船电设备——第四章同步电机.ppt

1 同步发电机的外特性 容性负载： 为增磁的电枢反应，E0＜UN U I 0 UN IN cos φ=1 cos φ＜1(滞后) cos φ＜1(超前) 感性负载： 为去磁的电枢反应，E0＞UN 定义： n＝nN If=常数 cos φ=常数 U＝f（Ia） 特点： 电压的变化与 电枢绕组电阻的压降 漏电抗压降 负载电流的大小 负载电流性质 均有关 * 4. 2. 4三相交流同步发电机的外特性及调节特性 同步发电机的电压调整率ΔU%： 电机机带额定负载（IaN、cosφN），且If、n为额定值，此时U=UN，而E0为空载时输出端电压 定义： 同步发电机带感性负载cosφN=0.8时， 凸极式发电机ΔU%=（18～30）%， 隐极式发电机同步电抗较大，ΔU%=（30～48）%。 船舶电站要求静态电压调整率在±2.5%以内。 * 4. 2. 4三相交流同步发电机的外特性及调节特性 If I 0 If 0 IN cos φ=1 cos φ＜1(超前) cos φ＜1(滞后) 2 同步发电机的调节特性 定义： n＝nN U=UN cos φ=常数 If＝f（Ia） 特点： 为保持输出电压不变 随着负载电流的变化 励磁电流必须作相应的调节 感性负载：为去磁电枢反应 Ia ↑ →I f ↑ 容性负载：为增磁电枢反应 Ia ↑ →I f ↓ * 4. 2. 4三相交流同步发电机的外特性及调节特性 U I 0 UN IN cos φ=1 cos φ＜1(滞后) cos φ＜1(超前) If I 0 If 0 IN cos φ=1 cos φ＜1(超前) cos φ＜1(滞后) 同步发电机的外特性和调节特性综合分析 当发电机带感性负载运行时，随着电流增大， 输出端电压将下降； 结论 当发电机带感性负载运行时，随着电流增大， 为保持电压不变，则必须增大励磁电流 * 外特性 调节特性 4. 2. 4三相交流同步发电机的外特性及调节特性 * 同步发电机的功率平衡关系式 P2≈PM P1－转子吸收的机械功率 pm －机械损耗 pFe－铁损（铁心的磁滞和涡流损耗） ps －附加损耗 PM－从转子传输到定子的电磁功率 pCu－铜损（定子绕组损耗） P2－输出电功率 4. 2. 5三相交流同步发电机的功角特性 定义：电磁功率PM（输出功率）与功率角θ的关系 1） 功角特性 感性负载相量图 φ E0 Ia jIaXs U θ φ a P2=f (θ) P2=3U Ia cos φ a=E0sinθ= IaXs cos φ P2= 3E0U sinθ Xs 当电网电压、频率f 、E0恒定时，同步发电机的电磁功率PM 只取决于E0与U之间的相位角θ，即主磁极磁场Ff与气隙合成磁场Fδ之间的夹角。 * 4. 2. 5三相交流同步发电机的功角特性 P2= 3E0U sinθ Xs θ= 0，PM＝0； θ＝90o，PM=PMmax； θ＝180o，PM＝0 0 θ90o ，θ↑→PM↑，递增 90o θ 180o，θ↑→PM↓，递减 PM P2 0 90° 180° θ PMmax 当0θ90o，同步发电机稳定运行 * 4. 2. 5三相交流同步发电机的功角特性 2）同步发电机的功角特性曲线 * 无功Q=UIsinφ 去磁电枢反应 E0↓ 输出电功率S=UI 有功P=UIcosφ 电磁阻力矩 n↓ 同步发电机的负载运行 输出无功Q ↑ ，将使 E0↓ ，从而导致端电压下降 为维持端电压不变，则需增大励磁电流If 若输出无功Q 不变，增大励磁电流If ，则端电压U上升 输出有功P ↑ ，将使 n↓ ，从而导致端电压频率 f 下降 为维持 f 不变，则需增大原动机输入功率（柴油机油门） 若输出有功P不变，增大油门，则端电压频率 f 上升 输出无功Q ，励磁电流If ，端电压U 输出有功P，油门，频率 f * 第四章 同步电机 4.1三相交流同步电机的基本结构、工作原理及铭牌数据 4.1.1三相交流同步电机的基本结构 4.1.2三相交流同步发电机的基本工作原理 4.1.3铭牌数据 4.2三相交流同步发电机运行特性 4.2.1同步发电机空载运行特性 4.2.2同步发电机对称负载运行 4.2.3三相交流同步发电机电压平衡方程和相量图 4.2.4三相交流同步发电机的外特性