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1、发 电 机 的 运 行一、发电机的基本知识NS、发电机原理发电机原理 原始型原始型,采用永磁磁场采用永磁磁场,转子线转子线圈上感应出电流经滑环碳刷送出圈上感应出电流经滑环碳刷送出NS随发电机容量增大随发电机容量增大,改造为定子线圈发电改造为定子线圈发电,仍采用永磁磁场仍采用永磁磁场.后来,为了进一步提高发电机容量,和为了发电机负荷和电压调整方便,便把转子磁场由永磁改造为电磁场、发电机的分类、发电机的分类、铭牌、铭牌额定电流、额定电压、额定容量、额定电流、额定电压、额定容量、COS 4124 10.5 KV 60MW4124 10.5 KV 60MW、思考题：发电机为什么采用星形连接而不采用思考
2、题：发电机为什么采用星形连接而不采用三角形连接？三角形连接？二二 同步发电机的运行特性同步发电机的运行特性1.同步同步同步电机和异步电机的区别同步电机和异步电机的区别?同步发电机同步发电机:定子磁场与转子磁场以同定子磁场与转子磁场以同方向、同转速旋转。方向、同转速旋转。.空载特性空载特性概念：额定转速下，发电机不带负荷，即只概念：额定转速下，发电机不带负荷，即只加励磁，不并网时的特性。加励磁，不并网时的特性。空载特性试验：定速后，逐渐增加励磁，到空载特性试验：定速后，逐渐增加励磁，到端电压端电压130%，后逐渐降低励磁，会得到空载特，后逐渐降低励磁，会得到空载特性曲线。性曲线。空载特性曲线空载
3、特性曲线EoI I 作用：和继报保有关，用来求电压作用：和继报保有关，用来求电压 变化率，不饱和电抗值变化率，不饱和电抗值增加励磁过程增加励磁过程降低励磁过程降低励磁过程,磁滞现磁滞现象象3、发电机的短路特性、发电机的短路特性定子绕组短路，定子绕组电流与励磁电定子绕组短路，定子绕组电流与励磁电流之间的关系流之间的关系作用：求发电机的同步电抗、断路比，判作用：求发电机的同步电抗、断路比，判断转子绕组的匝间短路断转子绕组的匝间短路、发电机的外特性、发电机的外特性指指COS、励磁电流、转速恒定时，发、励磁电流、转速恒定时，发电机定子电流与端电压的变化关系电机定子电流与端电压的变化关系 1ICOSCO
4、S=1COS（-）在滞后的在滞后的COSCOS下，当下，当定子电流增加时，电压定子电流增加时，电压降较大，此时是去磁作降较大，此时是去磁作用。用。在超前的在超前的COSCOS下，当下，当定子电流增加时，电压定子电流增加时，电压反而升高，此时是助磁反而升高，此时是助磁作用。作用。5、发电机的调整特性、发电机的调整特性 -指电压、转速、指电压、转速、COS恒定，改变定子电恒定，改变定子电流时的励磁电流的变化曲线流时的励磁电流的变化曲线。COS=0COSCOS=1COS(-01励励磁磁电电流流定子电流定子电流1发电机调整特性曲线发电机调整特性曲线 在滞后的在滞后的COS下下,负负荷增加荷增加,励磁励
5、磁电电流也必然流也必然增加增加.-此此时时去磁作用加去磁作用加强强,要要维维持气隙磁通持气隙磁通,必必须须增加增加转转子磁子磁势势.在超前的在超前的COS下下,负负荷增加荷增加,励磁励磁电电流一般要流一般要降低降低.-这这是因是因为电为电枢反枢反应应有助磁作用有助磁作用.三、同步发电机的能量输出三、同步发电机的能量输出1.有关发电机的损耗摩擦损失摩擦损失+风阻风阻 铁芯磁滞铁芯磁滞+涡流涡流 定子绕组本身的损失定子绕组本身的损失机械损失机械损失铁损铁损铜损铜损（1%可以忽略）汽轮机输入的功率减去以上损失汽轮机输入的功率减去以上损失,剩下的剩下的作为有功功率输出作为有功功率输出空载损耗空载损耗2
6、、同步发电机有功输出、同步发电机有功输出当发电机带纯阻性负荷时当发电机带纯阻性负荷时出现定子电流出现定子电流 产生定子磁场产生定子磁场(电枢反应磁场电枢反应磁场)阻碍转子磁场前进阻碍转子磁场前进汽机转速降低汽机转速降低汽机增加进汽汽机增加进汽维持额定转速维持额定转速使气隙磁场发生歪曲或畸变使气隙磁场发生歪曲或畸变,即气隙磁场即气隙磁场对于主磁场来说对于主磁场来说,逆着转向偏了一个逆着转向偏了一个 角角NSF0发发电电机机转转向向发电机空载发电机空载,=0NSF0发发电电机机转转向向角FFR发电机带负荷时发电机带负荷时,的大小的大小负负荷大小性荷大小性质质有关有关纯感性负荷 去磁 端电压纯容性负
7、荷 助磁 端电压上两种负荷只会使磁场上两种负荷只会使磁场削弱或加强削弱或加强,但不会扭曲但不会扭曲但是但是,实际负荷都是感性的实际负荷都是感性的,相当于纯阻性和相当于纯阻性和纯感性的叠加纯感性的叠加,所以它既有使主磁场的扭曲所以它既有使主磁场的扭曲,又有去磁作用又有去磁作用.故故,在同步发电机中在同步发电机中,气隙磁场轴线和主磁场轴线气隙磁场轴线和主磁场轴线之间的夹角与发电机输出的有功功率的大小有关之间的夹角与发电机输出的有功功率的大小有关.当同步发电机输出的有功功率增大时当同步发电机输出的有功功率增大时,原动机输入原动机输入的有功功率增大的有功功率增大,角也随着增大角也随着增大.角也叫做角也
8、叫做功功率角率角.一般汽一般汽轮发电机机额定定负荷运行荷运行,角角约为约为250-300四、发电机的功角特性1、发电机的功角特性发电机和无穷大电网并联运行时，发电机的输出功率为：Pde=(UE0/Xd)sin-其中发电机端电压与空载电势的夹角（功率角）U 发电机端电压 E0 发电机空载电势 Xd 发电机同步电抗式中U、E0、Xd都可以认为是常数，这样Pde的大小仅仅与有关，它们之间是正弦函数关系，Pde与之间的关系曲线为功角特性2.功角特性对运行的影响功角特性对运行的影响1.1.）发电机的功率极限：当）发电机的功率极限：当角从角从0900900 0时，有时，有功随功随增大而增大，当增大而增大，
9、当=90=900 0时，有功最大。时，有功最大。P PMAXMAX=UE=UE0 0/X/Xd d发电机的功率极限发电机的功率极限当当=90=900 0时，有功随时，有功随增大而减小增大而减小当当=180=1800 0时，有功为时，有功为0 0静态稳定区静态稳定区：汽轮机功率不变，转子在外力的：汽轮机功率不变，转子在外力的作用下，作用下，角发生微小变化，如果原来的工作角发生微小变化，如果原来的工作点在点在角角0900之间，则发电机会通过若干个之间，则发电机会通过若干个摆动回到原来的工作点，此区间为摆动回到原来的工作点，此区间为静态稳定区静态稳定区非稳定区：非稳定区：如果如果角在角在9001800之间，则不之间，则不会稳定，为非稳定区会稳定，为非稳定区如果如果角超过角超过1800，则为逆功率运行，则为逆功率运行