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如忽略磁饱和的影响,则短路比与直轴同步电抗Xd互为倒数。短路比小,说明同步电抗大,相应短路时短路电流小,但是运行中负载变化时发电机的电压变化较大且并联运行时发电机的稳定度较差,即发电机的过载能力小、电压变化率大,影响电力系统的静态稳定和充电容量。短路比大,则发电机过载能力大,负载电流引起的端电压变化较小,可提高发电机在系统运行中的静态稳定性。但Kc大使发电机励磁电流增大,转子用铜量增大,使制造成本增加。
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发电机是发电厂的心脏设备,发电机按其驱动的动力大致可分为水轮发电机(水力)和汽轮发电机(蒸汽)。同步发电机(限于立式水轮发电机)。发电机在正常运行时,在发电机定转子气隙间有一个旋转的合成磁场,这个磁场由两个磁场合成:转子磁场和定子磁场。所谓“同步”发电机,就是指发电机转子磁场的转速(原动机产生)与定子磁场的转速(电力系统频率决定)相等。转子磁场由旋转的通有直流电的转子绕组(磁)产生,转子磁场的转速也就是转子的转速,也即整个机组的转速。
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如果让转子速度=定子磁场旋转速度,就成为了同步电机,此时就需要把定子变成一个电磁铁或永磁铁,即给定子通电,此时不需要再切割磁感线就能旋转,旋转速度与磁场旋转速度相同,即形成同步电机。
定子对称三相绕组通入对称三相交流电流,建立定子三相合成旋转电动势并产生旋转磁场。图中虚线表示某一瞬间定子旋转磁场的磁通,它以同步转速n1顺时针方向旋转,转子导体切割磁场产生感应电动势,感应电动势方向可用右手定则确定,电动势在闭路的转子绕组中产生电流。载流的转子绕组在旋转磁场中受到电磁力的作用,用左手定则可确定此时转子绕组受到一个顺时针方向电磁力和电磁转矩的作用,使转子以转速n随着定子旋转磁场的方向旋转。
外特性发电机带上负荷以后,端电压就会有所变化,外特性就是反映这种变化规律的曲线。所谓外特性,就是指励磁电流、转速、功率因数为常数的条件下,变更负荷(定子电流I)时端电压U的变化曲线,即U=f(I)。所示为几个不同功率因数下的外特性曲线。从图中可以看出,在滞后的功率因数(cos)情况下,当定子电流增加时,电压降落较大,这是由于此时电枢反应是去磁的。在超前的功率因数cos(-)的情况下,定子电流增加时,电压反应升高,这是由于电枢反应是助磁的。在cos=1时,电压降落较小。外特性可以用来分析发电机运行中的电压波动情况,藉以提出对自动调节励磁装置调节范围的要求。一般用电压变化率来描述电压波动的程度。从发电机的空载到额定负载,端电压变化对额定电压的百分数,称电压变化率U,即U=100%式中发电机空载电势或电压;额定电压。汽轮发电机的U=3048%。