《同步发电机运行》课件.ppt
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第九章_同步发电机的运行教育课件
只有在事故情况下，当系统必须切除部分发电机 或线路时，为防止系统静态稳定破坏，保证连续
供电，才能容许发电机短时过负荷。
技术研究
发电机经高电阻接地后，发电机单相接地故障时可限制健全 相的过电压不超过2.6倍额定相电压；限制接地故障电流不 超过10~15A；为定子接地保护提供电源，便于测量；发生 单相接地时，总的故障电流不宜小于3A，以保证接地保护 不带时限立即跳闸。
技术研究
page22
8、发电机的冷却方式
定子/转子绕组/定子铁芯 全氢冷 水氢氢 水水空 水水氢 全水冷
补偿后的单相电流小于1A，可不跳闸停机，仅作用 于信号，提高供电的可靠性。
技术研究
page21
经高电阻接地方式
适用于200MW及以上的大机组。
具体装置是将电阻R经单相接地变压器T0（配电变压器或电 压互感器）接入中性点，电阻接在变压器的二次侧。接地变 压器的一次电压取发电机的额定电压，二次电压可取100V 或220V。接地变压器的型式以干式单相配电变压器为宜 。 部分引进机组采用直接接入数百欧姆的高电阻 。
定子电压降低5% 定子电压增加5% 定子电压低于95% 定子电压高于105%
定子电流增加5% 定子电流降低5% 定子电流不超过额定值的5% 发电机降低出力
端电压最高和最低限值为额定值的110%-90%
技术研究
page28
频率和功率因数不同于额定值时发电机运行
运行频率在±0.5HZ变化 频率高于额定值 频率低于额定值
运行状态 将高压断路器合上，即机组与主系统并列。
技术研究
page17
锦州发电机的冷启动规程
备用变向厂用电系统供电；
锅炉点火，汽轮机冲转，电液调速打到低转速档，在达到 500转/分前，每分钟增加100转，之后，在达到1000转/分时 检查机组的振动等情况，暖机半小时，在达到2800转前，每 分钟增加800转，迅速超过临界转速，在达到2800转/分后， 电液调速打到高速档，每分钟增加50转，在转速稳定后准备 同期并网。
《同步发电机原理》课件
05
同步发电机的发展趋势与展望
高效、环保的同步发电机研究
高效能
随着技术的不断进步，同步发电机在 效率和能效方面取得了显著提升，未 来研究将进一步探索提高发电效率的 方法，降低能源损失。
环保设计
为应对全球气候变化和环境问题，同 步发电机将更加注重环保设计，减少 对环境的影响，如采用低碳材料、减 少噪音和振动等。
智能化的同步发电机控制技术
自动化和远程控制
通过引入先进的传感器和控制技术，实现同步发电机的自动化和远程控制，提 高运行稳定性和可靠性。
智能诊断和维护
利用大数据和人工智能技术，实现同步发电机的智能诊断和维护，及时发现潜 在问题，降低维护成本。
同步发电机在新能源领域的应用前景
可再生能源整合
随着可再生能源（如风能、太阳能）的普及，同步发电机将作为重要的能源转换 和调节设备，实现可再生能源的有效整合和利用。
《同步发电机原理》ppt课件
目 录
• 同步发电机概述 • 同步发电机的工作原理 • 同步发电机的特性 • 同步发电机的控制与保护 • 同步发电机的发展趋势与展望
01
同步发电机概述
同步发电机的定义
同步发电机
一种将机械能转换为电能的旋转 电机，通过原动机（如汽轮机、 水轮机等）驱动转子旋转，从而 在定子中产生三相交流电。
短路保护
当发电机发生短路故障 时，快速切断电源以保
护发电机不受损坏。
过载保护
当发电机过载运行时， 及时切断电源或降低负 荷，防止发电机过热损
坏。
欠压保护
当发电机电压过低时， 自动切断电源以防止发
电机受损。
过压保护
当发电机电压过高时， 自动切断电源或降低励 磁电流，以防止发电机
《同步发电机》课件
备正常运行。
清洁保养
保持同步发电机的清洁 ，定期进行保养，如更 换润滑油、清洗空气过
滤器等。
故障处理
及时发现并处理同步发 电机运行中的故障，防
止设备损坏。
记录管理
建立并维护同步发电机 的运行记录，以便对设
备进行跟踪和管理。
04
同步发电机的故障诊断 与处理
同步发电机常见故障类型
机械故障
包括转子、定子、轴承等部件的故障 ，如转子不平衡、轴承磨损等。
03
对于热故障，可能需要 加强冷却系统或调整负 载以降低温度。
04
对于控制和保护系统故 障，可能需要修复或更 换失灵的调节器或保护 装置。
05
同步发电机的未来发展 与展望
同步发电机技术发展趋势
01
02
03
高效能化
随着技术的不断进步，同 步发电机在材料、设计和 制造方面将更加高效，提 高发电效率和降低能耗。
电气故障
包括定子绕组、转子绕组、励磁系统 等部分的故障，如匝间短路、励磁绕 组开路等。
热故障
由于发电机过热引起的故障，如定子 绕组过热、轴承过热等。
控制和保护系统故障
包括励磁调节器、控制系统等部分的 故障，如调节器失灵、保护装置误动 作等。
度监测
通过监测发电机的振动和声音，可以发现 机械和电气故障。
同步发电机的应用场景
水力发电
核能发电
利用水轮机带动同步发电机转动，将 水能转换为电能，广泛应用于水电站 。
利用核反应堆产生的热能驱动汽轮机 ，进而带动同步发电机转动，将核能 转换为电能，广泛应用于核电站。
火力发电
利用汽轮机带动同步发电机转动，将 热能转换为电能，广泛应用于火电站 。
清洁保养
保持同步发电机的清洁 ，定期进行保养，如更 换润滑油、清洗空气过
滤器等。
故障处理
及时发现并处理同步发 电机运行中的故障，防
止设备损坏。
记录管理
建立并维护同步发电机 的运行记录，以便对设
备进行跟踪和管理。
04
同步发电机的故障诊断 与处理
同步发电机常见故障类型
机械故障
包括转子、定子、轴承等部件的故障 ，如转子不平衡、轴承磨损等。
03
对于热故障，可能需要 加强冷却系统或调整负 载以降低温度。
04
对于控制和保护系统故 障，可能需要修复或更 换失灵的调节器或保护 装置。
05
同步发电机的未来发展 与展望
同步发电机技术发展趋势
01
02
03
高效能化
随着技术的不断进步，同 步发电机在材料、设计和 制造方面将更加高效，提 高发电效率和降低能耗。
电气故障
包括定子绕组、转子绕组、励磁系统 等部分的故障，如匝间短路、励磁绕 组开路等。
热故障
由于发电机过热引起的故障，如定子 绕组过热、轴承过热等。
控制和保护系统故障
包括励磁调节器、控制系统等部分的 故障，如调节器失灵、保护装置误动 作等。
度监测
通过监测发电机的振动和声音，可以发现 机械和电气故障。
同步发电机的应用场景
水力发电
核能发电
利用水轮机带动同步发电机转动，将 水能转换为电能，广泛应用于水电站 。
利用核反应堆产生的热能驱动汽轮机 ，进而带动同步发电机转动，将核能 转换为电能，广泛应用于核电站。
火力发电
利用汽轮机带动同步发电机转动，将 热能转换为电能，广泛应用于火电站 。
第十章 同步发电机的运行
3、运行频率不同于额定值时发电机的运行 （1）发电机频率的正常运行范围 目前，频率允许偏离额定值 允许保持额定出力不变。
0.5
Hz，发电机
（2）运行频率高于额定值的不利影响 ①转子的某些部件损坏； ②发电机的效率下降。
（3）运行频率低于额定值的不利影响 ①若频率降低，即转速下降，使发电机两端的风扇 鼓进的风量减少，发电机的冷却条件变坏，导致各部分 的温度升高。 ②为了维持额定电压不变，转速降低时，就需要增 加磁通，使铁心过度饱和，漏磁通的大量增加而引起发 电机局部过热。 ③频率降低，厂用电动机转速下降，使厂用机械出 力下降，危机电厂的安全稳定运行。 ④频率降低较多时，还可能引起汽轮机叶片损坏， 导致汽轮机严重故障。
e
时，能保持静态 dP e / d 0
时，则不能保持静态稳定运行。 dP / d 0
电气工程学院
School of Electrical Engineering
二、同步发电机的P-Q图和容许运行范围
在稳定条件下，发电机的允许运 行范围取决于下列4个条件： （1）发电机的额定容量，即由定 子发热决定的允许范围（圆弧 CD）。 （2）发电机的最大励磁电流，即 由转子发热决定的允许范围 （圆弧CB）。 （3）原动机输出的功率极限，即 由原动机额定功率决定的允许 范围（线段FD）。 （4）进相运行静态稳定极限，即 有10%安全储备的实际静态稳 定极限所决定的允许范围（曲 线FG）。
第二节
同步发电机的正常运行
的关系
一、稳定运行情况分析 1、输出功率 P e 与功角
Pe EqU xd sin
在U=常数时，若 为正值，电机作发电机运行， 向系统供给有功功率；若 为负值，电机作电动机运 行，吸收系统的有功功率。 2、发电机有功功率的调节过程及稳定运行区间
同步发电机的运行特性.ppt
之间的关系，E0 f (i f )
E0
下降 空载特性
上升
If
因E0正比于Φf，而励磁电流又正比于励磁磁势，
所以空载特性曲线与电机的磁化曲线在形状上完全相 同。空载特性主要有两个用处：
（1）空载特性可以反映出电机设计是否合理。如同前 面所分析的情况一样，额定电压应位于空载特性开始 弯曲的部分，这样才比较经济合理。
标幺值计算时的基值
定子侧 电压基值——额定相电压 电流基值——额定相电流 容量功率基值——电压基值*电流基值 阻抗基值——额定阻抗＝电压基值/电流基值
转子侧 转子电流基值——空载电势为额定相电压时的
激磁电流
1、同步发电机空载特性
同步发电机的空载、短路及零功率因数特性都是 同步发电机的基本特性，通过它们可以求出同步电 机的同步电抗及漏电抗，以确定同步发电机的其他 特性。 当同步发电机运行于n=n1,Ia=0时，即称为空载运 行。
同步发电机
直直流流电电动动机机的的起励动 磁电 调阻 节， 电阻， 同起起步动动发时时电打打机到到的最最励大小磁，，调运节行电时阻用
运来调行节时转打速到。最小
W
三
相
A
负
V
载
W
显然，此时我们通过改变励磁电流，则气隙中的 旋转磁通及电枢绕组中的感应电动势都会随之发生变 化。
1）空载特性：空载时不同励磁电流和产生空载电势
若忽略Ra, 则 E jIX
F Ff 1 Fa Ff 1 F Fa
而 if Ff 1
IK Ea a Fa
IK E F
磁路不饱和
I f IK
短路特性为一直线
.
.
三相短路时，由于 I k滞后于 E 090电角度，即
同步发电机讲解ppt课件
1。机座:防护 支承 密封 耐压 防爆 防振
2。定子铁心:轴向分段 径向通风 端部呈阶梯型 3。定子线圈水内冷:空心导体与实心导体组合而成
定子线圈水内冷 水路连接为并联单流水路 水电接头
4。定子端部的处理
6
卧式弹簧板隔振结构
有效隔离定子铁芯振 动传到定子机座和基 础上，避免产生共振
7
铁芯特点: 轴向分段,径向通风槽
9
已经完工的定子铁芯
10
定子线圈
11
定子线圈的槽内固定
12
定子线圈水电接头
13
定子线圈端部结构
14
定子线圈出线氢冷风路
15
转子结构特点
1。氢内冷转子，气隙取气径向斜流通风方式。 冷却均匀
2。转子设有滑移层，铜线防磨损垫条 适应调峰运行要求
3。转子端部设半阻尼绕组 提高负序能力
16
正在加工的转子
• 机组排氢时，降低气体压力至20-30KPa，降压速度不可太快，以免引起静 电。然后向机内引入CO2用以驱赶机内氢气。当CO2含显超过95％时，方可 引入压缩空气驱赶CO2，当气体混合物中空气含量达到95%,才可终止向发电 机内输送压缩空气。
27
置换空气流程
28
氢气系统冷却器
发电机氢冷系统的冷却 • 为闭式氢气循环系统，热氢通过发电机的
4 发电机机壳内最小氢气纯度
92
% 报警值
5 氢气总补充量保证值（在额定氢压下）
≤10 Nm3/24h
6 氢系统装置制造厂/国别
东电
7 氢系统装置型式
集装
8 氢系统装置尺寸（长×宽×高）
1080×1050 mm ×480
25
1. 对供给发电机的氢气要求 a.压力不高于3.2MPa, b.纯度不低于99.5%, c.露点温度≤-21℃，
2。定子铁心:轴向分段 径向通风 端部呈阶梯型 3。定子线圈水内冷:空心导体与实心导体组合而成
定子线圈水内冷 水路连接为并联单流水路 水电接头
4。定子端部的处理
6
卧式弹簧板隔振结构
有效隔离定子铁芯振 动传到定子机座和基 础上，避免产生共振
7
铁芯特点: 轴向分段,径向通风槽
9
已经完工的定子铁芯
10
定子线圈
11
定子线圈的槽内固定
12
定子线圈水电接头
13
定子线圈端部结构
14
定子线圈出线氢冷风路
15
转子结构特点
1。氢内冷转子，气隙取气径向斜流通风方式。 冷却均匀
2。转子设有滑移层，铜线防磨损垫条 适应调峰运行要求
3。转子端部设半阻尼绕组 提高负序能力
16
正在加工的转子
• 机组排氢时，降低气体压力至20-30KPa，降压速度不可太快，以免引起静 电。然后向机内引入CO2用以驱赶机内氢气。当CO2含显超过95％时，方可 引入压缩空气驱赶CO2，当气体混合物中空气含量达到95%,才可终止向发电 机内输送压缩空气。
27
置换空气流程
28
氢气系统冷却器
发电机氢冷系统的冷却 • 为闭式氢气循环系统，热氢通过发电机的
4 发电机机壳内最小氢气纯度
92
% 报警值
5 氢气总补充量保证值（在额定氢压下）
≤10 Nm3/24h
6 氢系统装置制造厂/国别
东电
7 氢系统装置型式
集装
8 氢系统装置尺寸（长×宽×高）
1080×1050 mm ×480
25
1. 对供给发电机的氢气要求 a.压力不高于3.2MPa, b.纯度不低于99.5%, c.露点温度≤-21℃，
第九章 同步发电机的运行
1．冷却介质不同于额定值时对额定容量的影响 允许负荷可随冷却介质温度变化而增减。但应符合定、转子
绕组温度不超过允许限值。 表9-2给出了不同冷却介质温度时发电机定子和转子电流允许倍数。
第一节 同步发电机的参数及其额定值
表9-2 不同冷却介质温度时发电机定子和转子电流允许倍数
0(℃)
20
30
I／IN
图9-2冷却介质变化时的允许出力
基本特性：冷却介质温度比额定值 每低1℃所能增加的电流倍数，较 之冷却介质比额定值每高1℃所应 降低的电流倍数小。
第一节 同步发电机的参数及其额定值
2．端电压不同于额定值时发电机的运行
发电机正常运行的端电压，允许在额定电压±5％范围内变动。 原则：保证输出功率不变！
第一节 同步发电机的参数及其额定值
三、大型同步发电机参数的特点和发展趋势
1.参数的特点
机组阻抗大 暂态电抗和次暂态电抗大（较同容量水轮发电机稍小） 同步发电机定子非周期电流衰减时间常数Ta较小 机械时间常数Tm随着单机容量的增大而减小
2.发展趋势
阻抗增大→短路电流减小 机械时间常数降低
对系统稳定带来很不利的影响。
第一节 同步发电机的参数及其额定值
四、阻抗增大和时间常数减小对电力系统运行的影响 1.在没有励磁控制(包括自动电压调节器)的情况下，阻抗增大，机械 时间常数减小，将使系统稳定性降低。
若Xd值越大，而Xs值相对较小(即线路不长)时静态稳定极限功率越小， 故阻抗增大，导致静态稳定储备降低。
第一节 同步发电机的参数及其额定值
第四节 同步发电机的特殊运行方式
2．端部漏磁的发热
定子绕组端部漏磁
发电机端部的漏磁
转子绕组端部漏磁
影响端部漏磁的因素 ①发电机的结构、型式、材料、短路比 ②定子电流的大小、功率因数的高低
绕组温度不超过允许限值。 表9-2给出了不同冷却介质温度时发电机定子和转子电流允许倍数。
第一节 同步发电机的参数及其额定值
表9-2 不同冷却介质温度时发电机定子和转子电流允许倍数
0(℃)
20
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I／IN
图9-2冷却介质变化时的允许出力
基本特性：冷却介质温度比额定值 每低1℃所能增加的电流倍数，较 之冷却介质比额定值每高1℃所应 降低的电流倍数小。
第一节 同步发电机的参数及其额定值
2．端电压不同于额定值时发电机的运行
发电机正常运行的端电压，允许在额定电压±5％范围内变动。 原则：保证输出功率不变！
第一节 同步发电机的参数及其额定值
三、大型同步发电机参数的特点和发展趋势
1.参数的特点
机组阻抗大 暂态电抗和次暂态电抗大（较同容量水轮发电机稍小） 同步发电机定子非周期电流衰减时间常数Ta较小 机械时间常数Tm随着单机容量的增大而减小
2.发展趋势
阻抗增大→短路电流减小 机械时间常数降低
对系统稳定带来很不利的影响。
第一节 同步发电机的参数及其额定值
四、阻抗增大和时间常数减小对电力系统运行的影响 1.在没有励磁控制(包括自动电压调节器)的情况下，阻抗增大，机械 时间常数减小，将使系统稳定性降低。
若Xd值越大，而Xs值相对较小(即线路不长)时静态稳定极限功率越小， 故阻抗增大，导致静态稳定储备降低。
第一节 同步发电机的参数及其额定值
第四节 同步发电机的特殊运行方式
2．端部漏磁的发热
定子绕组端部漏磁
发电机端部的漏磁
转子绕组端部漏磁
影响端部漏磁的因素 ①发电机的结构、型式、材料、短路比 ②定子电流的大小、功率因数的高低
16同步发电机课件之同步发电机的进相运行
cos 0.8滞后 P2
jIxt E 0
90
0
P2
P2 0
U
超前
滞后
If
I
欠励
正常励电机出口或发电机电压母线。在进相 运行时，随着发电机电压的降低，厂用电电压也要 降低。 • 一般情况下，当发电机电压低于额定值的5％、厂 用电电压低于额定值的10％的条件下，应能保证厂 用大型电动机的连续运行。对于一个发电厂来说， 通常选作进相运行的发电机只是某一、两台，所以 可以保持机端电压在额定值的95％以上。需要特别 注意的是在进相运行时，厂用电支路又发生故障， 此时应能保证大型厂用电动机(例如给水泵电动机) 的自启动。此外也要考虑厂用低压电动机由于过电 流而引起的过热问题。 • 为了顺利地实行进相运行，可考虑厂用变压器采 用带负荷调压的变压器，或者把进相运行机组的厂 用电转由厂用高压备用变压器供给。
一、发电机安全运行极限
E 0
U I
mE0U xt I f
x jI t
定子发热极限
P
P 原动机输出极限
mU2 xd I
B mIU I S 实际稳定极限 Q
G
A
转子发 热极限
F
隐极同步发电机安全运行极限图
D Q
I
cos 0.8 超前
cos 0
同步发电机的进相运行
• 进相运行的概念 • 发电机向电网输出有功功率和吸收无功功率 • 进相运行的意义 • 随着电力系统的不断发展，大型发电机组日益增 多，同时输电线路的电压等级越采越高，输电距离越 来越长，加之许多配电网络使用了电缆线路，从而引 起了电力系统电容电流的增加，增大了剩余无功功率。 尤其是在节假日、午夜等低负荷情况下，由线路引起 的剩余无功功率，就会使电网的电压上升，以致超过 容许的范围。过去一般是采用并联电抗器或利用调相 机来吸收此部分剩余无功功率，但有一定的限度，且 增加了设备投资。
jIxt E 0
90
0
P2
P2 0
U
超前
滞后
If
I
欠励
正常励电机出口或发电机电压母线。在进相 运行时，随着发电机电压的降低，厂用电电压也要 降低。 • 一般情况下，当发电机电压低于额定值的5％、厂 用电电压低于额定值的10％的条件下，应能保证厂 用大型电动机的连续运行。对于一个发电厂来说， 通常选作进相运行的发电机只是某一、两台，所以 可以保持机端电压在额定值的95％以上。需要特别 注意的是在进相运行时，厂用电支路又发生故障， 此时应能保证大型厂用电动机(例如给水泵电动机) 的自启动。此外也要考虑厂用低压电动机由于过电 流而引起的过热问题。 • 为了顺利地实行进相运行，可考虑厂用变压器采 用带负荷调压的变压器，或者把进相运行机组的厂 用电转由厂用高压备用变压器供给。
一、发电机安全运行极限
E 0
U I
mE0U xt I f
x jI t
定子发热极限
P
P 原动机输出极限
mU2 xd I
B mIU I S 实际稳定极限 Q
G
A
转子发 热极限
F
隐极同步发电机安全运行极限图
D Q
I
cos 0.8 超前
cos 0
同步发电机的进相运行
• 进相运行的概念 • 发电机向电网输出有功功率和吸收无功功率 • 进相运行的意义 • 随着电力系统的不断发展，大型发电机组日益增 多，同时输电线路的电压等级越采越高，输电距离越 来越长，加之许多配电网络使用了电缆线路，从而引 起了电力系统电容电流的增加，增大了剩余无功功率。 尤其是在节假日、午夜等低负荷情况下，由线路引起 的剩余无功功率，就会使电网的电压上升，以致超过 容许的范围。过去一般是采用并联电抗器或利用调相 机来吸收此部分剩余无功功率，但有一定的限度，且 增加了设备投资。
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加励磁，不并网时的特性。 空载特性试验：定速后，逐渐增加励磁，到
端电压130%，后逐渐降低励磁，会得到空载特 性曲线。
空载特性曲线
Eo
作用：和继报保有关，用来求电压
变化率，不饱和电抗值
降低励磁过程,磁滞现象
增加励磁过程
I
3、发电机的短路特性 定子绕组短路，定子绕组电流与励磁电
流之间的关系 作用：求发电机的同步电抗、断路比，判
2.功角特性对运行的影响 1.）发电机的功率极限：当δ角从0—900时，有 功随δ增大而增大，当δ=900时，有功最大。 PMAX=UE0/Xd
发电机的功率极限
当δ=900时，有功随δ增大而减小 当δ=1800时，有功为0
静态稳定区：汽轮机功率不变，转子在外力的 作用下，δ角发生微小变化，如果原来的工作 点在δ角0—900之间，则发电机会通过若干个 摆动回到原来的工作点，此区间为静态稳定区 非稳定区：如果δ角在900—1800之间，则不 会稳定，为非稳定区 如果δ角超过1800，则为逆功率运行
断转子绕组的匝间短路 ４、发电机的外特性
指COSΦ、励磁电流、转速恒定时，发 电机定子电流与端电压的变化关系
1.5U
在滞后的COSΦ下，当
COSΦ=1
定子电流增加时，电压
降较大，此时是去磁作
用。
COSΦ=0.8 在超前的COSΦ下，当
定子电流增加时，电压
1
反而升高，此时是助磁
作用。
COS（- Φ）=0.8
出现定子电流
使气隙磁场发生歪曲或畸变,即气隙磁场 对于主磁场来说,逆着转向偏了一个 δ角
产生定子磁场 (电枢反应磁场)
阻碍转子磁场前进
维持额定转速 汽机增加进汽 汽机转速降低
F0
N
发
电
机
转
向
S
发电机空载,δ=0
δ角
F0
FR
N
发
电
机
转
F
向
S
发电机带负荷时,δ的大小负荷大小性质有关
纯感性负荷 去磁 端电压
0.5
1.0 I
5、发电机的调整特性 ---指电压、转速、COSΦ恒定，改变定子电
流时的励磁电流的变化曲线 。
励
磁
电
流
COSΦ=0
1
COSΦ=0.8 COSΦ=1
COS (-Φ)=0.8
0
1 定子电流
发电机调整特性曲线
在滞后的COSΦ下,负荷增加,励磁电流也必然 增加. ----此时去磁作用加强,要维持气隙磁通,必须增加 转子磁势.
额定电流、额定电压、额定容量、 COSΦ 4124 10.5 KV 60MW、75MVA 0.8
思考题：发电机为什么采用星形连接而不采用 三角形连接？
二 同步发电机的运行特性
同步电机和异步电机的区别? 1.同步 同步发电机:定子磁场与转子磁场以同
方向、同转速旋转。
２.空载特性 概念：额定转速下，发电机不带负荷，即只
纯容性负荷 助磁 端电压
上两种负荷只会使磁场 削弱或加强,但不会扭曲 但是,实际负荷都是感性的,相当于纯阻性和 纯感性的叠加,所以它既有使主磁场的扭曲, 又有去磁作用.
故,在同步发电机中,气隙磁场轴线和主磁场轴线 之间的夹角与发电机输出的有功功率的大小有关. 当同步发电机输出的有功功率增大时,原动机输入 的有功功率增大,δ角也随着增大. δ角也叫做功 率角.一般汽轮发电机额定负荷运行, δ角约为
发电机的运行
一、发电机的基本知识
１、发电机原理
N
原始型,采用永磁磁场,转子线 S 圈上感应出电流经滑环碳刷送出
N S
随发电机容量增大,改造为定子线圈发电,仍采用永磁磁场.
,
把为后 转了来 子发为 磁电了 场机进 由负一 永荷步 磁和提 改电高 造压发 为调电 电整机 磁方容 场便量
便和
,
,
２、发电机的分类 ３、铭牌
在超前的COSΦ下,负荷增加,励磁电流一般要 降低. ----这是因为电枢反应有助磁作用.
三、同步发电机的能量输出
• 1.有关发电机的损耗
• 摩擦损失+风阻 铁芯磁滞+涡流 定子绕组本身的损失
机械损失
铁损
空载损耗
铜损（<1%可以忽略）
汽轮机输入的功率减去以上损失,剩下的 作为有功功率输出
• 2、同步发电机有功输出 当发电机带纯阻性负荷时
250---300
四、发电机的功角特性
• 1、发电机的功角特性
• 发电机和无穷大电网并联运行时，发ห้องสมุดไป่ตู้机的 输出功率为：
• Pde=(UE0/Xd)sinδ
• ------其中δ—发电机端电压与空载电势的夹角（功率角）
• U —发电机端电压
•
E0 —发电机空载电势
•
Xd —发电机同步电抗
• 式中U、E0、 Xd都可以认为是常数，这样Pde的大小仅仅与δ 有关，它们之间是正弦函数关系， Pde与之间的关系曲线为 功角特性
端电压130%，后逐渐降低励磁，会得到空载特 性曲线。
空载特性曲线
Eo
作用：和继报保有关，用来求电压
变化率，不饱和电抗值
降低励磁过程,磁滞现象
增加励磁过程
I
3、发电机的短路特性 定子绕组短路，定子绕组电流与励磁电
流之间的关系 作用：求发电机的同步电抗、断路比，判
2.功角特性对运行的影响 1.）发电机的功率极限：当δ角从0—900时，有 功随δ增大而增大，当δ=900时，有功最大。 PMAX=UE0/Xd
发电机的功率极限
当δ=900时，有功随δ增大而减小 当δ=1800时，有功为0
静态稳定区：汽轮机功率不变，转子在外力的 作用下，δ角发生微小变化，如果原来的工作 点在δ角0—900之间，则发电机会通过若干个 摆动回到原来的工作点，此区间为静态稳定区 非稳定区：如果δ角在900—1800之间，则不 会稳定，为非稳定区 如果δ角超过1800，则为逆功率运行
断转子绕组的匝间短路 ４、发电机的外特性
指COSΦ、励磁电流、转速恒定时，发 电机定子电流与端电压的变化关系
1.5U
在滞后的COSΦ下，当
COSΦ=1
定子电流增加时，电压
降较大，此时是去磁作
用。
COSΦ=0.8 在超前的COSΦ下，当
定子电流增加时，电压
1
反而升高，此时是助磁
作用。
COS（- Φ）=0.8
出现定子电流
使气隙磁场发生歪曲或畸变,即气隙磁场 对于主磁场来说,逆着转向偏了一个 δ角
产生定子磁场 (电枢反应磁场)
阻碍转子磁场前进
维持额定转速 汽机增加进汽 汽机转速降低
F0
N
发
电
机
转
向
S
发电机空载,δ=0
δ角
F0
FR
N
发
电
机
转
F
向
S
发电机带负荷时,δ的大小负荷大小性质有关
纯感性负荷 去磁 端电压
0.5
1.0 I
5、发电机的调整特性 ---指电压、转速、COSΦ恒定，改变定子电
流时的励磁电流的变化曲线 。
励
磁
电
流
COSΦ=0
1
COSΦ=0.8 COSΦ=1
COS (-Φ)=0.8
0
1 定子电流
发电机调整特性曲线
在滞后的COSΦ下,负荷增加,励磁电流也必然 增加. ----此时去磁作用加强,要维持气隙磁通,必须增加 转子磁势.
额定电流、额定电压、额定容量、 COSΦ 4124 10.5 KV 60MW、75MVA 0.8
思考题：发电机为什么采用星形连接而不采用 三角形连接？
二 同步发电机的运行特性
同步电机和异步电机的区别? 1.同步 同步发电机:定子磁场与转子磁场以同
方向、同转速旋转。
２.空载特性 概念：额定转速下，发电机不带负荷，即只
纯容性负荷 助磁 端电压
上两种负荷只会使磁场 削弱或加强,但不会扭曲 但是,实际负荷都是感性的,相当于纯阻性和 纯感性的叠加,所以它既有使主磁场的扭曲, 又有去磁作用.
故,在同步发电机中,气隙磁场轴线和主磁场轴线 之间的夹角与发电机输出的有功功率的大小有关. 当同步发电机输出的有功功率增大时,原动机输入 的有功功率增大,δ角也随着增大. δ角也叫做功 率角.一般汽轮发电机额定负荷运行, δ角约为
发电机的运行
一、发电机的基本知识
１、发电机原理
N
原始型,采用永磁磁场,转子线 S 圈上感应出电流经滑环碳刷送出
N S
随发电机容量增大,改造为定子线圈发电,仍采用永磁磁场.
,
把为后 转了来 子发为 磁电了 场机进 由负一 永荷步 磁和提 改电高 造压发 为调电 电整机 磁方容 场便量
便和
,
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２、发电机的分类 ３、铭牌
在超前的COSΦ下,负荷增加,励磁电流一般要 降低. ----这是因为电枢反应有助磁作用.
三、同步发电机的能量输出
• 1.有关发电机的损耗
• 摩擦损失+风阻 铁芯磁滞+涡流 定子绕组本身的损失
机械损失
铁损
空载损耗
铜损（<1%可以忽略）
汽轮机输入的功率减去以上损失,剩下的 作为有功功率输出
• 2、同步发电机有功输出 当发电机带纯阻性负荷时
250---300
四、发电机的功角特性
• 1、发电机的功角特性
• 发电机和无穷大电网并联运行时，发ห้องสมุดไป่ตู้机的 输出功率为：
• Pde=(UE0/Xd)sinδ
• ------其中δ—发电机端电压与空载电势的夹角（功率角）
• U —发电机端电压
•
E0 —发电机空载电势
•
Xd —发电机同步电抗
• 式中U、E0、 Xd都可以认为是常数，这样Pde的大小仅仅与δ 有关，它们之间是正弦函数关系， Pde与之间的关系曲线为 功角特性