同步发电机的运行特性

U0 I
UN
IN IR
E0
3
E0
1
2
If0 IfN If
图 1-5 同步发电机的短路特性
利用空载特性和短路特性，从而可以确定同步电抗的不饱和值和短路 比。同步电抗：xd=E 0ˊ/ IR ˊ； 短路比：Kc= E 0ˊ/(IN*xd)=Ku/xd
短路比大，则同步电抗小，负载电流引起的端电压的波动幅度较小； 但短路电流则较大，且发电机的静态稳定极限就越高。
上升分支：在电压上升时记取对应的电压U0和励 磁电流If值。
下降分支：逐步减小励磁电流，记取对应的电压
U0 下降分支
U0 E0
U 上升分支
N
2 1
If
图 1-3同步发电机的空载特性曲线
If1 If0 If
图 1-4同步发电机的实用空载特性曲线 1-空载特性曲线 2-气隙线
发电机的空载特性曲线为上升和下降的两条分支
对于感性和纯阻性负载，为了补偿负载电流所产生的电枢反应去磁作 用，保持发电机端电压U不变，必须随负载电流I的增大相应地增大励增 电流If。因此图中调整特性曲线是上升的，如图中cos =0.8和cos =1的曲 线所示。
对于容性负载，为了抵消电枢反应的助磁作用，保持发电机端电压不 变，必须随负载电流的增加相应地减少励磁电流。因此图中调整特性曲 线是下降的，如图中cos（- ）=0.8的曲线所示。
在做试验时，我们从表计反应的电压、电流值，可以得到机组的空 载励磁电压和电流值，若此值超过常规数值，即可能是定子铁芯有 片间短路或转子绕组有匝同步发电机保持额定转速下，定子三 相绕组的出线端持续稳态短路时，定子相电流I（即 稳态短路电流）与励磁电流If的关系，即n=nN， U三=相0时短，路I=试f验(If)：。先将定子三相绕组的出线端短接， 维持额定转速不变，调节励磁电流If，使定子短路电 流I从零逐渐增加，直到短路电流等于 1.25倍的额定 电流为止。记取对应的I和If，做出短路特性I=f(If)， 如图1-5中直线2所示。
§4.5 同步发电机的运行特性
同步发电机的运行特性主要有：
用以确定发电机的同步电抗及表示电机磁路饱 和情况的空载特性和短路特性；
用以确定发电机的电压变化率，额定励磁电流 及表明运行性能的外特性和调整特性；
以及用来研究发电机和电力系统并列运行时功 率传递情况的功角特性。
一、空载特性
空载特性 指发电机空载并保持额定转速不变， 空载电压U0与励磁电流If的关系，即n=nN , I=空0载时试，验U：0=在f(空If)。载的情况下，原动机把发电机拖 动到同步转速，并维持不变。然后增加励磁电流If， 直到空载电压等于1.3倍额定电压为止。
三、外特性
外特性：指发电机在保持额定转速不变，额定励磁电流If和负载的功 率因数不变时，发电机端电压U与负载电流I的关系曲线，即n=nN， If=常数，功率因数 =常数时，U=f(I)。 对应于不同的负载功率因数有不同的外特性，如图所示
在感性负载cos =0.8和纯电阻性负载cos =1时，外特性是下降的，这 两种情况下电枢反应均为去磁作用，引起端电压下降，
的平均值，如图1-3中虚线所示。往往将虚线右移使
之过原点，作为实用的空载特性曲线，如图1-4中曲
线1所示。
U0 下降分支
U0 E0
U 上升分支
N
2 1
If
图 1-3同步发电机的空载特性曲线
If1 If0 If
图 1-4同步发电机的实用空载特性曲线 1-空载特性曲线 2-气隙线
空载特性曲线表明了电机磁路的饱和情况, 具有磁化曲线的特征。 起始部分是直线，铁心未饱和；弯曲部分，表明铁心已有不同程度 的饱和；其后段，铁心已达到深度饱和。
在容性负载cos（- ）=0.8时，电枢反应为助磁作用，气隙磁通增加， 端电压U上升，外特性是上升的。
四、调整特性
调整特性：调整特性是指发电机保持额定转速不变，
端电压和负载的功率因数恒定时，励磁电流If与负载 电流I的关系，即n=nN，U=常数，cos =常数时， If=对f(应I)。于不同的负载功率因数有不同的调整特性，如 图所示。
四种特性作用总结： 在生产实践中，空载特性，仅用来判定空载励磁电 压和电流与设计说明书是否相符；
短路特性和空载特性并用，从而求得发电机的一些 重要参数；
外特性和调整特性，则反应出定子电压、负载电流 及励磁电流三者之间的一些变化曲势，从而帮助我
U0 I
UN
IN IR
E0
3
E0
1
2
If0 IfN If
图 1-5 同步发电机的短路特性
短路特性为一条直线是因为定子绕组短路时，端电压U=0,限制短路电 流的仅是发电机的内部阻抗。由于定子绕组电阻远小于同步电抗，所以 短路电流可以认为是纯感性的，故电枢磁动势是起去磁作用的，气隙合 成磁动势就很小，它所产生的气隙磁通也就很小，故磁路处于不饱和状 态，所以短路特性是一条直线。