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1、whh制作 *5.7 微型同步电动机 5.10 三相同步发电机的运行特性 第 5 章 同步电机的基本理论 5.2 三相同步电机的基本结构 5.1 三相同步电机的工作原理 第第 5 5 章章 同步电机的基本理论同步电机的基本理论 5.2 三相同步电机的基本结构 5.3 三相同步电动机的运行分析 5.4 三相同步电动机的功率和转矩 5.5 三相同步电动机的的运行特性 5.6 三相同步电动机功率因数的调节 5.8 三相同步发电机的运行分析 5.9 三相同步发电机的功率和转矩 5.11 同步发电机与电网的并联运行 5.1 三相同步电机的工作原理 电机与拖动 *5.12 同步发电机的三相突然短路 返回主
2、页 5.8 三相同步发电机的运行分析 1. 基本方程式 Uf If F0m 0 E0 I1 Fam a Ea E R1I1 U1 = E0EaER1I1 U1 I1 第5章 同步电机的基本理论 一、三相隐极同步发电机的运行分析 E0 Ea E Ea =j Xa I1 E =j X I1 Xa 电枢反应电抗。 X 电枢漏电抗。 U1 = E0(R1j Xj Xa ) I1 U1 = E0(R1j Xs ) I1 Xs = XaX 同步电抗。 忽略 R1，则 U1= E0j XsI1 5.8 三相同步发电机的运行分析 2. 等效电路 3. 相量图 根据负载的功率因数和电路方程作相量图。 并设： U
3、1 = U1 0o 。 + U1 R1 jXs I1 E U1 = E0(R1j Xs ) I1 5.8 三相同步发电机的运行分析 (c) 电 容 性 (a) 电 感 性 (b) 电 阻 性 U1 I1 R1I1 jXs I1 E0 U1I1 R1I1 jXs I1 E0 U1 I1 R1I1 jXs I1 E0 U1 I1 jXs I1 E0 U1I1 jXs I1 E0 忽略 R1 时： U1 I1 jXs I1 E0 5.8 三相同步发电机的运行分析 【例 5.8.1】 某三相同步发电机， PN = 50 kW，UN = 400 V，Y 形联结，N = 0.8（电感性）。R1 = 0.2
4、 ， Xs = 1.2 。求空载电压等于额定电压，电枢电流等于额定电 流，内功率因数角 = 53.1o 时的相电压U1 、线电压U1L、 功率因数角 和功角。 解： E0 = UN 3 = V = 231.21 V 400 1.732 I1 = IN = PN 3 UN N = A = 90.32 A 50103 1.7324000.8 取参考相量： 则 I1 = 90.32 0o A E0 = 231.21 53.1o V 5.8 三相同步发电机的运行分析 U1= E0( R1jXs ) I1 =231.21 53.1o ( 0.2j1.2 )90.32 0o V = 143 32.36o
5、V 由此求得 U1 = 143 V U1L = 3 U1 = 1.732143 V = 247.39 V = 32.36o = = 53.1o 32.36o = 20.74o 5.8 三相同步发电机的运行分析 1. 基本方程式 Uf IfF0m0E0 I1 Fad Faq ad aq Id Iq Ead Eaq E R1I1 U1 I1 U1 = E0 + Ead + Eaq + ER1I1 二、三相凸极同步发电机的运行分析 5.8 三相同步发电机的运行分析 E Eaq E0 Ead Ead =jXad Id E =j X I1 Eaq =jXaq Iq Xad 直轴电枢反应电抗。 Xaq 交
6、轴电枢反应电抗。 X 电枢漏电抗。 U1 = E0jXad IdjXaq IqjX I1 R1I1 = E0j (XadX) Idj (XaqX) IqR1I1 5.8 三相同步发电机的运行分析 将 得 Xd = Xad + X 直轴同步电抗。 Xq = Xaq + X 交轴同步电抗。 忽略 R1，则 U1 = E0jXd Idj Xq Iq U1 = E0jXd IdjXq IqR1I1 5.8 三相凸极同步发电机的运行分析 2. 等效电路 设：EQ = E0j (XdXq ) Id U1 = EQR1I1j Xq I1 忽略 R1，则 U1 = EQj Xq I1 3. 相量图 根据电路方
7、程和 负载性质作相量图。 设：U1 = U1 0o I1 R1 jXq + U1 EQ 5.8 三相凸极同步发电机的运行分析 U1 I1 R1I1 jXqI1 EQ jXdId E0 jXqIq U1I1R1I1 jXqI1 EQ jXdId jXqIq E0 U1 I1 R1I1 jXqI1 EQ jXdId jXqIq E0 (c) 电 容 性 (a) 电 感 性 (b) 电 阻 性 忽略 R1 时 U1 I1 jXqI1 EQ jXdId E0 jXqIq U1I1 jXqI1 EQ jXdId jXqIq E0 U1 I1jXqI1 EQ jXdId jXqIq E0 5.8 三相凸极
8、同步发电机的运行分析 【例 5.8.2】 某三相同步发电机， 已知 U1L = 11 kV，Y 形联结，I1 = 460 A， = 0.8（电感性），Xd = 16 ，Xq = 8 ，R1 忽略不计。求、E0 。 解：U1 = U1L 3 = = 6 358.38 V 11103 1.732 V tan = U1sin XqI1 U1cos 6 358.380.68460 6 358.380.8 =V = 1.47 = arctan1.47 = 55.84o = = 55.84o 36.87o = 18.97o E 0 = U1cos XdId =(6358.38cos18.97o16460s
9、in 55.84o )V = 12 103.25 V 5.8 三相凸极同步发电机的运行分析 5.9 三相同步发电机的功率和转矩 一、功率 1. 输入功率 2. 空载损耗 3. 电磁功率 4. 铜损耗 5. 输出功率 6. 总损耗 P1 = T1 P0 = PFePmePad Pe = P1P0 PCu = 3R1I12 P2 = PePcu = 3U1I1cos Pal = PFePCuPadPme 第5章 同步电机的基本理论 7. 功率平衡方程式 P1P2 = Pal 8. 效率 P1 P0 Pe PCu P2 = 100% P2 P1 二、转矩 1. 输入转矩 2. 空载转矩 3. 电磁转
10、矩 4. 转矩平衡方程式 T1 = P1 0 T0 = P0 0 T = Pe 0 T1 = T + T0 = P1 n 60 2 = P0 n 60 2 = Pe n 60 2 5.9 三相同步发电机的功率和转矩 5.10 三相同步发电机的运行特性 一、外特性 当 n = nN，If、 = 常数时，U1L 与 I1L 的关系， 即 U1L = f (I1L)。 调节If，使 I1L= IN、 = N、U1L = UN 时， If = IfN。 电压调整率： 保持 nN、N、IfN 时， O U1L I1L cos = 0.8 (0) cos = 0.8 (0) cos =1 UN IN VR
11、 = 100% E0UNP UNP 第5章 同步电机的基本理论 二、调节特性 保持 n = nN、U1L = UN、 = N 时， If 与 I1 的关系， 即 If = f ( I1 )。 O If I1 cos = 0.8 (0) cos = 0.8 (0) cos =1 三、功角特性 功角特性：保持 n、If 、U1 不变时，Pe 与 的关系，即 Pe = f ( ) 。 矩角特性：保持 n、If 、U1 不变时，T 与 的关系，即 T = f ( ) 。 上述关系与同步电动机的关系相同。 5.10 三相同步发电机的运行特性 5.11 同步发电机与电网的并联运行 并联运行的优点 (1)
12、提高电力系统的经济指标。 (2) 减少发电厂备用机组的容量。 (3) 提高电能供应的可靠性。 (4) 提高电能供应的质量。 一、并联运行的条件 相序一致、频率相同、电压相等。 以避免电网与发电机之间产生大的冲击电流 和在发电机轴上产生大的冲击转矩。 第5章 同步电机的基本理论 U U1A S U1B 1. 电压相等 如果 则 U1AU1B U = U1AU1B 0 2. 频率相等 如果：AB U1A U1B A B U = 0 2U1 U1A U1B U1A U1B U U1A U1B U U1AU1B U 5.11 同步发电机与电网的并联运行 U1BU U1BV U1BW 3. 相序相同 如
13、果相序不同， 则 UU = 0 UV = U1AVU1BV UW = U1AWU1BW U1AU U1AV U1AW UV UW 二、并联运行的方法 调节 If 调节 E0 ；调节 n 调节 f 。 1. 理想同步法 2. 自同步法 5.11 同步发电机与电网的并联运行 三、有功功率的调节 无穷大电网 容量很大、频率和电压基本不受负载与其他 干扰的影响，即恒频恒压的电网。 1. 有功功率的调节方法 5.11 同步发电机与电网的并联运行 调节 进水量 进汽量 T1(P1) T1 T +T0 n T T1 =T +T0为止，重新在n = n0下稳定运行。 2. 静态稳定 0 Pe /T 90 o
14、aa 5.11 同步发电机与电网的并联运行 0 Pe /T 90 o a 0 Pe /T 90 o a T T1= T + T0 a 点： T1 T T1 =T +T0 为止 ，在b 点重新稳定运行 0M 稳定运行区。 b T1 = T + T0 a 点： T1 T T1更大于 T +T0 ，n再也回不到n0失步。 M180不稳定运行区。 5.11 同步发电机与电网的并联运行 稳定 运行区 振荡幅度过大，超过稳定区而引起的失步。 阻尼绕组可抑制振荡。 4. 过载能力 MP = P2M PN = 1.7 3.0 3. 动态稳定 5.11 同步发电机与电网的并联运行 四、无功功率的调节 1. 调节方法 调节 If 2. 调节原理 调节 If 时，因U1和 P2 不变，忽略R1和T0，则 Pe = 3 sin U1E0 Xs = 3U1I1cos= P2 5.11 同步发电机与电网的并联运行 即：E0 sin = 常数 I1cos = 常数 (1) 正常励磁 当If = If0 时， = 0， = 1，Q2 = 0，发电机不输出无功功率。 I1与U1 同相， 5.11 同步发电机与电网的并联运行 U1 E0 I1 jXsI1 E0 a a jXsI1 I1 E0“ jXsI1“ I
