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1、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二n, 1=0时，即称为空载运行。1a(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。 励磁电流由零升至最大值 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
2、电势之间的关系,图2同步发电机空载特性因E正比于中,而励磁电流又正比于励磁磁势，所以空载特性曲线与0 0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：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。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=n，电枢三相绕组持续稳态短路(即U=0)时，1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，I二f(I)曲线。Kf如果
3、略去电枢电阻: 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。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？若忽略Ra，则監滾口工鼻三相短路时，由于几滞后于酊90电角度，即2=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。所以民二兵兀 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
4、，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二n、I二常数、cos巾二常数的条件下，端N电压与励磁电流之间的关系曲线U二f(I),如图所示。其中以零功率f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cose 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1=1。N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I ,则得曲线上的额定点Q
5、。再做电机的短路试验，N测得I=I时的励磁电流为Ifk，又得曲线上另一点，即短路点，工k N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，电势和电流间夹角=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F =0, F二FaaqadaFfkadFad端电压U二二E汀比口在上图中我
6、们可以看出，当U=0时的情况。在空载特性上，U=0时， i=0;而在零功率因数曲线上，U=0时，i二0。为什么在零功率因ffC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X。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。uAB5图5同步发电机零功率因数负载特性的特性三角形2璋功率因 散爲载轄性AABC称为特性三角形，它的垂直边是定子漏抗压降，水平边是电
7、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二n，I二常数，cos归二常数 的条件下，同步发电机作单1 f机运行，端电压U随负载电流而变化的关系特性曲线U二f(I)。口=九-(底+庇兀+甌花)聲二恥眄二八兀匕兀感性负载，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。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1=1,匚。2巳。呻讯，U=UN运行时的励磁电流称N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，AU%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二n，U二const，cos召二const，作单机运行，负载电流I1与励磁电流I的关系f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。图6同步发电机调整特性
