第13章 同步发电机的并联运行(2 功角特性)分解
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2 0
如忽略ra，则 0 P PM E0U sin Pmax sin xs
E0U E PM sin sin zs zs 取实部，有功
3.2 功角的时空概念
• 在时间上：端电压（U与E相位基本相同）和 励磁磁势之间的相位差 • 在空间上：合成磁场轴线与转子磁场轴线之间 夹角。 • 稳定运行时， Ff和F 之间无相对运动，固定。 • 功角为正值时，为发电机运行。
四、凸极机的功角特性
1. 作出相量图 2. 推导
的方向 E 0 x jI d d
I q
δ
x jห้องสมุดไป่ตู้ q q
x jI q
I q xq U sin I d xd E0 U cos
θ
Ψ
U
I d
I
•磁阻功率 关键： 凸机极直轴和交轴 先作出E0的方向 位置的磁阻不同， 电枢磁密矢量Ba与 磁势磁势Fa不重合
3.3 隐极机的功角特性
E0U P PM sin Pmax sin xs
发电机运行
电动机运行
过载能力kM
• 最大功率与额定功率之比
E0U 设额定功率时功角 N，则 PN sin N xs 1 kM sin N N 越小，则k M 越大
•减小xs，可减小δN ，即有较大短路比，则 电机过载能力大
(2) 功角δ； (3) 电磁功率PM； (4) 过载能力kM。
关键：作出相量图
作业
思考题13-2 什么是同步电机的功角特性？在推导功角特 性时应用了些什么假定？δ角的时间、空间物理意义是 什么？ 13-3 区别清楚同步电机作为发电机运行时和作为电动机 运行时的输入功率、电磁功率和输出功率。 作业 13-1 设有一台隐极式同步发电机，电枢电阻略去 不计，同步电抗的标么值xs*=1.0．端电压U保持额定值。 试求在下列情况下空载电动势的标么值和电压调整率。 (1)额定值负载电流，功率因数为1时； (2) 90％额定负载电流，功率因数为0.85（滞后）时； (3) 90％额定负载电流，功率因数为0.85（超前）时。 每一种情况下的功角δ为多少度？
I
U 0
U I r jI x E 0 a s
三、隐极同步发电机的功角特性
• 相量图
功角
内功率因数角
E 0
Z I s
δ θ Ψ
ρ
功率因数角
x jI s
U
r I a
I
3.1 功率关系式
I P UI cos U I PM UI cos I 2 ra E0 I cos E 0 U0，则E E 设U
考虑电枢电阻后的功角特性
2
• 电枢电阻的存在，使最大功率减小
3.4 隐极机的转矩特性
PM p p E0U T PM sin zs 2n1 2n1 p 1 60 60 p p
电角速度
• 转矩特性与功角特性形状相同
例题13-1
【例13-1】QFS-300-2型汽轮发电机，SN=353MVA，IN=11320A， UN=18000V，双星形接法,cosθN=0.85（滞后），xs*=2.26（不饱 和值），电枢电阻忽略不计.此发电机并联在无穷大汇流排运行， 当发电机运行在额定情况时。试求： (1) 不饱和的空载电动势E0；
发电机
电动机
例13-2
• 注意：对应最大功率的功角
dP M 根据极值条件： 0 d 计算出： 70 90 与隐极电机进行比较
思考题
• 13-4 系？ 同步电机的内功率与电磁功率有何关
• 13-7 在隐极机中，定子电流和定子磁场不 能相互作用而产生转矩，但在凸极式电机中， 定子电流和定子磁场却能相互作用而产生转矩， 为什么？磁阻转矩应该看作是同步转矩还是异 步转矩？为什么？
第十三章 同步发电机在大容量电网上运行
1. 并联运行
2. 功角特性
3. 有功功率调节 4. 无功功率调节 5. 同步电机的其他运行方式
三、隐极同步发电机的功角特性
• 功率流程图 • 等效电路 • 相量图
pcu2
电磁功率PM与励磁系统的情况有关。
三、隐极同步发电机的功角特性
ra
xs
• 等效电路
E 0
0 0
E 0
Z I s
δ
Ψ
ρ
x jI s
ra tg ，则 Z s z s 2 xs U E I E U 0 0 2 I 2 Zs zs zs
1
θ
U
r I a
E0U U2 P sin sin zs zs
作业
• 13-2设有一台凸极式同步发电机接在电网上运行，电网电 压保持在额定值不变。该机的同步电抗的标么值为 xd*=1.0，xq*=0.6，电阻不计。
试求在下列情况下空载电动势E0的标么值和电压调整率：
① ② ③ ④ 负载电流有额定值，功率因数为1时； 负载电流有90％额定值，功率因数为0.85（滞后）时； 负载电流有90％额定值，功率因数为0.85（超前）时。 每一种情况功角δ的值，并写出功角关系的表达式。
P PM UI cos UI cos UI q cos UI d sin E0U sin xd U 2 xd xq 2 xd x q
sin 2
E0U P sin xd
U 2 xd xq 2 xd xq
sin 2
如忽略ra，则 0 P PM E0U sin Pmax sin xs
E0U E PM sin sin zs zs 取实部，有功
3.2 功角的时空概念
• 在时间上：端电压（U与E相位基本相同）和 励磁磁势之间的相位差 • 在空间上：合成磁场轴线与转子磁场轴线之间 夹角。 • 稳定运行时， Ff和F 之间无相对运动，固定。 • 功角为正值时，为发电机运行。
四、凸极机的功角特性
1. 作出相量图 2. 推导
的方向 E 0 x jI d d
I q
δ
x jห้องสมุดไป่ตู้ q q
x jI q
I q xq U sin I d xd E0 U cos
θ
Ψ
U
I d
I
•磁阻功率 关键： 凸机极直轴和交轴 先作出E0的方向 位置的磁阻不同， 电枢磁密矢量Ba与 磁势磁势Fa不重合
3.3 隐极机的功角特性
E0U P PM sin Pmax sin xs
发电机运行
电动机运行
过载能力kM
• 最大功率与额定功率之比
E0U 设额定功率时功角 N，则 PN sin N xs 1 kM sin N N 越小，则k M 越大
•减小xs，可减小δN ，即有较大短路比，则 电机过载能力大
(2) 功角δ； (3) 电磁功率PM； (4) 过载能力kM。
关键：作出相量图
作业
思考题13-2 什么是同步电机的功角特性？在推导功角特 性时应用了些什么假定？δ角的时间、空间物理意义是 什么？ 13-3 区别清楚同步电机作为发电机运行时和作为电动机 运行时的输入功率、电磁功率和输出功率。 作业 13-1 设有一台隐极式同步发电机，电枢电阻略去 不计，同步电抗的标么值xs*=1.0．端电压U保持额定值。 试求在下列情况下空载电动势的标么值和电压调整率。 (1)额定值负载电流，功率因数为1时； (2) 90％额定负载电流，功率因数为0.85（滞后）时； (3) 90％额定负载电流，功率因数为0.85（超前）时。 每一种情况下的功角δ为多少度？
I
U 0
U I r jI x E 0 a s
三、隐极同步发电机的功角特性
• 相量图
功角
内功率因数角
E 0
Z I s
δ θ Ψ
ρ
功率因数角
x jI s
U
r I a
I
3.1 功率关系式
I P UI cos U I PM UI cos I 2 ra E0 I cos E 0 U0，则E E 设U
考虑电枢电阻后的功角特性
2
• 电枢电阻的存在，使最大功率减小
3.4 隐极机的转矩特性
PM p p E0U T PM sin zs 2n1 2n1 p 1 60 60 p p
电角速度
• 转矩特性与功角特性形状相同
例题13-1
【例13-1】QFS-300-2型汽轮发电机，SN=353MVA，IN=11320A， UN=18000V，双星形接法,cosθN=0.85（滞后），xs*=2.26（不饱 和值），电枢电阻忽略不计.此发电机并联在无穷大汇流排运行， 当发电机运行在额定情况时。试求： (1) 不饱和的空载电动势E0；
发电机
电动机
例13-2
• 注意：对应最大功率的功角
dP M 根据极值条件： 0 d 计算出： 70 90 与隐极电机进行比较
思考题
• 13-4 系？ 同步电机的内功率与电磁功率有何关
• 13-7 在隐极机中，定子电流和定子磁场不 能相互作用而产生转矩，但在凸极式电机中， 定子电流和定子磁场却能相互作用而产生转矩， 为什么？磁阻转矩应该看作是同步转矩还是异 步转矩？为什么？
第十三章 同步发电机在大容量电网上运行
1. 并联运行
2. 功角特性
3. 有功功率调节 4. 无功功率调节 5. 同步电机的其他运行方式
三、隐极同步发电机的功角特性
• 功率流程图 • 等效电路 • 相量图
pcu2
电磁功率PM与励磁系统的情况有关。
三、隐极同步发电机的功角特性
ra
xs
• 等效电路
E 0
0 0
E 0
Z I s
δ
Ψ
ρ
x jI s
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1
θ
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E0U U2 P sin sin zs zs
作业
• 13-2设有一台凸极式同步发电机接在电网上运行，电网电 压保持在额定值不变。该机的同步电抗的标么值为 xd*=1.0，xq*=0.6，电阻不计。
试求在下列情况下空载电动势E0的标么值和电压调整率：
① ② ③ ④ 负载电流有额定值，功率因数为1时； 负载电流有90％额定值，功率因数为0.85（滞后）时； 负载电流有90％额定值，功率因数为0.85（超前）时。 每一种情况功角δ的值，并写出功角关系的表达式。
P PM UI cos UI cos UI q cos UI d sin E0U sin xd U 2 xd xq 2 xd x q
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