同步电动机的功角特性(精)

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同步发电机功角的含义

同步发电机功角的含义
同步发电机功角是指发电机与电网系统之间的相位差。

在电网运行中，发电机需要与电网同步运行，以保持供电稳定。

功角是衡量发电机与电网同步运行的重要参数之一。

功角是通过测量电网电压和电流的相位差来计算得出的。

当发电机与电网的功角为零时，两者的相位完全同步，电压和电流波形一致。

如果功角偏离零度，表明发电机与电网的相位存在偏差，可能会导致电网不稳定甚至发生故障。

同步发电机功角的含义在于确定发电机运行的稳定性。

当功角偏离零度时，发电机会产生不平衡的电磁力，这可能导致发电机与电网的失去同步，电压和频率的波动。

因此，保持发电机功角接近零是确保电网稳定运行的关键。

要保持发电机功角稳定，需要对发电机进行准确的控制。

电力系统中的自动控制装置可以监测和调整功角，以确保发电机与电网同步运行。

这些控制装置可根据电网的需求对发电机的励磁系统进行调节，使功角接近零。

需要指出的是，同步发电机功角不同于功因角，后者是指电力系统中的功率因数。

功角是指发电机与电网的相位差，而功因角是指电压和电流之间的相位差。

这两个角度的概念和计算方式有所不同。

总结而言，同步发电机功角是指发电机与电网之间的相位差，它对电网的稳定性至关重要。

保持发电机功角接近零是确保电网运行稳定的关键。

在电力系统中，可以通过自动控制装置对发电机的励磁系统进行调节，以实现稳定的功角。

(完整版)凸极同步发电机的功角特性PPT文档

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2 凸极同步发电机的功角特性
凸极机的有功功角特性
1. 凸极机的有功功角特性发电机E0和U保持不变，电磁功率Pem与功角θ的关系
Electrical Machinery
凸极机的有功功角特性
凸极机的有功功角特性
P P m UI cos 凸极同步发电机的功角特性
2 凸极同步发电e机m的功角特性2
mUIcos( )
凸极机的有功功角特性
mUI cos 2 凸极同步发电机的功角特性
Pem=f（θ）
cos
mUIsin
sin
Iq xq U sin Id xd E0 U cos
E0
jId xd jIq xq
U
Iq Icos
I
Id Isin
重庆电力高等专科学校
7.2.2 凸极同步发电机的功角特性
谢谢观看！
1. 凸极机的有功功角特性
2 凸极同步发电机的功角特性
凸极同步发电机的功角特性
凸极机的有功功角特性
E U 凸极机的有功功角特性
0
P m sin 2 凸极同步发电e机m的功角特性
x 2 凸极同步发电机的功角特性 d
mU 2 ( 1 1 )sin 2 2 xq xd
2 凸极同步发电机的功角特性
重庆电力高等专科学校 Electrical Machinery
电机学
凸极同步发电机的功角特性
7.2.2 凸极同步发电机的功角特性
发电机E0和U保持不变，电磁功率率Pem与功角θ的关系
凸极机的有功功角特性
P =f（θ） Pem=f（θ）
凸极同步发电机的功角特性 Electrical Machinery
2 凸极同步发电机的功角特性

电机学同步电机部分知识点总结

隐极机一般用汽轮机拖动，凸极机用水轮机拖动。
二、对称负载时的电枢反应
1. 同步电机空载时，气隙磁场就是由励磁磁动势所产生的同步旋转的主磁场，在定子绕组中只感应有空载电动势，因为定子电流为 0，所以端电压就等于空载电动势。带上对称负载以后，定子绕组流过负载电流时，电枢绕组就会产生电枢磁动势以及相应的电枢磁场，若仅考虑其基波，则它与转子同向、同速旋转，它的存在使空气隙磁动势分布发生变化，从而使空气隙磁场以及绕组中的感应电动势发生变化，这种现象称为电枢反应。
因此，与之对应有直轴电枢反应电抗和交轴电枢反应电抗，再把电枢反应电抗与漏抗相加，可得直轴同步电抗和交轴同步电抗。
四、同步发电机的参数及测定 1.不饱和同步电抗和饱和同步电抗：不饱和同步电抗的数值要比饱和同步电抗的数值大得多。（因为饱和时，磁阻大，电抗就小）（有一规律：气隙大，磁阻就大，电抗就小） 2.漏抗的测定和保梯电抗（电抗三角形）（1）负载特性：当电枢电流及功率因数均为常数时，端电压与励磁电流之间的关系曲线 U=f(If)称为负载特性。
同步电机的基本原理和运行特性
一、同步电机（电机转子的转速和旋转磁场转速相同）的结构
转子上装有磁极和励磁绕组。当励磁绕组通以直流电流后，电机内就产生转子磁场。同步电机的磁极通常装在转子上，而电枢绕组放在定子上，通常称为旋转磁极式电机。
旋转磁极式同步电机的转子有隐极和凸极两种结构，隐极电机的气隙均匀，凸极电机的气隙不均匀（极弧下较小，而极间较大）。
6. 由内功率因数角判断同步电机的运行方式。
三、隐极+凸极同步发电机的分析方法
1.电枢反应电抗的物理意义：电枢反应磁场在定子每相绕组中所感应的电枢反应电动势，可以把它看作相电流所产生的一个电抗电压降，这个电抗便是电枢反应电抗。 2.同步电抗： = + ,包含两部分，一部分对应于定子绕组的漏磁通，另一部分对应于定子电流所产生的电枢反应磁通。在实用上，我们通常不把它们分开，而是把 + 当作一个同步电抗来处理。

发电机功角特性详细

发电机功角特性详细功率平衡◆同步发电机的功率流程如图17.6所示。

为自原动机向发电机的输入的机械功率，其中一部分提供轴与轴承间的摩擦、转动部分与空气的摩擦及通风设备的损耗，总计为机械损耗，另一部分供给定子铁心中的涡流和磁滞损耗，总计为铁心损耗,为通过电磁感应作用转变为定子绕组上的电功率，称为电磁功率。

如果是负载运行，定子绕组中还存在定子铜耗，＝－就是发电机的输出功率。

同步发电机的功率平衡方程式为(17-1)定子绕组的电阻一般较小，其铜耗可以忽略不计，则有(17-2) 功角的概念◆?为内功率因数角，定义为功角。

它表示发电机的励磁电势和端电压之间相角差。

功角?对于研究同步电机的功率变化和运行的稳定性有重要意义。

◆图17.7画出了同步电机的时空相量图。

图中忽略了定子绕组的漏磁电势，认为≈+，对应于转子磁势，对应于电枢磁势，所以可近似认为端电压由合成磁势=+所感应。

和之间的空间相角差即为和之间的时间相角差。

◆可见功角?在时间上表示端电压和励磁磁势之间的相位差，在空间上表现为合成磁场轴线与转子磁场轴线之间夹角。

并网运行时，为电网电压，其大小和频率不变，对应的合成磁势总是以同步速度旋转，因此功角的大小只能由转子磁势的角速度决定。

稳定运行时，和之间无相对运动，?具有固定的值。

功角特性◆功角特性指的是电磁功率随功角?变化的关系曲线=f(?)的。

◆凸极电机令可以求出对应于最大电磁功率的功角,一般来说凸极电机的在45～90之间。

◆隐极电机◆最大功率与额定功率的比值定义为同步发电机的过载能力。

对隐极电机来说有功功率的调节◆功角特性=f(?)反映了同步发电机的电磁功率随着功角变化的情况。

稳态运行时，同步发电机的转速由电网的频率决定，恒等于同步转速，即，发电机的电磁转矩和电磁功率之间成正比关系：电磁转矩与原动机提供的动力转矩相平衡其中为空载转矩因摩擦、风阻等引起的阻力转矩）。

◆可见要改变发电机输送给电网的有功功率，就必须改变原动机提供的动力转矩，这一改变可以通过调节水轮机的进水量或汽轮机的汽门来达到。

电机与拖动基础第2版 (许建国著) 高等教育出版社第四章课后答案

第四章4 .1 如果电源频率是可调的,当频率为50 Hz 及40 Hz 时,六极同步电动机的转速各是多少? 解: n =1n =pf 160六极同步电动机P=3,当1f =50HZ 时,min /100035060r n =⨯=; 当1f =40HZ 时,min /80034060r n =⨯=4 . 2 同步电动机在正常运行时,转子励磁绕组中是否存在感应电动势?在起动过程中是否存在感应电动势?为什么?答: 同步电动机在正常运行时,转子励磁绕组中不存在感应电动势。

正常运行时转子的转速等于定子旋转磁场的转速,转子励磁绕组与定子旋转磁场之间没有相对切割运动,所以转子励磁绕组中不会产生感应电动势。

在起动过程中转子励磁绕组中存在感应电动势,因为起动时转子的转速低于定子旋转磁场的转速,转子励磁绕组与定子旋转磁场之间有相对切割运动,所以转子励磁绕组中会产生感应电动势。

4 . 3 为什么异步电动机不能以同步转速运行而同步电动机能以同步转速运行?答: 若异步电动机以同步转速运行,则转子的转速等于定子旋转磁场的转速,两者之间没有相对切割运动,在转子绕组中不会产生感应电动势,没有电流,没有电磁转矩,异步电动机不能运行,所以异步电动机不能以同步转速运行。

同步电动机的定子绕组通入三相交流电产生旋转磁场,而转子励磁绕组通入直流电产生恒定磁场,只有当转子转速等于同步转速时,同步电动机才能产生固定方向的电磁转矩,从而带动负载运行;如果转子转速不等于同步转速,则产生的电磁转矩的方向是交变的,时而是顺时针方向,时而是逆时针方向,平均电磁转矩为零,所以同步电动机只能以同步转速运行。

4 . 4 为什么要把凸极同步电动机的电枢磁动势aF 和电枢电流I 分解为直轴和交轴两个分量?答: 凸极同步电动机结构上的特点是转子具有明显突出的磁极,使得定、转子之间的气隙是不均匀的,这给分析工作带来困难。

为便于分析,在转子上放置垂直的两根轴,即直轴和交轴,直轴与转子轴线重合,交轴与转子轴线垂直,这样使得沿直轴或交轴方向的磁路是对称的,同时由于直轴与交轴互相垂直,计算直轴方向的磁通时不必考虑交轴磁动势的影响,同样,计算交轴方向的磁通时也不必考虑直轴磁动势的影响,可使计算工作简化,所以常把凸极同步电动机的电枢磁动势aF 和电枢电流I 分解为直轴和交轴两个分量。

发电机功角特性

发电机功角特性同步发电机的功角特性是指发电机的有功功率(P)、无功功率(Q)与发电机电抗(Xd、Xq)、内电动势(Ed)、机端电压(U)和功角(δ)的关系特性。

(1) 发电机功角特性。

1)有功特性：发电机输出的有功功率为：P = Ed*U*Sinδ/Xd + U2*Sin2δ*(1/Xq – 1/Xd)/22)无功特性：发电机输出的无功功率为Q = Ed*U*Cosδ/Xd + U2*Cos2δ*(1/Xq – 1/Xd)/2 - U2*(1/Xq + 1/Xd)/2(2)隐极发电机功角特性。

对于隐极发电机，取Xd = Xq。

1) 有功特性：发电机输出的有功功率为P = Ed*U*Sinδ/XdP代表发电机输出的有功功率，对发电机产生制动的电磁转矩。

在一定的电压和励磁电流下，发电机的有功功率P与功角多是函数关系。

2) 无功特性：发电机输出的无功功率为Q = Ed*U*Cosδ/Xd + U2/Xd式中第一项与Ed和δ有关，它表示由转子励磁经电磁感应传递到定子的无功功率，值随δ角的余弦而改变。

由于U*Cosδ = Ed – Id*Xd，则上式第一项可改写为Ed2/Xd – Ed*Id第二项与Ed和δ无关，它代表发电机维持一定端电压U所需励磁的无功功率。

因为Ed = U*Costδ + Id*Xd，故Q = Ed*Id – Id2*Xd，即供给电网的无功功率等于主磁通转换的无功功率减去电枢绕组电感的无功损耗。

由此可见，增加发电机的励磁电流(即加大Ed)，便可增大发电机的无功输出。

对于隐极发电机，取Xd = Xq。

此时发电机输出的有功功率为P = Ed*U*Sinδ/Xd但当δ = 90°时，P为最大功率（即极限功率）。

功角特性是同步发电机的基本特性之一。

通过功角特性，可以确定稳态运行时发电机所能发出的最大电磁功率。

功角特性还是研究同步发电机并联运行时经常应用的重要特性。

功角的物理含义功角有两重含义：一是表示E和U这两个时间相量之间的时间相位差角；二是表示产生E0的主磁极磁势Ff与产生端电压U的定子合成磁势Fu之间的空间相位角，即转子磁极轴线与定子合成等效磁极轴线之间的空间夹角(电角度)。

同步发电机的稳态功角特性习题(精)

第2节同步发电机的稳态功角特性一、填空题1、同步电机的功角θ有双重含义，一是和之间的夹角；二是和空间夹角。

2、同步发电机最大电磁转矩与电抗有关，异步电机最大电磁转矩与电抗有关，而与转子无关。

3、汽轮同步发电机稳定极限角θ ，水轮同步发电机稳定极限角θ （填角度的大小范围）二、选择题1、对同步电机电磁转矩最大值起主要影响的电抗是（）。

（A ）定子漏抗δx ；（B ）同步电抗t x ;(C)电枢反应电抗a x ;2、与无穷大电网并联运行的一台凸极式同步发电机,若失去励磁后,电机的最大电磁功率出现在功角δ为（）。

(A)δ=0°(B)δ=45°(C)δ=90°(D)45°<δ<90°3、发电机绕组中流过电流之后，就在绕组的导体内产生损耗而发热，这种损耗称为( )。

（A ）铁损耗；（B ）铜损耗；（C ）涡流损耗；（D ）其它损耗。

三、问答题1、写出隐极同步发电机的有功功率角特性方程，并画出功角特性曲线。

2、同步发电机功率极限取决于什么？如何提高？3、同步发电机的功角在时间和空间上各有什么含义？四、计算题设有一凸极式同步发电机，Y 接线，Ω=Ω=9.0,2.1q d x x ，和它相连的无穷大电网的线电压为230V ，额定运行时024=N δ，每相空载电动势V E 5.2250=，求该发电机：1）在额定运行时的基本电磁功率；2）在额定运行时的附加电磁功率；3）在额定运行时的总的电磁功率；4）在额定运行时的比整步功率；参考答案一、填空题1、主极轴线气隙合成磁场轴线空载电动势端电压2、同步漏电阻3、 90= 90<二、选择题1、（B ）2、（B ）3、（B ）三、问答题1、省略。

2、以隐极同步发电机为例，功率极限t em x U E m P 0max =，因电网电压C U =，故其功率极限取决于空载电动势()f I E 0和同步电抗x t提高方法：①运行中可增加励磁电流（既增大空载电动势0E ）；②在设计制造时可减小同步电抗（既增大气隙等）。

第十二章同步电机的基本理论和运行特性

义？
• 空间矢量和时间相量的物理意义有何区别？同步电机中哪些量是空间矢量，哪些量是时间相量？ • 何谓时空矢量图？同步发电机空载时的时空矢量图？ • 电压波形正弦畸变率的定义是什么？
§12.4 对称负载时的电枢反应
电枢反应的概念电机带负载后，电枢电流产生的磁场将使空载气隙磁场的分布发生变化，从而使绕组中的感应电动势发生变化，这种现象称为电枢反应。三个特殊角
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电机学多媒体课件系列20068第十二章同步电机的基本理论和运行特性第十二章同步电机的基本理论和运行特性121同步电机的结构122同步电机的励磁系统123同步电机的空载运行124对称负载时的电枢反应125隐极同步发电机的分析方法126凸极同步发电机的分析方法127电枢绕组的漏抗128同步发电机的空载短路和负载特性129同步发电机的参数及测定1210同步发电机的稳态运行特性121同步电机的结构1基本特点根据电磁感应原理工作的交流旋转电机转子转速固定为同步转速2主要用途主要作发电机电动机无需调速低速大功率机械改善功率因数补偿机空转的同步电动机向电网输送无功功率一同步电机的基本工作原理a同步发电机原动机拖动转子转子磁场切割定子绕组感应三相交流电势转子加直流励磁定子铁芯电枢绕组交流转子铁芯励磁绕组直流相电势大小
0
E0
思考：相量图和矢量图的区别？
时空矢量图的定义：将具有相同角速度的空间矢量和时间相量画在同一坐标即为时空矢量图。
同步电机空载时的时空矢量图
时间相量和空间矢量都以相绕组轴线作为参考轴。
A相轴/时轴/交轴
Z
B
ω1=2πf
E0
A
N
S
直轴
X
Ff
φ0

发电机进相与功角

发电机进相与功角最简单的理解就是：机组并网发电后，定转子磁极间的角度，转子超前就是发电态，定子超前就是同步电动机状态（主汽门关闭，逆功率保护要动作）发电机功角是发电机内电势与发电机端电压向量的夹角。

当发电机功角为0时内电势与发电机端电压重合，应该是发电机全速未与系统并列。

发电机功角90度时发电机发出有功并从系统吸收无功。

发电机功角特性：Pdc=m EU/Xd sinδ Pdc电磁功率M 相数Xd 同步电抗δ 功角E电势，U机端电压当原动机增加输入功率时，发电机的电磁功率也相应增加，正常运行的发电机只增加电磁功率时，其电势不变（励磁不变）机端电压不变（并列于系统），同步电抗不变。

由以上公式可以看出，只有功角变大，才满足这个特性。

在物理上可以这样理解：增加原动力时，转子加速，但由于同步运行的作用，使得转子的转速不可能脱开同步转速，而又回到平衡。

但此时和电枢主磁通和转子磁极中心线不再是和刚才一样的角度，而是加了一个角度，即Δδ。

功角只有在0--90度间才符合这个特性。

也就是SIN0-90度的值是0---1 发电机在正常运行时，功角一般在30度左右，这是因为需要一个静稳定的冗余。

因为SIN30度=0.5也就是说一般发电机的静态稳定冗余为2。

现代发电机因为有了较为先进的调节器，往往功角可以运行在较大的角度运行，甚至运行在功率因数为进相0.9运行，而保证不会失去静态稳定。

这时候的功角大于90度，，，，，，根据以上公式大家可以进行分析。

发电机静稳极限角是90°，当功角大于90时，若发电机受到大的扰动就会失去同步。

进相运行的深度应经过试验得到。

我厂具体事例为：昨天#4机停机后，#3机A VC投入、600MW负荷时，无功负荷进相深度达-60MV ar，无法自动恢复，退出A VC手动增加无功至-40MV ar重新投入A VC。

查阅规程，在600MW进相试验时最大为-89MV ar，再低极可能发生发电机稳定破坏发生振荡，记得#4机试验时就振荡一次。

电气考研专业课：同步发电机的功角特性

E0
E0sin IX ccos
jIX c
Icos E0sin
Xc
Pem
P2
m UE0 Xc
sin
U
I
功角特性： Pem
P2
m UE0 Xc
sin
（1）保持励磁电流 if
不变时，PM 值与角
PM
按正弦曲线变化。
if 1
请比较 if 1和 if 2的大小
1
（2） PM 一定时，改变励磁
电流 i f ，若 i f 1 i f 2 则
（2）动态稳定：发电机突然加负载、切除负载等正常操作运行时，或者在发生突然短路、电压突变、发电机失去励磁电流等非正常运行，以及遭受到大的或是一定数值参数变化或负载变化时，电机是否还能保持同步运行的问题。
2．静态稳定分析
(1) 隐极机
T
•
T T•
0 1
• T
•
900 2
1800
若原动机拖动转矩
sin
mU 2
Xd Xq 2Xd Xq
sin2
第一项是励磁电流在气隙磁场中产生电磁力所引起
的，与励磁电势 E0 成正比，称为励磁电磁功率。
第二项在隐极机中不存在，与端电压 U 及交直轴磁
阻的差异 X d X q 有关，称作凸极电磁功率。
凸极同步发电机的 PM 功角特性：
Pem
m UE0 Xd
③ 发电机空载运行时，气隙磁动势基波和励磁磁动势基波同相位。
+A
+A
N
Sf F
Ff 1 S N f
S f N
Nf
结论：
S
F Ff 1
空载运行时，气隙磁动势和励磁磁动势同相位，定转

2009_32电机学-同步发电机的并联运行03

同步发电机的并联运行§11-4 同步发电机的功角特性功率角：指励磁电动势和电网电压这两个向量之间的夹角，用表示。

功角特性：指同步电机接在电网上对称稳态运行时，电机的电磁功率与功率角之间的关系。

0E &U&θ¾功率角θ的物理意义1）功率角是和之间的时间相位差角，对发电机而言，θ角是励磁电动势超前于端电压的时间角。

0E &U &0E &U &同步发电机的并联运行§11-4 同步发电机的功角特性同步发电机的并联运行§11-5 同步发电机与无限大电网并联运行时有功功率的调节和静态稳定以隐极电机为例，饱和影响和电枢电阻略去不计，由于把电网看作无限大电网。

所以U＝常值，且f=常值。

同步发电机的并联运行§11-5 同步发电机与无限大电网并联运行时有功功率的调节和静态稳定¾静态稳定在电网或原动机方面偶然发生一些微小扰动时，当扰动的原因消失以后，发电机能否回到原先的状态继续运行，这称为同步发电机的静态稳定问题。

如果能回到原先的状态，发电机就是“静态稳定”的，反之，就是不稳定的。

¾静态稳定静态稳定条件：以θ角表示。

对于隐极同步发电机，运行在0°<θ<90°范围内，发电机是静态稳定的。

运行在90°<θ<180°范围内，发电机是静态不稳定的。

当θ=90°时，是静态稳定和不稳定的转折点，称为静态稳定极限。

极限电磁功率静态稳定条件：以微分形式表示。

发电机是否稳定取决于：由于外界的扰动使发电机的功角变化时。

电磁转矩的增量是大于零还是小于零。

若用微分形式表示是否静态稳定，则可用当功率角θ增加一个dθ时，如果电磁转矩也增加一个dT，当功率角减小一个dθ时，电磁M转矩也减小一个dT，则运行是稳定的。

M¾静态稳定1）隐极汽轮发电机的额定运行点一般设计在θ=3 0°~40 °范围内，以保证一定大小的同步转矩系数，即电机具备一定的稳定能力。

同步电动机的功角特性

同步电动机的功角特性
同步电动机以凸极转子构造比照多，因而以凸极电机的功角特性为例来研讨。

同步电动机的功角特性公式和发电机的一样都能够从相量图中导出来。

电动机的功角d是U超前E0的视点,如将发电机功角特性中的d用-d来代替，这么电磁功率就变成了负值，电动机状况下是电网向电动机供应有功功率，所以写电动机公式时，将负号去掉，所以功角特性就和发电机的功角特性和矩角特性具有一样的办法：同步电动机的电磁转矩包括根柢电磁转矩和附加电磁转矩两有些，当励磁电流为零时，即E0=0时，仍具有附加电磁转矩。

运用此原理，能够制成所谓的磁阻同步电动机。

这种电机的转子上没有励磁绕组，是凸极式的，靠它的直轴与交轴磁阻不持平而发生电磁转矩。

它的容量通常很小，常常做成十千瓦以下的电动机，能在变频、变压的电源下作业，并且速度比照均匀，常在转速需求均匀的状况下被选用，如精细机床工业、人工纤维工业、电子核算机等方面。

1。

同步发电机功角特性及有功功率调节电动机

同步发电机功角特性及有功功率调整 - 电动机一、功率流程和功率平衡P1为自原动机向发电机的输入的机械功率，其中一部分供应机械损耗，另一部分供应定子铁心损耗pFe,PM为通过电磁感应作用由转子边传递到定子边的电功率，称为电磁功率。

假如是负载运行，定子绕组中还存在定子铜耗pCu1，P2＝PM－pCu1就是发电机的输出功率。

同步发电机的功率平衡方程式为P1＝PM+pFe+pmPM＝P2+pCu1 定子绕组的电阻一般较小，其铜耗可以忽视不计，则有PM＝P2＝mUIcosj =mUIcos(y-d) 二、功角特性定义：PM=f(d) (1)凸极电机由相量图知：将以上两式代入电磁功率式后得：主电磁功率与附加电磁功率令(dPM/dd)=0 可以求出对应于最大电磁功率PMmax的功角dm,一般来说凸极电机的dm在45o～90o之间。

(2)隐极电机Xd=Xq=Xs(3)过载力量最大功率与额定功率的比值定义为同步发电机的过载力量。

KM=PMmax/PN对隐极电机来说KM=PMmax/PN=1/sindN三、有功功率的调整稳态时，同步发电机的转速由电网的频率打算，恒等于同步转速，电磁转矩TM和电磁功率PM之间成正比关系：TM=PM/W1原动机供应的动力转矩T1与电磁转矩TM以及空载阻力转矩T0相平衡T1=TM+T0要转变发电机输送给电网的有功功率PM，就必需转变原动机供应的动力转矩T1，这一转变可以通过调整水轮机的进水量即水门或汽轮机的汽门来达到。

当d处于0-dm范围时，随着d的增大，PM亦增大，发电机在这一区间能够稳定运行。

而当d dm时，随着d的增大，PM反而减小，电磁功率无法与输入的机械功率相平衡，发电机转速越来越大，发电机将失去同步，故在这一区间发电机不能稳定运行。

重要结论：在增加有功功率的同时也伴随着无功功率的削减。

解释如下：无功功率的功角特性 Q = f（d）以隐极电机为例，画出相量图并作帮助线，由相量图知： E0 cos d - U = I Xs sin jQ = m U I sin jQ =（m U E0 cos d - m U2）/ Xs同步发电机失去同步后,必需马上减小原动机输入的机械功率,否则将使转子达到极高转速,以致离心力过大而损坏转子。

隐极同步电动机稳定运行功角的范围

隐极同步电动机稳定运行功角的范围隐极同步电动机是一种常见的电动机类型，它具有稳定运行功角的特点。

功角是指电机尾部电势与轴的夹角。

稳定运行功角是指在正常工作条件下，电动机能够保持适当的功角，以确保电机的稳定运行。

隐极同步电动机的功角范围一般在2°到5°之间。

在这个范围内，电机能够保持稳定的运行状态，并能够提供所需的输出功率。

如果功角超过这个范围，电动机将无法正常运行，可能会出现异常现象，如振动、噪音、温升过高等。

保持隐极同步电动机稳定运行功角的关键是正确设置电动机的运行参数。

首先，需要正确选择电动机的电压等级和频率，以满足工作要求。

其次，需要合理选择电机的负载和转速，以确保电机能够在设计工作点上运行。

最后，还需要进行合适的维护和保养，包括定期检查电机的绝缘状况、轴承的润滑情况等，以确保电机的正常运行。

此外，还有一些技术手段可以帮助保持隐极同步电动机稳定运行功角。

如使用功角控制器，能够对电机的输出功率进行调节，以保持合适的功角。

另外，使用适当的电机保护装置，能够监测电机的运行状态，及时发现异常情况，并采取相应的措施。

对于使用隐极同步电动机的企业和个人来说，了解隐极同步电动机稳定运行功角的范围及相关的技术要点，具有重要的指导意义。

只有确保电动机的功角处于合适的范围内，才能有效地提高电机的使用寿命，降低故障率，提高工作效率，减少能源消耗。

总之，隐极同步电动机的稳定运行功角范围在2°到5°之间。

为了保持电机的稳定运行，需要正确设置电机的运行参数，并采取适当的维护和保养措施。

此外，还可以借助技术手段如功角控制器和电机保护装置，来保持电机的正常运行。

对于使用隐极同步电动机的用户来说，掌握这些知识和技术，能够更好地管理和维护电机，提高生产效益。

同步电机功角的双重含义

同步电机功角的双重含义好嘞，今天咱们聊聊同步电机的功角，这个话题可真是个宝藏啊！你知道吗，功角在同步电机的世界里，可不止是个技术名词，它可是能让电机跑得快慢有劲儿的关键。

简单来说，功角就像是电机的心情，它决定着电机工作时的状态。

就像我们平时上班，有时候精神抖擞，有时候懒洋洋的，这心情一变，工作效率可就天壤之别。

说到功角的第一个含义，那就是它跟电机的负载关系密切。

想象一下，你的电机就像个跑步的小伙子，负载越重，它跑起来越吃力，功角就得相应增大。

这个时候，功角就像是小伙子调整呼吸的节奏，要不然真得累趴下了。

负载一旦减轻，小伙子又可以轻松跑起来，功角又会缩小，简直是个调节大师。

电机一跑起来，功率就出来了，像个马达似的，不停地输出能量。

再说说功角的第二个含义，那就是它对电机稳定性的影响。

这个就有点像开车了。

你开车的时候，方向盘一打，车就要转弯，功角在这里就是转弯的角度。

如果角度过大，车子就容易失控；反之，角度过小，车子又没法有效转向。

电机的运行也是这样，功角过大，电机就可能失去同步，像个迷路的小羊，瞎转悠。

这个时候，电机不光不工作，反而得加大能耗，简直是浪费，心疼得要命。

你可能会问，电机到底要怎么控制功角呢？哎，这可就得靠我们的控制系统了。

控制系统就像是电机的“教练”，时刻关注着电机的状态，给它喝水、吃饭，保持最佳状态。

教练得精准把握每一个瞬间，不然一不小心，功角就失控了。

调节得当，电机就像被施了魔法，动力十足，干劲十足，真是不得不佩服这科技的魅力。

说到这里，你可能觉得功角听起来有点枯燥，但其实它跟我们的生活息息相关。

想想看，我们日常生活中的各种电器，都是在靠这个功角在默默地工作。

电风扇转得飞快，空调制冷的速度，都是功角在背后支撑着，简直可以说是电器的“隐形英雄”。

所以说，了解功角，不光是个技术活，更是给我们日常生活带来了便利。

最后再说一句，功角的双重含义提醒我们，任何事物都有其复杂的一面。

电机的运行看似简单，其实背后却隐藏着许多学问。

同步电机无功和攻角的关系

同步电机无功和攻角的关系在研究同步电机的运行特性时，无功和攻角是两个重要的概念。

理解它们之间的关系对于优化同步电机的工作效率和稳定性至关重要。

首先，我们需要了解什么是同步电机。

同步电机是一种交流电动机，它的转速与电源的频率保持同步。

它由定子和转子组成，其独特的设计和运行原理使得其在许多应用领域中得到广泛应用，如风力发电、发电机、电力工厂等。

无功在电力学中是指在电力传输过程中，由于电流和电压之间的相位差而产生的无功功率。

同步电机作为大型电力设备，其运行过程中必然伴随着一定的无功功率的消耗。

无功功率的大小与电压和电流的相位差有关，相位差越大，无功功率也越大。

那么，无功功率和攻角之间有什么关系呢？攻角是指转子绕过定子的角度，是同步电机运行过程中一个非常重要的参数。

攻角的大小决定了同步电机的转子位置和电流流向。

当攻角为零时，转子与定子之间的相位差为零，无功功率消耗最小。

而当攻角增加时，相位差也增加，从而导致无功功率的增加。

因此，我们可以得出结论：攻角的增加会导致同步电机的无功功率增加。

这是因为攻角增大意味着相位差增大，电流和电压之间的相位差增加，从而导致了无功功率的增加。

为了减少同步电机的无功功率消耗，提高其工作效率和稳定性，我们可以采取一些措施。

首先，调整同步电机的工作参数，使得攻角尽可能接近零，以减少无功功率的消耗。

其次，对同步电机进行电力因数补偿，通过增加电容或电抗器的并联来抵消无功功率的消耗。

最后，调整电网的电压和频率，使其与同步电机的额定电压和频率匹配，以减少无功功率的损耗。

综上所述，无功功率和攻角之间存在着密切的关系。

了解这种关系对于优化同步电机的工作效率和稳定性非常重要。

通过调整攻角和采取其他措施，我们可以减少无功功率的消耗，提高同步电机的性能。

这将有助于为我们的电力设备和系统提供更加可靠和高效的电力供应。

同步电机功率及运行特性

Xt
)2
(U N 3
cos N
)2
(6000 0.4359 71.5 48.5)2 (6000 0.9)2
3
3
5854.3V
(2)先求ψ角
arctan
UN 3
sin
N
IN Xt
arctan
6000 0.4359 71.5 48.5 3
UN 3
cosN
6000 0.9 3
arctan 1510 3467.75 58 3117.7
励磁和电动机电动势的关系: （前述）
同步电动机的电动势方程: （前述）
同步电动机的有功功率： (1) 有功功率方程：
Pem
mE0U Xd
sin
mU2 2
(1 Xq
1 Xd
) sin 2
第七页，编辑于星期三：十九点五十九分。
θ的双重物理含义：
①励磁电动势
间电角度）
与E定0 子所加相电压
之间U的夹角（时
Xd
Xq Xd
3 E0U sin 3U 2 ( 1 1 ) sin 2
Xd
2 Xq Xd
第十二页，编辑于星期三：十九点五十九分。
T Pem
2Hale Waihona Puke n60Pem P2 p0
Pem P2 p0 Tem T2 T0
第十三页，编辑于星期三：十九点五十九分。
(2)电磁转矩方程：
或者采用同步补偿机，即不带负载浮接于电网上过励运行的同步电动机。
第三十三页，编辑于星期三：十九点五十九分。
(5)同步发电机V形图
在有功功率保持不变时，表示电枢电流和激磁电流
之间关系的曲线I＝f(If)，称为V形曲线。

电机研究性报告-三相同步发电机功角特性曲线的仿真

三相同步发电机功角特性曲线的仿真分析三相同步发电机功角特性曲线的仿真分析摘要：同步发电机接在电网上稳态运行时，在恒定励磁和恒定电网电压（即=0E 常值，U=常值）的条件下，发电机发出的电磁功率e P 与功率角δ之间的关系)(δf P e =称为同步发电机的功角特性。

通过它可以研究同步发电机与电网并联运行时，有功功率的调节和静态稳定问题。

功角特性是同步发电机的基本特性之一。

通过功角特性，可以确定稳态运行时发电机所能发出的最大电磁功率。

功角特性还是研究同步发电机并联运行时经常应用的重要特性。

关键词：三相同步发电机，功角特性，并网运行Abstract: When synchronous generator which connected to the power line under steady—state operation with constant excitation and constant grid voltage (=0E constant, U=constant ), the relationship )(δf P e = between electromagnetic power e P and the power angle δ is called power —angle characteristic of synchronous generator. Use power —anglecharacteristic we can research the problems of active power and static stability when the generators and power grids are under paralleling operation. power —angle characteristic is one of the basiccharacteristics of synchronous generator. Through the power angle characteristic, it can determine the maximum electromagnetic power when the generator operates steadily. Power angle characteristic is important to research synchronous generators operating in parallel.Key words ：Three-phase synchronous generators, power angle characteristic,operation in parallel一、研究目的：通过利用MATLAB 软件，仿真计算一台实际的三相隐极同步发电机、三相凸极同步发电机的功角特性曲线，并分析影响同步发电机功角特性曲线的因素，从而深入了解同步发电机功角特性。

功角特性的计算公式

发电机功角的实时计算方法1、发电机的功角根据电机学原理，在忽略电机电枢电阻情况下，隐极发电机的有功功率和无功功率可分别表示为：（1）P=E q Ux d sinδ (2)Q=E q Ux dcosδ+U2x dP x d=E q U sinδQ x d= E q U cosδ+U2Q x d−U2=E q U cosδSo tanδ= P x d/( Q x d−U2)其中，U为发电机的端电压，E q为发电机的感应电势，x d为发电机的同步电抗，δ为感应电势与端电压间的相位夹角（称为发电机的功率角或功角），P为有功功率，Q为无功功率。

当感应电势和电压恒定时，传输的有功功率是功角δ的正弦函数。

功角δ在电力系统稳定中占据十分重要的地位，为保证发电机的静态稳定性，应使功率增量ΔP和角度增量Δδ的比值为正，即静态稳定性的判据为ΔP/Δδ>0。

当电力系统受扰动，发电机定子磁场与转子发生相对运动，发电机的功角δ发生变化，若功角经过振荡后能稳定在某一个数值，则表明发电机重新恢复了同步运行，系统具有瞬时稳定性；若电力系统受大扰动，发电机功角不断增大，发电机不再保持同步，则系统失去瞬时稳定。

因此，可用电力系统受大扰动后功角随时间变化的特性δ=f(t)作为瞬时稳定的判据，记录实时功角信息，显示功角的变化，对功角摆动超过设定界限进行报警，以便于及时处理可能发生的不稳定情况。

发电机的功角δ反映发电机转子的相对运动，是判断发电机是否同步运行的依据。

要确定发电机功角δ，有两种方法1、直接测量法（1-5）；2、计算法（6-9）。

1.1直接测量法，直接测量法是指根据功角δ所表征的物理意义，直接测量发电机转子的位置信号，进而得到功角δ值。

如图1所示，功角δ具有双重物理意义：发电机的感应电势E0和端电压U之间的时间相角；主极磁场F f和气隙合成磁场Fδ之间的空间夹角。

在转子轴上确定一个固定的机械位置，如d（与d轴的相角为β），则d可间接代表E0的方向，E0与d间相角差为δ0=90°+β（δ为定相位角差）。