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同步发电机负载特性和电抗测定

2020-8-23 19:27| 发布者: admin| 查看: 455| 评论: 0|原作者: 佚名|来自: 网络

摘要: 一、短路特性 n=n1/电枢绕组三相持续短路/然后加励磁电流,称为稳态短路运行。 这时U=0,如果改变If,则短路电枢电流Ik也改变。Ik=f(If)就是短路特性。 短路运行时,Ik和E0之间的相位差y仅由Xs和绕组电阻决定,忽略 ...

一、短路特性

  • n=n1/电枢绕组三相持续短路/然后加励磁电流,称为稳态短路运行。
  • 这时U=0,如果改变If,则短路电枢电流Ik也改变。Ik=f(If)就是短路特性。
  • 短路运行时,Ik和E0之间的相位差y仅由Xs和绕组电阻决定,忽略电阻时,Ik将滞后于E090电角度,其电枢反应表现为直轴纯去磁作用。

  • 去磁作用减少了电机中的磁通,磁路不饱和E0=f(If)呈线性。由于短路电流Ik=-jE0/Xs 所以Ik=f(If)也呈线性,是一条通过原点的直线。
  • 稳态短路时,电机中的电枢反应为直轴纯去磁作用,电机的磁通和感应电势较小,短路电流也不会过大,所以三相稳态短路运行没有危险。
  • 对凸极电机来说,短路时交轴电枢磁势Fq=0 分析时只需将Xs用Xd、将Ia用Id代替即可。

二、利用Ik=f(If)和E0=f(If)求Xs/Xd

  • 短路且略去电阻压降时,
    E0=-jXsIk
    Xs=E0(If)/Ik(If)
  • 测定同步电抗的简单方法:
    ① 用原动机带动同步发电机在同步转速下运转,测取E0=f(If)和Ik=f(If)特性。
    ② E0=f(If)和Ik=f(If)绘成曲线,并在E0=f(If)上作出气隙线。
    ③选取某一If,求得对应的短路电流Ik1和对应于气隙线上的电势E01,则
         不饱和Xs()=E01/Ik1
  • 在E0=f(If)求得对应于额定电压UN的励磁电流IfN,再从Ik=f(If)上求得对应于IfN的短路电流Ik2,则
         饱和Xs(Xd)=UN/Ik2
  • 凸极电机的Xq可以利用经验公式求得
           Xq≈0.65Xd 

三、零功率因数负载特性

  • 负载特性是指当负载电流Ia=常数,功率因数cosj =常数的条件下,端电压U与励磁电流If的关系。
  • 对应于cosj=0 & Ia=IN时一条负载特性称为零功率因数特性。
  • cosj=0的负载为纯电感负载,即y=90度,Id=Ia,Iq=0,且
    U=E0-XdId=E0(If)-XdId=E0(If)-XdIN
  • 已知空载特性E0(If)和同步电抗Xd(或Xs)的情况下,就可以作出同步电机的零功率因数特性曲线。反过来通过测取空载特性和零功率因数特性就可以求得同步电抗,经过进一步的处理,还可以求得定子漏抗。

四、同步电抗和定子漏抗

  • 同步电抗 
    在零功率因数特性曲线上取出对应于U=UN的IfN,再在空载特性曲线上取出对应于IfN的空载电势E0N,则 Xd=(E0N-UN)IN
  • 定子漏抗 
    U=0时,对应于零功率因数特性上的励磁电流If=OC=OB+BC,OB段用来产生漏抗电势Es=AB=XsId。BC段用来产生电枢电势Ead=XadId,可见△ABC的BC边代表纯去磁的电枢反应磁势,AB边代表定子漏抗。由于BC和AB的长度均和电枢电流Id成正比。所以当Id一定时,△ABC是固定的,此三角形称为同步电机的特性三角形。
    只要求得特性三角形,我们就可以很方便地求得定子漏抗,即
          Xs=AB/Id
  • 特性三角形的作法: (动画)
    Id一定时,△ABC是固定的,在空载特性曲线上移动△ABC的顶点A时,C的轨迹即为零功率因数特性。如果我们在零功率因数特性曲线上向上平移△ABC的顶点C到额定电压UN时,将得到△A'B'C' ,并且O'C'=OC,O'A'//OA,由此可得到特性三角形的作法:
    ①在额定电压UN处作一水平线交零功率因数曲线于C',截取O'C'=OC ;
    ②过O'作OA的平行线交空载特性曲线于A';
    ③过A'作A'B'⊥O'C'于B',则△A'B'C'即为特性三角形

五、外特性和电压调整率

  • 外特性是指:n=n1,If=常数,cosj=常数的条件下,同步发电机作单机运行时,端电压U随负载电流Ia而变化的关系,即U=f(Ia)曲线
  • 外特性曲线的走向和负载的性质有关。对于感性负载(j>0),在励磁电流不变的情况下,随着Ia增大,有两个因素导致U下降,其一是电枢反应的去磁作用的增强,其二是漏抗压降的增大,所以感性负载时,同步电机的外特性是下降的曲线。 

  • 对于j<0,的容性负载,电枢反应可能表现为增磁作用,随着Ia增大,U可能会上升
  • 保持额定励磁电流IfN和转速n1不变,将发电机的完全卸载,发电机的端电压将由UN变化为空载电势E0,电压变化的幅度可以用电压调整率来表示
          DU=(E0-UN)/UN
  •  DU是发电机的性能指标之一,按国家标准规定不能大于40% 。

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