同步发电机的并联运行(3)
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传统的机械按键设计是需要手动按压按键触动PCBA上的 开关按键来实现功能的一种设计方式。
传统机械按键结构层图 ：
按
PCBA
键
开关 键
传统机械按键设计要点： 1.合理的选择按键的类型， 尽量选择平头类的按键，以 防按键下陷。 2.开关按键和塑胶按键设计 间隙建议留0.05~0.1mm，以 防按键死键。 3.要考虑成型工艺，合理计 算累积公差，以防按键手感 不良。
三、功角特性
凸极电机功角特性的一般化表达式
Pem
mE0U Xd
sin
mU 2 2
(
1 Xq
1 Xd
) sin
2
基本电磁功率
附加电磁功率
用标么值表示为：
Pem
E0U
X
d
sin
U 2
2
1
(
X
qБайду номын сангаас
1
X
d
)sin 2
2021/3/2
凸极同步发电机功角特性
10
四、有功功率调节与静态特性
为分析简便，以下都以隐极电机为例，并且不计饱和影响， 忽略电枢电阻，视电网为“无穷大电网”，即 U 和 f 保持恒定。
mUIq cos mUId sin
因为
，所以可以忽略漏抗压
降，从图中可以看出
，称为功率角
U sin X qIq
Iq
U
sin
Xq
E0
U cos ) Id X d
Pem
mE0U Xd
sin
Id
mU 2 2
(E0
(1 Xq
U cos )
Xd 1 )sin 2
Xd
2021/3/2
7
三、功角特性
1. 有功功率调节
要增加发电机输出功率(有功功率)，就必须增加原动机输入
功率，使功率角θ增大。当θ角增至90°，输出电磁功率达最大
值Pemmax时，若继续增加输入功率，则输入和输出之间的平衡关
系被破坏，致使电机转子不断加速并最终失步。 Pemmax 称为极
限功率。
2021/3/2
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2. 静态稳定
6.4 同步发电机的并联运行
➢ 投入并联的条件和方法 ➢ 功率和转矩平衡方程 ➢ 功角特性 ➢ 有功功率调节与静态特性 ➢ 无功功率调节与V形曲线
2021/3/2
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一、投入并联的条件和方法
1. 并联条件
发电机端电压与电网电压满足以下条件： (1) 波形相同 (2) 频率相同 (3) 幅值相同 (4) 相位相同 (5) 相序相同
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五、无功功率调节与V形曲线
1. 无功功率调节
以隐极电机为例，忽略电枢电阻，输出有功功率恒定
Pem
mE0U Xt
sin
常数
E0 sin 常数
P2 mUI cos 常数 I cos 常数
又P2 Pem
，故 E0 sin I cos 常数
Xt
由图可以看出，E0的末端轨迹在直线CD 上移动，I的末端轨迹在直线AB上移动。
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2
2. 并联方法
准确同步法－直接接法
接线图
向量图
直接接法：电机各端与电网同相端对应，三灯泡同时亮、 暗，当灯泡亮、暗频率很低并且灯泡变暗的瞬间为合闸的 最佳时机。
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3
准确同步法－交叉接法
接线图
向量图
交叉接法：一相灯泡同端连接，另外两组交叉连接，三组 灯泡依次亮、暗，当三组灯泡亮度旋转速度很慢且第一组 灯泡变暗的瞬间为合闸的最佳时机。
假设电机原工作于A点，当某种微笑扰动使输入有效功率 增加∆PT时，电机将平衡于B点，相应的电磁功率也增加 ∆PT。当扰动小时后，电磁功率大于输入有效功率，起制 动作用，转子减速，电机最后回到A平衡点。同理，可以 分析出如果电机起始工作于C点，当有微小扰动时，电机 无法稳定工作。
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2. 静态稳定
整步转矩系数Tsyn Psyn /
隐极电机Psyn
dPem
d
m
E0U Xt
cos
Tsyn
m
E0U X t
cos
凸极电机Psyn
m
E0U Xd
cos
mU 2 (
1 Xq
1 Xd
) cos2
Tsyn
m E0U X d
cos
mU2
(
1 Xq
1 Xd
) cos 2
过载能力kM：最大电磁功率与额定功率之比
2021/3/2
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二、同步发电机的功率和转矩平衡方程
n
P2
输
P P 1(输入功率)
(电磁功率) em
出 电
功
原动机 P1
1. 功率平衡方程
pmec
机 械 损 耗
pFe pad
铁附 耗加
损 耗
率
pCu1 3I 2Ra
定 子 绕 组 铜
Pem P1 ( pmec pFe pad )
耗
P2 Pem pCu1
当电网或原动机偶然发生微小扰动时，若在扰动消失 后发电机能自行回复到原运行状态稳定运行，则称发电机 是静态稳定的；反之，就是不稳定的。
稳定运行区域：dPem / d 。0 对隐极电机稳定运行
区域为θ<90°
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整步功率系数
Psyn
dPem
d
其值越大，表明保持同步的能力 越高，发电机的性能越好
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2. V形曲线
当调节励磁电流 If 时，E0 变化，若
cos =1，则I 最小，若If 增加，则E0
Imin
增加，I增加， 滞后；若If 减小，
则E0 减小，I增加， 超前。由上述
关系得到 I=f (If) 的曲线称为同步电
动机的V形曲线。
在不同的负载条件下，可以得到 不同的V形曲线。
对于隐极同步发电机：
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2. 转矩平衡方程
空载损耗： p0 pmec pFe pad
则： P1 p0 Pem
两边除以机械角速度Ω
T1 T0 Tem
驱动转矩 空载转矩 电磁转矩
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三、功角特性
忽略定子电阻时，
Pem P2 mUI cos mUI cos( )
Pem
mE0U Xd
sin
mU 2 2
(
1 Xq
1 Xd
) sin
2
基本电磁功率 附加电磁功率 （磁阻功率）
隐极电机X d X q Xt ,功角特性简化为
Pem
mE0U Xt
sin
用标么值表示为：
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Pem
E0U
X
t
sin
隐极同步发电机功角特性
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1.什么是传统机械按键设计？
传统机械按键结构层图 ：
按
PCBA
键
开关 键
传统机械按键设计要点： 1.合理的选择按键的类型， 尽量选择平头类的按键，以 防按键下陷。 2.开关按键和塑胶按键设计 间隙建议留0.05~0.1mm，以 防按键死键。 3.要考虑成型工艺，合理计 算累积公差，以防按键手感 不良。
三、功角特性
凸极电机功角特性的一般化表达式
Pem
mE0U Xd
sin
mU 2 2
(
1 Xq
1 Xd
) sin
2
基本电磁功率
附加电磁功率
用标么值表示为：
Pem
E0U
X
d
sin
U 2
2
1
(
X
qБайду номын сангаас
1
X
d
)sin 2
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凸极同步发电机功角特性
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四、有功功率调节与静态特性
为分析简便，以下都以隐极电机为例，并且不计饱和影响， 忽略电枢电阻，视电网为“无穷大电网”，即 U 和 f 保持恒定。
mUIq cos mUId sin
因为
，所以可以忽略漏抗压
降，从图中可以看出
，称为功率角
U sin X qIq
Iq
U
sin
Xq
E0
U cos ) Id X d
Pem
mE0U Xd
sin
Id
mU 2 2
(E0
(1 Xq
U cos )
Xd 1 )sin 2
Xd
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三、功角特性
1. 有功功率调节
要增加发电机输出功率(有功功率)，就必须增加原动机输入
功率，使功率角θ增大。当θ角增至90°，输出电磁功率达最大
值Pemmax时，若继续增加输入功率，则输入和输出之间的平衡关
系被破坏，致使电机转子不断加速并最终失步。 Pemmax 称为极
限功率。
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11
2. 静态稳定
6.4 同步发电机的并联运行
➢ 投入并联的条件和方法 ➢ 功率和转矩平衡方程 ➢ 功角特性 ➢ 有功功率调节与静态特性 ➢ 无功功率调节与V形曲线
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一、投入并联的条件和方法
1. 并联条件
发电机端电压与电网电压满足以下条件： (1) 波形相同 (2) 频率相同 (3) 幅值相同 (4) 相位相同 (5) 相序相同
2021/3/2
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五、无功功率调节与V形曲线
1. 无功功率调节
以隐极电机为例，忽略电枢电阻，输出有功功率恒定
Pem
mE0U Xt
sin
常数
E0 sin 常数
P2 mUI cos 常数 I cos 常数
又P2 Pem
，故 E0 sin I cos 常数
Xt
由图可以看出，E0的末端轨迹在直线CD 上移动，I的末端轨迹在直线AB上移动。
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2. 并联方法
准确同步法－直接接法
接线图
向量图
直接接法：电机各端与电网同相端对应，三灯泡同时亮、 暗，当灯泡亮、暗频率很低并且灯泡变暗的瞬间为合闸的 最佳时机。
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3
准确同步法－交叉接法
接线图
向量图
交叉接法：一相灯泡同端连接，另外两组交叉连接，三组 灯泡依次亮、暗，当三组灯泡亮度旋转速度很慢且第一组 灯泡变暗的瞬间为合闸的最佳时机。
假设电机原工作于A点，当某种微笑扰动使输入有效功率 增加∆PT时，电机将平衡于B点，相应的电磁功率也增加 ∆PT。当扰动小时后，电磁功率大于输入有效功率，起制 动作用，转子减速，电机最后回到A平衡点。同理，可以 分析出如果电机起始工作于C点，当有微小扰动时，电机 无法稳定工作。
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2. 静态稳定
整步转矩系数Tsyn Psyn /
隐极电机Psyn
dPem
d
m
E0U Xt
cos
Tsyn
m
E0U X t
cos
凸极电机Psyn
m
E0U Xd
cos
mU 2 (
1 Xq
1 Xd
) cos2
Tsyn
m E0U X d
cos
mU2
(
1 Xq
1 Xd
) cos 2
过载能力kM：最大电磁功率与额定功率之比
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二、同步发电机的功率和转矩平衡方程
n
P2
输
P P 1(输入功率)
(电磁功率) em
出 电
功
原动机 P1
1. 功率平衡方程
pmec
机 械 损 耗
pFe pad
铁附 耗加
损 耗
率
pCu1 3I 2Ra
定 子 绕 组 铜
Pem P1 ( pmec pFe pad )
耗
P2 Pem pCu1
当电网或原动机偶然发生微小扰动时，若在扰动消失 后发电机能自行回复到原运行状态稳定运行，则称发电机 是静态稳定的；反之，就是不稳定的。
稳定运行区域：dPem / d 。0 对隐极电机稳定运行
区域为θ<90°
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整步功率系数
Psyn
dPem
d
其值越大，表明保持同步的能力 越高，发电机的性能越好
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15
2. V形曲线
当调节励磁电流 If 时，E0 变化，若
cos =1，则I 最小，若If 增加，则E0
Imin
增加，I增加， 滞后；若If 减小，
则E0 减小，I增加， 超前。由上述
关系得到 I=f (If) 的曲线称为同步电
动机的V形曲线。
在不同的负载条件下，可以得到 不同的V形曲线。
对于隐极同步发电机：
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2. 转矩平衡方程
空载损耗： p0 pmec pFe pad
则： P1 p0 Pem
两边除以机械角速度Ω
T1 T0 Tem
驱动转矩 空载转矩 电磁转矩
2021/3/2
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三、功角特性
忽略定子电阻时，
Pem P2 mUI cos mUI cos( )
Pem
mE0U Xd
sin
mU 2 2
(
1 Xq
1 Xd
) sin
2
基本电磁功率 附加电磁功率 （磁阻功率）
隐极电机X d X q Xt ,功角特性简化为
Pem
mE0U Xt
sin
用标么值表示为：
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Pem
E0U
X
t
sin
隐极同步发电机功角特性
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1.什么是传统机械按键设计？