同步交流发电机的调整特性与功率输出

1、 同步交流发电机的调整特性wyD康明斯发电机组_康明斯柴油发电机-康明斯电力

发电机电压会随负荷的变化而变动，要维持端电压不变，必须在负荷变动时调整励磁电流。所谓调整特性，就是指电压、转速、功率因数为常数的条件下，变更负荷（定子电流I）时励磁电流I1的变化曲线，即I1的变化曲线，即I1=f(I)。在滞后的功率因数情况下，负荷增加，励磁电流也必须增加。这是因为此时去磁作用加强，要维持气隙磁通，必须增加转子磁势。在超前的功率因数下，负荷增加，励磁电流一般还要降低。这是因为电枢反应有助磁作用的缘故。调整特性可以使运行人员了解：在某一功率因数时，定子电流到多少而不使励磁电流超过制造厂的规定值，并能维持额定电压。利用这些曲线，可使电力系统无功功率分配更合理一些。wyD康明斯发电机组_康明斯柴油发电机-康明斯电力

2、 同步发电机有功功率的输出wyD康明斯发电机组_康明斯柴油发电机-康明斯电力

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，只有由转子主磁极的励磁磁势所建立的主磁场。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。wyD康明斯发电机组_康明斯柴油发电机-康明斯电力

（a）发电机空载时，d=0；wyD康明斯发电机组_康明斯柴油发电机-康明斯电力

（b）发电机带负荷时，d角的大小与负荷大小和性质有关wyD康明斯发电机组_康明斯柴油发电机-康明斯电力

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，这个制动转矩和空载转矩加起来，比原动机的拖动转矩要大，使得转子转动的速度变慢。为了保持同步发电机以同步转速运转，就必须增加原动机的拖动转矩（增加汽轮机的进汽量），于是转子又要加速，直到原动机所供给的机械功率与发电机输出的电功率（还要加上发电机内部的损耗）重新达到平衡，发电机才重新以稳定的同步转速运转。由于定子绕组中出现了电流，则在发电机定、转子和气隙中，由绕组电流产生的磁势F建立了第二个磁场    电枢反应磁场。我们称电枢反应磁场对主磁场的影响叫电枢反应。如果负荷是纯电阻性的，气隙磁路是均匀的，那么电枢反应的结果是使发电机的气隙磁场发生向移，即气隙合成磁场对于主磁场来说，逆着转子旋转的方向偏转了一个d角度。wyD康明斯发电机组_康明斯柴油发电机-康明斯电力

如果继续使负荷增大，即发电机输出的有功功率增加，那么原动机的输入功率也必须增加。但是负荷的增加就表示着定子绕组电流的增加，即电枢磁势要增加。因此，电枢反应作用增强，使得发电机气隙磁场轴线与主磁极磁场轴线之间的夹角d继续增大。wyD康明斯发电机组_康明斯柴油发电机-康明斯电力

如果发电机的负荷是纯电抗（纯电感或纯电容），那么发电机中就只有去磁或助磁电枢反应，其结果只是使发电机的磁场削弱或增强，而不会使磁场歪扭。由于感性负荷的去磁性电枢反应，使得发电机向纯电感负荷送电时，发电机气隙磁场由于去磁作用而将被消弱，端电压就要降低；当负荷为容性时，电枢反应是助磁性质的，将使端电压升高。一般情况下，负荷常常是电感性的，所以它即有使主磁场相当于电阻负荷的向移，又有相当于电感性负荷的去磁作用。这样，发电机就向负荷既送出了有功功率，又送出了无功功率。wyD康明斯发电机组_康明斯柴油发电机-康明斯电力

由此可见，在同步发电机中，气隙磁场轴线与主磁极磁场轴线之间的夹角d的大小，与同步发电机输出的有功功率大小有关。当同步发电机输出的有功功率增大时，原动机输入的机械功率增大，d角也随着增大。所以我们把d角叫作功率角。一般汽轮发电机在额定负荷下运行时，d角约为25º~30º。wyD康明斯发电机组_康明斯柴油发电机-康明斯电力

同步发电机的这种运行状况，就好象是发电机转子磁场和气隙磁场之间有一些橡皮筋连在一起。由转子磁场拖动气隙磁场在空间以同步速度旋转。发电机输出的有功功率越大，橡皮筋就被拉得越长，转子磁场领前于气隙磁场的角度d就越大。wyD康明斯发电机组_康明斯柴油发电机-康明斯电力

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