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同步发电机运行原理和运行特;;电机磁路的饱和系数kμ为
15.2 对称负载时
的电枢反应
15.2.1 和 同相
(ψ=0)时的电枢反应
;;15.2.2 滞后 (ψ=90°)时的电枢反应;15.2.3 超前 (ψ=-90°)时的电枢反应
15.2.4 滞后 一个锐角ψ时的电枢反应
可将Fa分成直轴和交轴两个分量,即
;;也可将每相电流 分解为直轴和交轴分量 和 ,即
15.3.1 隐极同步电机
15.3 同步电抗的概念
因为 滞后 ,亦滞后 ,所以电动势 可以写成负的电抗压降,即
;xa称为电枢反应电抗。
由于 ,同样, 也可以写成负的电抗压降,即
称为定子绕组漏电抗,与感应电机定子漏抗含意相同。
在三相对称电流流过电枢绕组后,产生与
;定子绕组交链的总磁通为 ,在定子绕组中产生的总电动势为
15.3.2 凸极同步电机
由于不计饱和影响时,
因此可以用两个电抗来表示电枢反应电动势与电流的关系,它;图15-7 凸极同步电机的磁路; 们分别称为直轴电枢反应电抗 和交轴电枢反应电抗 。这样 和 可以写成下列负的电抗压降,即
和隐极电机一样,直轴和交轴电枢反应电抗各和定子漏抗相加,便得到直轴和交轴同步电抗,即
;15.4 隐极同步发电机的电动势方程式和相量图
同步发电机在对称负载下运行时,气隙中存在着两种磁动势,即转子上 产生的 和定子上 系统产生的 。若不考虑磁路饱和,可以应用叠加原理,即各个磁动;势分别产生磁通,并在定子绕组中感应电动势。其关系如下:
若按图15-8规定正方向,根据基尔霍夫第二定律,可写出电枢任一相的电动势方程式为
;将式(15-9)代入式(15-12),可得;在图15-9(b)中,ψ表示 与 的夹角,θ表示 与 的夹角, 表示 与 的夹角,三者存在下列关系:
根据图15-9(b)的相量关系,将 按 角分解为 及 后,可得ψ及E0的计算公式
;;
15.5 凸极同步发电机的电动势方程式和相量图
凸极同步发电机在对称负载下运行时,气隙中也存在Ff和Fa两种磁动势,由于凸极电机气隙不均匀,必须将Fa分解为Fad和Faq两个分量,不计磁路饱和时,可以和隐极电机一样应用叠加原理。其关系如下:
;正方向的规定和隐极电机相同,可写出凸极电机电枢任一相的电动势方程式为
将式(15-8)及式(15-10)代入式(15-17)可得
若把上式的漏抗压降用 表示成直轴和交轴两个分量,代入式(15-18)可得
;
忽略很小的电阻压降,可得
为了确定ψ角的大小,可将式(15-20)进行一些变换,若在该式的两边都减去 ,可得
;(15-21);(15-23);15.6 同步发电机的空载、短路、零功率因数特性及电抗测定
15.6.1 空载特性
15.6.2 短路特性
15.6.3 由空载及短路特性求xd的不饱和值和短路比
(1)由空载和短路特性求xd的不饱和值
前面已说明,短路时磁路不饱和,且U=0,Ik=Id,电动势方程式为
;;;
(2)同步发电机的短路比
短路比kc是指在空载产生额定电压的励磁电流If 0下发生三相稳态短路时的短路电流Ik0与额定电流IN之比。由图15-12可得;
15.6.4 零功率因数负载特性和保梯电抗
由 求得的漏抗称为保梯(Potier)电抗xp,即
;;*15.6.5 由空载特性和零功率因数负载特性求xd的饱和值;;15.6.6 用转差法求稳态xq和xd的不饱和值
当Fa对准转子直轴时,磁路的磁阻小,相应的电抗大,为xd,而I=Id=Imin,由于供电线路压降小,使电枢端电压U=Umax,此时励磁绕组交链的磁通为最大,其变化率为零,转子绕组感应电压uf 0=0,故得
;当Fa对准转子交轴时,磁路的磁阻大,相应的电抗小,为xq,而I=Iq=Imax,U=Umin,此时励磁绕组交链磁通为零,变化率最大,uf 0=uf 0max故得
15.7 同步发电机的外特性和电压变化率
15.7.1 外特性
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