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同步发电机有功功率的输出当发电机空载时,定子绕组中的电流I=0,即电枢不会产生磁势。此时发电机中,只有由转子主磁的励磁磁势所建立的主磁场,如所示。这时发电机的端电压等于由主磁场产生的空载电势,原动机输给发电机的功率P1只要克服空载损耗就行了。同步发电机转子磁场与气隙磁场之间的夹角d(a)发电机空载时,d=0;(b)发电机带负荷时,d角的大小与负荷大小和性质有关当发电机定子绕组端接上负荷时(假定负荷是纯电阻性的),定子绕组中就出现了电流I,发电机向负荷输出有功功率,于是发电机转子受到一个制动转矩的作用
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由该相量图可推导出同步发电机的功率特性方程。Ed纵轴同步电势,也叫空载电势,是仅由励磁绕组的励磁磁势在定子中所感应的电势。如果不计及饱和,它是和励磁电流成正比的;uf电机的端电压;us无限大系统母线电压;I定子电流,它分解为纵轴电流Id及横轴电流Iq;Xd纵轴同步电抗;Xq横轴同步电抗;发电机的内功率因数角;wf发电机的功率因数角;ws无限大系统端的功率因数角;df功率角,df有双重的物理意义,一个意义是电势Ed和端电压uf间的相角差,另一个意义是产生电势Ed的转子主磁通0和产生端电压uf的合成磁通之间的相角差(为0与k的相量和,而k为定子电枢反应磁通加漏磁通);
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端电压高了或低了对发电机本身有什么影响电压高时对电机的影响:有可能使转子绕组的温度升高到超出允许值;定子铁芯温度升高;定子的结构部件可能出现部高温;对定子绕组缘产生威胁.电压低时对电机的影响:降低运行的稳定性,一个是并列运行的稳定性,一个是发电机电压调节的稳定性.定子绕组温度可能升高.频率高了或低了对发电机本身有什么影响频率高对发电机的影响:频率高不应超过52.5HZ.即超出额定值的5%.频率增高,主要是受转动机械强度的限制.频率高,电机的转速高,而转速高,转子上的离心力就增大,这就易使转子的某些部件损坏.
直流(有刷)电机通过调节电压、串接电阻、改变励磁都可以调速,但是实际以调节电压最为方便也最为常用,目前主要使用PWM调速,PWM其实就是通过高速的开关来实现直流的调压,一个周期内,开的时间长,平均电压就高,关的时间长,平均电压就低,调起来很方便,只要开关速度够快,电网的谐波就少,且电流更为连续。
可以将电流I分解为直轴分量Id和交轴分Iq。电枢反应相量同步发电机的电抗隐同步发电机的同步电抗电枢反应磁场在定子每相绕组中所感应的电枢反应电势Ea,可以把它看作相电流所产生的一个电抗电压降这个电抗便是电枢仅应电抗Xa。即Ea=-jIXa,进一步再把Xa与漏磁Xa合并为一个电抗Xs=Xa+X,这个Xs就称为同步电抗。考虑定子的铜耗,则可写出同步阻抗Zs=ra+jXs的表示式。就物理意义而言,同步电抗包含两部分一部分对应于定子绕组的漏磁通,另一部分对应于定子电流所产生的空气隙旋转磁场。