福州大学_电机学_13同步发电机在大电网上运行.ppt

三、动态稳定的概念 定义：当并网的发电机发生负载突变、突然短路、 电压突变或发电机失磁等非常运行时，发电机能 继续保持同步运行，则称之为动态稳定。 分析: 右图为电网电压下降情况 U1U2U3U4 4 一、无功功率调节 O A B C 输出有功功率不变 第四节 无功功率调节和V形曲线 1）正常励磁：I与U同相位，即cosθ=1 →P20、Q2=0 →P2不变时 I 为最小值 2）过励（增加励磁电流）：E0↑→I 滞后U,θ0 →出现无功电流Isinθ→P20、Q20 If↑↑→δ↓→稳定↑→受 I 和 If 的限制 3）欠励(减小励磁电流)：E0↓→I 超前U，θ0 →出现无功电流 Isinθ→P20、Q20 If↓↓→δ↑≥90o→失去稳定→受 I 和稳定限制 结论： 当同步电机与大电网并联运行时，调节If 的大小，就可以改变电机输出无功功率的大小和性质。 无功功率调节分析： If↑→ E0 ↑→功角特性幅值上升 →δ↓ →Q2↑、P2不变 二、同步发电机的V型曲线 在n=n1、P2=const时，I=f(If) 的关系曲线 P2↑→曲线上移 曲线最低点：I最小，cosθ=1，正常励磁 IfIf1，过励状态 IfIf1，欠励状态。存在稳定极限 第五节 同步电动机与同步补偿机 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 理想空载 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：气隙合成磁场超前转子磁场 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 区别： 过励状态 欠励状态 同步电动机功率因素可调： 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 得到合适的 I 和 cos? 阻尼绕组 异 步 起 动 牵 入 同 步 调节励磁 完成起动 注意事项： 起动绕组电阻越大，起动转矩Tst越大，但是牵入转矩Tpi却越小，不利于牵入同步。 异步起动阶段，励磁绕组不允许开路，否则会感应高压；也不允许直流短路，否则会产生“单轴转矩Tc，半同步胶住。 其他起动方法： 1、辅助电动机起动法 2、变频起动法 同轴异步电动机拖动至接近同步转速，再用牵入同步 的方法完成起动 配合变频器，把三相电源频调得很低，产生的旋转磁场转得极慢。依靠牵入转矩起动电动机。然后慢慢提高电源频率，使转子加速，直到额定转速。 三、同步补偿机 同步补偿机：实际上是一台空载（过励）运行的同步电动机，用于向电网输出无功功率，改善电网功率因数。 特点：过励运行，输出感性无功功率 安装在用户端 无机械功率的传递，机械结构要求低 极数少、转速高、气隙小，提高材料利用率 第六节 异步起动稀土永磁同步电动机 一、稀土永磁同步电动机（REPMSM）结构 特点： 无励磁绕组、集电环和电刷，提高了运行可靠性 无励磁电流，提高了电动机的效率和功率密度 1．表面式转子磁路结构 制造工艺简单、成本低，但转子表面无法安放起动绕组，无异步起动能力。 2．内置式转子磁路结构 极靴中可以放置铸铝笼条或铜条笼，起阻尼或起动作用，动、稳态性能好。 二、稀土永磁同步电动机的稳态运行 常用稀土材料：稀土钴永磁和钕铁硼永磁 钕铁硼与铁氧体