第十三章+同步发电机在大电网上运行.ppt

第四篇 同 步 电 机 福州大学 电气工程与自动化学院 电机学教研组 黄灿水 目 录 第十三章 同步发电机在大电网上运行 13.1 同步发电机的并联运行 13.2 隐极同步发电机的功角特性 13.3 凸极同步发电机的功角特性 13.4 同步发电机的有功功率调节 13.5 无功功率的调节和V形曲线 13.6 同步电动机与同步补偿机 §13.1 同步发电机的并联运行 相同的相序 相等的电压 相等（或相近）的频率 相位相同 课时小结 1、同步发电机并联运行的优点和条件？(重点) 2、同步发电机准确整步的直接接法和交叉接法的接线图、并联步骤、合闸时刻？(重点) 3、准确整步法和自整步法的优缺点分别是什么？ 4、注意：同步发电机刚并网时刻处于空载运行情况，需进行功率调节！ §13.2 隐极同步发电机的功角特性 课时小结 1、隐极、凸极同步发电机的功角特性表达式、曲线？（三相总功率、最大功率及对应的功角）（重点） 2、同步发电机的过载能力与功角的关系？(重点) 3、凸极同步发电机附加功率产生的原因？ (重点) §13.4 同步发电机的有功功率调节 §13.5 无功功率调节和V形曲线 三、同步发电机的V型曲线 在n=n1、P=const时，Ia=f(If)的关系曲线 课时小结 1、如何调节同步发电机输出的有功功率？ 2、同步发电机静态稳定定义、稳定范围、稳定条件 同步发电机动态稳定的定义？ (重点) 3、如何调节同步发电机输出的无功功率？ 4、根据有功、无功的功角特性及曲线，分析同步发电机的功率调节现象？(改变原动机输入和改变励磁电流) (重点) 5、同步发电机的V型曲线？（难点） §13.6 同步电动机与同步补偿机 课时小结 1、同步电动机的特点和适用场合？（重点） 2、如何调节同步电动机的功率因数？ 3、同步电动机为什么不能直接自起动？异步起动法的步骤和注意事项？（重点） 4、同步补偿机的特点和作用？ 5、书面作业：13-1、2、3 二、调节励磁电流If改变无功功率 当输出有功功率不变时： O A B C 1）正常励磁：当Ia与U同相，即cosθ=1→P0、Q=0 →Ia为最小值 2）过励（增加励磁电流）：E0↑→ cosθ1→电动势变化到E’0→出现了无功电流(滞后) →P0、Q0 If↑↑→δ↓→稳定↑→受Ia和If的限制 3）欠励(减小励磁电流)：E0↓ (相对正常励磁)→ cosθ1 →出现了无功电流(超前) →P0、Q0 If↓↓→δ↑≥90o→失去稳定→受Ia和稳定限制 结论： 当发电机与大电网并联运行时，调节If的大小，就可以改变发电机输出无功功率的大小和性质。 P↑→曲线上移 曲线最低点：Ia最小，cosθ=1，正常励磁 IfIf1，过励状态 IfIf1，欠励状态。存在稳定极限 If1 Ia If 同步电动机的特点： 相当于一台空载运行的同步电动机 补偿电网无功功率 安装于用户侧 转子转速与负载大小无关（恒为n1=60f1/p） 功率因数可调（异步电动机功率总是滞后的） 适用于恒速负载和需改变功率因数的场合 同步补偿机的特点： 一、同步电动机的运行分析 发电机p10 空载p1=0 电动机p10 减少P1 转轴上带负载 过励状态 欠励状态 I为电机流向电网的电流，ID为电网流向电机的电流 I的有功分量与U反相，电机从电网吸收有功功率（电动机） E0滞后U，位移角δ0，即：气隙磁场超前转子磁场 共同点： Id直轴去磁电枢反应 — 过励 Id直轴助磁电枢反应 — 欠励 电动机有超前的功率因数 电动机有滞后的功率因数 过励状态 欠励状态 区别： 几点讨论： 调节同步电动机的If ，可以改变输入电流的功率因数，从滞后→等于1→超前 与异步电动机的区别：异步电机没有直流励磁，它所需的励磁均由交流电供给，故异步电动机的功率因数总是滞后的。 同步电动机的优点：功率因数可以调节，把过励的同步电动机接在电网上，可以改善电网的功率因数。 二、同步电动机的起动 结论：同步机仅在同步运行时才能产生恒定的电磁转矩。 若同步电动机直接起动，则产生如下现象： 同步电动机的转矩： 异步转矩：当空气隙磁场与转子间存在相对运动时产生的电磁转矩（只存在于过渡过程，正常运行时，s=0，不产生异步转矩） 同步转矩：由直流励磁的转子磁场与定子磁场相互作用产生的电磁转矩（大小与sinδ成正比） 磁阻转矩（凸极极）：由于xq≠xd而产生的转矩 异步启动法 在磁极表面上装阻尼绕组(起动绕组) 步骤： 转子励磁绕组通过电阻闭合→加U1 →产生旋转磁场Fa→阻尼绕组中感 应电流→与Fa相互作用产生转矩→ n↑ → n≈n1，加If→产生转子磁场Ff→依靠Fa与Ff间相互吸引力，牵入同步速→调节If得到合