同步发电机的运行特性
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* Xd ( 饱和值 )
短路比大，电机的运行性能 好，但造价较高。
图17-4 利用特性曲线求参数
[例17-1] 有一台25000 kW，10.5kV，Y接，cos=0.85（滞 后）的汽轮发电机，从其空载、短路实验中得到下列数：
空载试验数据
E0 / kV I f / A 0.0
0.0
6.2 77.5
2. 定子漏抗和电枢等效磁动势的确定
在零功率因数特性上取 F 点和K点。通过F点作平行
于横坐标的水平线，并截
取线段 OF OK 。 过 O 点作气隙线的平行线， 与空载特性交于E点。从E 点作铅垂线，并交 OF 于A 点，得特性三角形 ΔAEF 。
X EA I
图17-7 用特性曲线求特性三角形
第17章 同步发电机的运行特性
17-1 同步发电机的空载和短路特性
17-2 零功率因数负载特性
17-3 同步发电机的外特性和调节特性 17-4 滑差法和抽转子法测定同步电机参数
17-1 同步发电机的空载和短路特性
一、用空载特性和短路特性确定Xd 1. 空载试验 试验条件 试验目的 电枢开路（空载） 用原动机把被试同步电机拖动到同步转速 测得空载特性E0=f（If）
10.5 155
12.3 232
13.46 310
14.1 388
短路实验数据
I /A
0.0 0.0
wenku.baidu.com
860 140
1718 280
If / A
试求电机的同步电抗和短路比。
解: 从空载特性上查得：线电压U0=10.5/ 3 kV时，If0=155A。 额定电流为 I N
PN 3U N cos N 25000 103 3 10.5 10 0.8
改变励磁电流If，并记取相应的电枢端电压U0（空载
时U0=E0），直到U0=1.25UN左右，就可以得到空载特 性曲线E0= f（If）。
图17-1 空载实验电路和空载特性曲线
注意：在绘制空载特性曲线时，应注意把E0换算成相值。
2. 短路试验 试验条件 电枢绕组短路 用原动机把被试同步电机拖动到同步转速 测得短路特性：I=f(If)
由于电枢电流的大小和相位不变，三角形AEF也不变， 称为特性三角形。
BC 表示空载时产生额定电压所需的励磁磁动势，在零
功率因数负载时，为保持端电压为额定值，所需励磁磁 动势 BF 应大于 BC 。增加的励磁磁动势有两部分：其 中一部分 CA 用以克服电枢漏抗压降 IX 的作用；另一 部分 AF 用以抵消电枢等效磁动势 k ad Fa 的去磁作用。 由空载特性和零功率因数特性可求得特性三角形，即可 得到电枢楼抗压降 IX 和电枢反应等效磁动势 k ad Fa 。
E0 Xd I
• 短路试验时磁路不饱和，空载 电动势应在气隙线上查取。
• 所计算的电抗Xd非为不饱和电抗
图17-3 空载和短路特性曲线
二、短路比
短路比是同步发电机的一个重要数据，定义为
Kc I f 0(U U N ) I fk ( I I N )
I I U N I N I N U N Zb X d ( 饱和值 ) 1
3
1718A
连接空载特性的前两个点作为气隙线，由气隙线算得当 If=280A时
6.2 0.0 UL 280 ＝22.4kV，相电动势 77.5 0.0
E0 22400/ 3 12930 V
所以同步电抗为
Xd E 0 12930 Ω 7.528 Ω I 1718
一、运行特性 包括外特性、调整特性和效率特性。 1.外特性 n=ns，If=常值时，cos＝常值时 U=f(I) （1）在感性负载和纯电阻负载时，外特性是下降的。 原因：电枢反应的 去磁作用和漏阻抗压降所引起。 （2）容性负载时，外特性有可能上升。 外特性上升条件：直轴电枢反应的助磁作用能够抵消电 枢漏抗压降。
波梯电抗 X p尽管不是电枢漏抗 X σ，但在利用磁动势-电 动势统一矢量图计算同步发电机的负载运行时，由于
一般负载都是感性的居多，主磁极铁心都有额外的饱
和现象发生，与零功率因数负载试验时类似，因此在
Xp 这种情况下用波梯电抗
到更精确的结果。
Xσ 代替电枢漏抗
，反而会得
17-3 同步电机的运行特性
电压调整率定义：
E 0 UN u ( If UN
IfN )
100%
E0为保持额定励磁电流和同步转速不变，卸去负载（即空 载I=0）时，发电机的空载相电压。 电压调整率是同步发电机的性能指标之一。 对凸极同步发电机，u最好控制在18~30%； 对隐极同步发电机，由于电枢反应较强， u最好控制在 30~48%。
用标幺值计算时
E0*
* d
E 0 22.4 2.133 UN 10.5
I* 1
* E0 2.133 X * 2.133 I 1
由， I f 0 155A，I fk 280A 可求得短路比
Kc If0 I fk 155 0.5536 280
* Xd ( 饱和)
1 1 1.806 K c 0.5536
17-2 零功率因数负载特性
一. 零功率因数特性
cos 0 时的 U f ( I f ) I ＝常数，
，
图17-5 零功率因数负载实验电路
图17-6 零功率因数负载特性分析
在零功率因数条件下
F f F k ad Fa E U IX
k ad Fa AF
由零功率因数特性所确定的漏抗称为波梯电抗，并用X p 表示 对于隐极电机 X p (1.05 ~ 1.1)X σ 对于凸极电机 X p (1.1 ~ 1.3)X σ 原因是零功率因数 时，转子磁路的饱
和程度高，导致特
性三角形右移。
图17-8 零功率因数负载的漏磁情况
试验目的
调节励磁电流使电枢电流 I 从零一直增加到1.2IN左右，
便可以得到短路特性曲线。
图17-2 短路实验电路和短路特性曲线
短路特性曲线是一条直线，因为短路时
U I r jI X jI X E a σ σ
合成电动势较小，此路不饱和。
3. 同步电抗Xd非的计算
U Ir jI X jI X jIX E 0 a d d q q d
短路比大，电机的运行性能 好，但造价较高。
图17-4 利用特性曲线求参数
[例17-1] 有一台25000 kW，10.5kV，Y接，cos=0.85（滞 后）的汽轮发电机，从其空载、短路实验中得到下列数：
空载试验数据
E0 / kV I f / A 0.0
0.0
6.2 77.5
2. 定子漏抗和电枢等效磁动势的确定
在零功率因数特性上取 F 点和K点。通过F点作平行
于横坐标的水平线，并截
取线段 OF OK 。 过 O 点作气隙线的平行线， 与空载特性交于E点。从E 点作铅垂线，并交 OF 于A 点，得特性三角形 ΔAEF 。
X EA I
图17-7 用特性曲线求特性三角形
第17章 同步发电机的运行特性
17-1 同步发电机的空载和短路特性
17-2 零功率因数负载特性
17-3 同步发电机的外特性和调节特性 17-4 滑差法和抽转子法测定同步电机参数
17-1 同步发电机的空载和短路特性
一、用空载特性和短路特性确定Xd 1. 空载试验 试验条件 试验目的 电枢开路（空载） 用原动机把被试同步电机拖动到同步转速 测得空载特性E0=f（If）
10.5 155
12.3 232
13.46 310
14.1 388
短路实验数据
I /A
0.0 0.0
wenku.baidu.com
860 140
1718 280
If / A
试求电机的同步电抗和短路比。
解: 从空载特性上查得：线电压U0=10.5/ 3 kV时，If0=155A。 额定电流为 I N
PN 3U N cos N 25000 103 3 10.5 10 0.8
改变励磁电流If，并记取相应的电枢端电压U0（空载
时U0=E0），直到U0=1.25UN左右，就可以得到空载特 性曲线E0= f（If）。
图17-1 空载实验电路和空载特性曲线
注意：在绘制空载特性曲线时，应注意把E0换算成相值。
2. 短路试验 试验条件 电枢绕组短路 用原动机把被试同步电机拖动到同步转速 测得短路特性：I=f(If)
由于电枢电流的大小和相位不变，三角形AEF也不变， 称为特性三角形。
BC 表示空载时产生额定电压所需的励磁磁动势，在零
功率因数负载时，为保持端电压为额定值，所需励磁磁 动势 BF 应大于 BC 。增加的励磁磁动势有两部分：其 中一部分 CA 用以克服电枢漏抗压降 IX 的作用；另一 部分 AF 用以抵消电枢等效磁动势 k ad Fa 的去磁作用。 由空载特性和零功率因数特性可求得特性三角形，即可 得到电枢楼抗压降 IX 和电枢反应等效磁动势 k ad Fa 。
E0 Xd I
• 短路试验时磁路不饱和，空载 电动势应在气隙线上查取。
• 所计算的电抗Xd非为不饱和电抗
图17-3 空载和短路特性曲线
二、短路比
短路比是同步发电机的一个重要数据，定义为
Kc I f 0(U U N ) I fk ( I I N )
I I U N I N I N U N Zb X d ( 饱和值 ) 1
3
1718A
连接空载特性的前两个点作为气隙线，由气隙线算得当 If=280A时
6.2 0.0 UL 280 ＝22.4kV，相电动势 77.5 0.0
E0 22400/ 3 12930 V
所以同步电抗为
Xd E 0 12930 Ω 7.528 Ω I 1718
一、运行特性 包括外特性、调整特性和效率特性。 1.外特性 n=ns，If=常值时，cos＝常值时 U=f(I) （1）在感性负载和纯电阻负载时，外特性是下降的。 原因：电枢反应的 去磁作用和漏阻抗压降所引起。 （2）容性负载时，外特性有可能上升。 外特性上升条件：直轴电枢反应的助磁作用能够抵消电 枢漏抗压降。
波梯电抗 X p尽管不是电枢漏抗 X σ，但在利用磁动势-电 动势统一矢量图计算同步发电机的负载运行时，由于
一般负载都是感性的居多，主磁极铁心都有额外的饱
和现象发生，与零功率因数负载试验时类似，因此在
Xp 这种情况下用波梯电抗
到更精确的结果。
Xσ 代替电枢漏抗
，反而会得
17-3 同步电机的运行特性
电压调整率定义：
E 0 UN u ( If UN
IfN )
100%
E0为保持额定励磁电流和同步转速不变，卸去负载（即空 载I=0）时，发电机的空载相电压。 电压调整率是同步发电机的性能指标之一。 对凸极同步发电机，u最好控制在18~30%； 对隐极同步发电机，由于电枢反应较强， u最好控制在 30~48%。
用标幺值计算时
E0*
* d
E 0 22.4 2.133 UN 10.5
I* 1
* E0 2.133 X * 2.133 I 1
由， I f 0 155A，I fk 280A 可求得短路比
Kc If0 I fk 155 0.5536 280
* Xd ( 饱和)
1 1 1.806 K c 0.5536
17-2 零功率因数负载特性
一. 零功率因数特性
cos 0 时的 U f ( I f ) I ＝常数，
，
图17-5 零功率因数负载实验电路
图17-6 零功率因数负载特性分析
在零功率因数条件下
F f F k ad Fa E U IX
k ad Fa AF
由零功率因数特性所确定的漏抗称为波梯电抗，并用X p 表示 对于隐极电机 X p (1.05 ~ 1.1)X σ 对于凸极电机 X p (1.1 ~ 1.3)X σ 原因是零功率因数 时，转子磁路的饱
和程度高，导致特
性三角形右移。
图17-8 零功率因数负载的漏磁情况
试验目的
调节励磁电流使电枢电流 I 从零一直增加到1.2IN左右，
便可以得到短路特性曲线。
图17-2 短路实验电路和短路特性曲线
短路特性曲线是一条直线，因为短路时
U I r jI X jI X E a σ σ
合成电动势较小，此路不饱和。
3. 同步电抗Xd非的计算
U Ir jI X jI X jIX E 0 a d d q q d