失去同步。 行，否则可能失去同步。
§6.4.4 有功调节与静态稳定
二、静态稳定 3. 静态稳定区域： 静态稳定区域： 隐极机： ° 隐极机：0°≤θ ＜90 ° 凸极机： ° 凸极机：0°≤θ ＜ θm θm ＜90 °，具体多少要 计算确定。 计算确定。
§6.4.4 有功调节与静态稳定
二、静态稳定 4. 比整步功率与比整步转矩： 比整步功率与比整步转矩： Psyn=dPem过载能力）： kM=Pemmax/PN