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1、,发 电 机 的 运 行,一、发电机的基本知识,N,S,、发电机原理,原始型,采用永磁磁场,转子线圈上感应出电流经滑环碳刷送出,N,S,随发电机容量增大,改造为定子线圈发电,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、铭牌额定电流、额定电压、额定容量、COS 4124 10.5 KV 60MW、75MVA 0.8思考题：发电机为什么采用星形连接而不采用三角形连接？,二 同步发电机的运行特性,1.同步,同步电机和异步电机的区别?同步发电机:定子磁场与转子磁场以同方向、同转速旋转。,.空载特性概念：额定转速下，发
2、电机不带负荷，即只加励磁，不并网时的特性。空载特性试验：定速后，逐渐增加励磁，到端电压130%，后逐渐降低励磁，会得到空载特性曲线。,空载特性曲线,Eo,I,作用：和继报保有关，用来求电压 变化率，不饱和电抗值,增加励磁过程,降低励磁过程,磁滞现象,3、发电机的短路特性定子绕组短路，定子绕组电流与励磁电流之间的关系作用：求发电机的同步电抗、断路比，判断转子绕组的匝间短路、发电机的外特性指COS、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,1.5U,1,I,1.0,0.5,COS=0.8,COS=1,COS（-）=0.8,在滞后的COS下，当定子电流增加时，电压降较大，此时是去磁作用
3、。在超前的COS下，当定子电流增加时，电压反而升高，此时是助磁作用。,5、发电机的调整特性-指电压、转速、COS恒定，改变定子电流时的励磁电流的变化曲线。,COS=0,COS=0.8,COS=1,COS(-)=0.8,0,1,励磁电流,定子电流,1,发电机调整特性曲线,在滞后的COS下,负荷增加,励磁电流也必然增加.-此时去磁作用加强,要维持气隙磁通,必须增加转子磁势.在超前的COS下,负荷增加,励磁电流一般要降低.-这是因为电枢反应有助磁作用.,三、同步发电机的能量输出,1.有关发电机的损耗摩擦损失+风阻 铁芯磁滞+涡流 定子绕组本身的损失,机械损失,铁损,铜损（1%可以忽略）,汽轮机输入的
4、功率减去以上损失,剩下的作为有功功率输出,空载损耗,2、同步发电机有功输出当发电机带纯阻性负荷时,出现定子电流,产生定子磁场(电枢反应磁场),阻碍转子磁场前进,汽机转速降低,汽机增加进汽,维持额定转速,使气隙磁场发生歪曲或畸变,即气隙磁场对于主磁场来说,逆着转向偏了一个 角,N,S,F0,发电机转向,发电机空载,=0,N,S,F0,发电机转向,角,F,FR,发电机带负荷时,的大小负荷大小性质有关,纯感性负荷 去磁 端电压,纯容性负荷 助磁 端电压,上两种负荷只会使磁场削弱或加强,但不会扭曲,但是,实际负荷都是感性的,相当于纯阻性和纯感性的叠加,所以它既有使主磁场的扭曲,又有去磁作用.,故,在同
5、步发电机中,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.当同步发电机输出的有功功率增大时,原动机输入的有功功率增大,角也随着增大.角也叫做功率角.一般汽轮发电机额定负荷运行,角约为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1.）发电机的功率极限：当角从0900时，有功随增大而增大，当=900时，有功最大。PMAX=UE0/Xd,发电机的功率极限,当=900时，有功随增大而减小当=1800时，有功为0,静态稳定区：汽轮机功率不变，转子在外力的作用下，角发生微小变化，如果原来的工作点在角0900之间，则发电机会通过若干个摆动回到原来的工作点，此区间为静态稳定区非稳定区：如果角在9001800之间，则不会稳定，为非稳定区如果角超过1800，则为逆功率运行,
