电机学同步电机(1)

交轴电枢反应愈强，功率角就愈大，同步电 机的电磁转矩和电磁功率也愈大，所以交轴 电枢反应对产生电磁转矩和进行能量转换具 有直接关系。
0
I
E Q
E 0
jId (Xd Xq )
E jIX aq
U
IRa
jIX
22.2 同步发电机的功角特性
2. 同步发电机的功角特性
功角特性：常用激磁电势E0、端电压U、以及它们间的夹角 和电机参数来表示电磁 功率。当E0和U保持不变时，发电机发出的电磁功率与功率角之间的关系Pe=f() 。
隐极机 凸极机
Pe
m
E0U Xs
sin
电动机
Pe
mEQ Iq
m
EQU Xq
sin
22.3 并联运行时同步发电机功率的调节
现代电力系统的容量越来越大，电网的频率和电压基本不受负载变化或其他扰动的影响 而保持为常数，对于装有调压调频装置的电网来说更是如此。这种恒频恒压的交流电网， 通常称为“无穷大电网”。同步发电机并联到无穷大电网之后，其频率和端电压将受到 电网的约束而与电网相一致，这是同步发电机并联运行的特点。
Pe
m
E0U Xs
s in
常值
P2 mUI cos 常值
E0 Ic
sin 常值
os
常值
22.1 同步发电机投入电网的条件和方法
直接接法（灯光熄灭法）
A
B
V
A'
B'
N
n
A
S
电网频率 f
C
K
C'
2
3
1
准备投入电 网的发电机
U C '
3
U C
1
U A
U A'
'
U B
2
U B'
22.1 同步发电机投入电网的条件和方法
交叉接法（灯光旋转法）
电网频率 f
A
V
A'
B
C
K
B'
C'
2
3
1
N
n
A
S
1. 同步发电机的功率和转矩
P1 p pFe Pe
Pe mUI cos mI 2Ra
Pe pCua P2
mI(U cos IRa )
U cos IRa E cos EQ cos 0
T T T 要 就 不进是同行有相Pe能功，量分产m转量生E换。电I，正磁c电是转o枢由矩s电于，Iq流交进中轴而m必 电 实EQ须流现I有分机c有量电os功的能分存量0量在转。，换m对使。E气Q隙I来q磁说场，离电开枢主电极流E磁Q的1场交，轴与分0主量极磁e场
整步功率系数：
dPe m E0U cos
d
Xs
过载能力 ：
m E0U
kp
Pe(max)
Xs
PN
m
E0U Xs
sin N
1
sin N
22.3 并联运行时同步发电机功率的调节
3. 无功功率的调节和V形曲线
调节发电机的励磁，即可调节其无功功率。 假定调节发电机的励磁时原动机输入的有功功率保持不变。根据功率平衡关系可知， 在调节励磁前后，发电机的电磁功率和输出的有功功率均应近似保持不变。
1. 有功功率的调节
E 0 U
0
Ff (0 )
Ff (0 )
22.3 并联运行时同步发电机功率的调节
要增加同步发电机输出的有功功率，必须增加原动机的输出功率，使同步发电机的功率
角δ 增大，从而同步发电机的电磁功率和输出功率相应增加，直到
时，同步
发电机的电磁功率达到最大值Pe(max)
90
2. 静态稳定
并网步骤为：首先检查发电机的相序， 按照规定的转向把发电机拖动到接近同 步转速，将发电机的励磁绕组经过约10 倍于励磁绕组电阻阻值的限流电阻Rm接 成闭合回路，然后合上并网开关B将发电 机投入电网，并立即加上直流励磁，这 样定转子磁场间所形成的电磁转矩，可 迅速地将发电机自动拉入同步。
22.2 同步发电机的功角特性
X
d
U
22.2 同步发电机的功角特性
Pe
m
E0U Xd
s in
mU 2 2
(1 Xq
1 Xd
)sin 2
90 45
Pe1(m Pe 2(m a x)
ax)mUm2EX(0Ud1 2 Xq
1 Xd
)
45 ~ 90 Pe(max)
180
Pe
Pe
发电机 Pe1
Pe2 0 45 90
180
22.1 同步发电机投入电网的条件和方法
2.投入并联的方法
为了将发电机投入并联运行所进行的调节和操作过程，称为整步过程。实用的整步方 法有两种，一种叫准确整步法，一种叫自整步法。 准确整步法：将发电机调整到完全符合投入并联的条件，然后投入电网。为了判断是 否满足投入并联条件，常常采用同步指示器。最简单的同步指示器由三个同步指示灯 组成，它们可以有二种接法，即直接接法和交叉接法。也叫灯光熄灭法和灯光旋转法。 自整步法：先校验发电机的相序，并把发电机拖动到接近于同步转速，然后把发电机 直接投入到电网，再立即加励磁，利用定、转子磁场所产生的电磁转矩，将发电机自 动牵入同步。
Pe mUI cos mUI cos( 0 )
mUI(cos 0 cos sin 0 sin )
mU (Iq cos Id sin )
d轴
I q X q U sin Id X d E0 U cos
Iq
U
sin
Xq
Id
E0
U cos
Xd
Iq
0
Id
I
E 0
jIq
X
jId
q
准备投入电 网的发电机
U C' U C
1
U A
U A'
'
2 3Βιβλιοθήκη U B U B'准确整步法的优点是投入瞬间电网和发电机没有或很少有冲击，缺点是整步过程比较 复杂。
22.1 同步发电机投入电网的条件和方法
自整步法 优点是：投入迅速，不需要复杂的设备装置；缺点是：投入时电流冲击较大。因 此只适用于小型发电机的并网。