同步电机的运行特性

同步发电机的运行特性
同步发电机对称稳态运行时，保持转速为额定转速，端电压、电枢电流和励磁电流的变化关系。

一、空载特性
1. 定义
电枢绕组开路(空载)，保持转子转速为额定转速，电枢端电压U0(空载时即激磁电动势E0)随励磁电流If的变化曲线。

.
2. 空载特性曲线
见图6-11
3. 原因：交流绕组电动势公式。

4. 作用：判断同步发电机定子铁心的性能与故障。

二、短路特性
1.定义：电枢绕组三相短接(短路，端电压U=0)，保持转子转速为额定转速，电枢电流I随励磁电流If的变化曲线。

2.短路特性曲线：见图6-24
3.原因：忽略电枢绕组的电阻Ra ，可认为短路电流为纯感性，即
，则
即
此时，电枢反应的性质为直轴去磁的电枢反应，使气隙磁场不饱和，即。

所以，。

4.作用：配合空载特性求xd
见图6-25，求xd 不饱和值，
见图6-26，求xd 的饱和值，
三、外特性及电压变化率
1.定义
保持转子转速为额定转速，且励磁电流 If 和负载功率因数cosφ不变，发电机端电压U随负载电流I的变化曲线，即U=f (I ) 。

2.外特性曲线
见图6-30，负载功率因数不同，外特性曲线不同
3.原因
感性负载(cosφ =0.8滞后)和纯电阻负载时，外特性曲线是下降的。

这是由于电枢反应去磁作用和漏阻抗压降所引起的。

容性负载(cosφ=0.8超前)时，外特性曲线可能上升。

这是由于电枢反应助磁作用抵消漏阻抗压降使端电压下降的影响使端电压上升。

4.电压调整率
调节发电机的励磁电流，使电枢电流为额定电流、功率因数为额定功率因数，端电压为额定电压，此时的励磁电流为额定励磁电流IfN。

保持励磁电流为IfN，转子转速为额定转速，卸去负载(即I=0)，此时端电压的升高的百分值即为电压调整率，用Δu表示，即Δu= 100%
同步电机的电压调整率较大，汽轮发电机通常在(30~48)%，水轮发电机通常在(18~30)%;而变压器的仅有(5~8)%。

四、整特性
1.定义
保持转子转速为额定转速，发电机端电压为额定电压和负载功率因数cosφ不变，励磁电流If随负载电流I的变化曲线，即If = f(I)。

2.外特性曲线
见图6-31，负载功率因数不同，调整特性曲线不同。

3.原因
感性负载(cosφ =0.8滞后)和纯电阻负载时，为补偿电枢电流所产生的电枢反应去磁作用和漏阻抗压降所引起的端电压下降，随电枢电流增大，励磁电流增大，则调整特性上升的。

同理，容性负载(cosφ =0.8超前)时，调整特性有可能下降。