同步发电机的运行特性

时间:2023-03-13来源:佚名

  1.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。

  (1)同步发电机空载特性曲线的测定

  同步发电机达到同步转速后,加入励磁电流,改变励磁电流,空载电势也随之改变。

  ①励磁电流由零升至最大值

  ②励磁电流由最大值降为零

  由于铁磁材料磁滞的原因,

  空载电势略有不同,一般取下降得空载特性曲线

同步发电机的运行特性

图1 同步发电机空载特性曲线

  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。

  (2)空载特性:空载时不同励磁电流和产生空载电势之间的关系,

同步发电机的运行特性

图2 同步发电机空载特性

  因E0正比于同步发电机的运行特性0,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。

  ②同步电抗是同步电机中一个极为重要的参数,同步电机的许多性能由它所决定。空载特性配合短路特性可以求出同步电抗。

  2.短路特性

  当同步发电机运行于n=n1,电枢三相绕组持续稳态短路(即U=0)时,称为短路运行。如改变它的励磁电流,三相短路电流也随之而改变。短路特性就是研究这两个量之间的变化关系,IK =f(If)曲线。

  如果略去电枢电阻:

同步发电机的运行特性

  得到:同步发电机的运行特性

  因为忽略了电阻效应,电枢是纯电感电路,短路电流滞后于电势90电角度,所以产生的电枢反应是直轴去磁效应。此时电机内的磁通很弱,磁路是不饱和的,所以同步电抗为一个常数。 

同步发电机的运行特性

图3 同步发电机短路特性

  同步发电机定子绕组的出线端短路后,电枢电流I随励磁电流if变化,两者为什么成正比关系?

同步发电机的运行特性

  若忽略Ra, 则               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

  三相短路时,由于同步发电机的运行特性滞后于同步发电机的运行特性90电角度,即ψ=90°,因此在凸极电机中,短路电流全是直轴分量,而交轴分量为零。所以同步发电机的运行特性  

  由于电枢磁势的直轴去磁作用,使电机中磁通小,磁路也不饱和,所以式上式中的Xd也是一个常数。

  同步发电机在三相稳态短路时,由于短路电流所产生的电枢磁势对主磁极去磁,减少了电机中的磁通及感应电势,使短路电流不致过大,所以稳态的三相短路是没有危险的。

  3.同步发电机的零功率因数负载特性

  同步发电机的负载特性是在 n=nN、I=常数、cos同步发电机的运行特性=常数的条件下,端电压与励磁电流之间的关系曲线 U=f(If),如图所示。其中以零功率负载特性最有实用价值。

  零功率因数负载特性由可变纯电感负载条件确保cosφ≈ 0 ,通过试验测得最右侧的一条曲线),测试中通常保持电枢电流 I=IN

同步发电机的运行特性

图4 同步发电机零功率因数负载特性

  当电机容量较大时,由曲线逐点测取所要求的负载条件的作法代价很高。实用的作法是将电机并入电网作空载运行,调节励磁电流使电枢输出无功电流为IN,则得曲线上的额定点Q。再做电机的短路试验,测得 Ik=IN时的励磁电流为 Ifk,又得曲线上另一点,即短路点,工程中有这两点就够用了。

  (1)零功率因数负载下的电磁关系

  由于同步电机是在电感负载下运行,而电机本身的阻抗也是电感性的,因此,电势和电流之间夹角ψ=90°,所以电枢反应是纯粹的直轴去磁效应。

  同步发电机在电感负载下运行,磁极磁势补偿了电枢反应去磁磁势后,剩余部分在电机气隙内产生磁通。所以励磁电流增加时,磁路能逐渐饱和,电压上升逐渐缓慢,使曲线弯曲,实际上,零功率因数特性曲线的形状与空载特性曲线颇为类似。

  纯感性负载,纯去磁作用的电枢反应 Faq=0, Fad=Faa

同步发电机的运行特性

  端电压

同步发电机的运行特性

  在上图中我们可以看出,当U=0时的情况。在空载特性上, U=0 时,if=0;而在零功率因数曲线上,U=0 时,if = OC。为什么在零功率因数曲线上,电压为零时,励磁电流不为零呢?

  (1)零功率因数特性是在 U=0定值条件下得到的,由于绕组中流过电流,产生漏抗压降I,所以需要一定励磁电流,以产生电势来平衡此漏电抗压降。

  (2)零功率因数曲线是在纯电感负载下得到的,从图右以看出,此时的电枢反应是一个纯粹的去磁作用,所以再需要一定的励磁电流来抵消此电枢反应去磁作用的影响。

同步发电机的运行特性

图5 同步发电机零功率因数负载特性的特性三角形

  ΔABC称为特性三角形,它的垂直边是定子漏抗压降,水平边是电枢反应去磁磁势,这两边都正比于电枢电流,因此在电枢电流一定时,此特性三角形的大小不变。所以当特性三角形的A点在空载特性上移动时,C点的轨迹就是零功率因数特性。当然也可以用作图的方法求特性。

  4.外特性:

  (1)定义:在 n=n1,If=常数,cos同步发电机的运行特性=常数 的条件下,同步发电机作单机运行,端电压U随负载电流而变化的关系特性曲线U=f(I)。

同步发电机的运行特性

  (2)感性负载,阻性负载电枢反应有去磁的作用,曲线下降

  容性负载,助磁电枢反应,曲线为上升。

同步发电机的运行特性

图6 同步发电机外特性

  (3)电压变化率的概念

  发电机在额定负载下I=IN同步发电机的运行特性,U=UN运行时的励磁电流称为额定励磁电流。保持此励磁和转速不变,卸去负载,读取空载电动势的电压变化率

同步发电机的运行特性

  △U%是发电机性能的重要数据,以前人口调节励磁时对△U%要求较严,而现代有快速的自动

  调压装置,△U%放宽一些,但

  汽轮机△U%(30-485)

  凸极机△U%(18-30%)

  5.调整特性:

  调整特性:n=n1, U=const,cos同步发电机的运行特性=const,作单机运行,负载电流I与励磁电流If的关系

  物理意义:维持端电压不变,励磁电流需随负载电流的大小变化进行调节;

  在感性负载时,随负载增大,需增加励磁以抵消电枢反应的去磁作用;

  在容性负载时,随负载增大,需减小励磁以平衡电枢反应的助磁影响。

同步发电机的运行特性

图6 同步发电机调整特性

    相关阅读

    变电站倒闸操作危险点的控制策略

    变电站 倒闸操作在变电站的整体运行当中是至关重要的,一旦稍有差池,则会酿成重大祸患,造成的经济损失更是不可估量的。因此,必须要始终坚持“安全责任重于泰山”的工作理念...
    2023-03-08

    火线、零线和地线基础知识

    1、普通的家用照明电路中,火线跟大地之间存在220V的电压,零线跟大地之间没有电压(或说电压为0),因此火线跟零线之间也就存在220V的电压。 2、用测电笔可以辨别火线和零线。能...
    2023-03-18

    用电不规范,亲人两行泪!请花3分钟普及一下电气安全知识

    电,在我们的生活中,是看不见摸不着的,在家庭中,安全用电成为了最大隐患,很多人用电都不规范,这样很容易导致触电,严重的将会付出惨痛的代价。 无论你是不是电工 ,对用电...
    2023-03-04
    用电不规范,亲人两行泪!请花3分钟普及一下电气安全知识

    接近开关的使用

    接近开关(Proximity switch)又称无触点行程开关,如下图所示。主要用来进行检测位置,是指当物体与其接近到设定医离时就可以发出“动作”信号的开关,它无须和物体直接接触,是反映...
    2023-03-09
    接近开关的使用

    电力电子系统故障诊断方法

    当前,电力 电子 技术 已被广泛应用在生产与生活的各个领域,并发挥着越来越大的作用,这就使得人们对电力电子产品系统的故障诊断问题更加关注。由于电力电子产品的特殊性,一...
    2023-03-08

    热销商品

    加厚abs安全帽电工建筑工地程施工领导监理透气防砸头盔可印字V型

    这款加厚ABS安全帽专为电工、建筑工地施工人员、领导及监理设计,采用高强度ABS工程塑料,抗冲击、防砸性能优异,有效保障头部安全。帽体加厚设计,增强耐用性与防护等级...
    5.8

    水口钳高硬度模型剪钳电子钳工业级口水剪斜嘴钳偏口斜口专用钳子

    水口钳高硬度模型剪钳是一款工业级精密工具,专为电子、模型制作及精细作业设计。采用优质高碳钢材质,经热处理工艺打造,具备卓越的硬度和耐磨性,可轻松剪切金属引脚、...
    4.8

    170电子剪钳II 如意斜口钳 工业斜嘴钳水口钳 模型剪塑胶钳尖嘴钳

    170电子剪钳II如意斜口钳是一款专业级精密工具,集工业斜嘴钳、水口钳、模型剪、塑胶钳与尖嘴钳功能于一体,适用于电子维修、模型制作、手工艺及精密作业。其采用优...
    4.5

    安全帽国标工地加厚施工领导透气安全头盔建筑工程监理免费印字

    本款安全帽严格遵循国家GB 2811-2019标准,专为建筑工程、工地施工及监理人员设计。采用高强度ABS工程塑料,加厚壳体有效抗冲击,保障头部安全。帽体轻盈透气,内置可调...
    10

    包邮三角型简易螺丝刀三角十字螺丝刀螺丝批改锥起子五金工具5mm

    这款5mm三角型简易螺丝刀,专为拧紧或拆卸三角形螺丝设计,适用于电子维修、家电维护及精密仪器装配等场景。采用优质合金钢材质,刀头硬度高、耐磨损,确保长久使用不变...
    3.64

    网站栏目