电机学课堂进义第三部分同步电机16h 上海交通大学电气工程系EE SJTU 第八讲同步发电机的参数测定 重点：电气参数测定方法 难点：漏电抗、直轴同步电抗，交轴同步电抗 同步电机的基本远行原理是转子恒定励磁磁场且保持同步速旋转，这样转子无法感受到定子磁场的 运动。参数主要是定子等效电路中的参数，利用同步发电机的运行特性曲线可以获得相应等效电路 的参数，以及影响同步电机性能的一些特征参数。参数测定主要解决如下问题： 1、同步电机等效电路参数有哪些？ 2、如何测定同步电机的参数（电阻、直轴电抗、交轴电抗、饱和系数、短路比） 3、为什么三种基本运行特性曲线（空载、短路和零功率因数负载特性）不能测定交轴同步电抗？ 4、如何利用特性曲线计算同步电机发电机的额定励磁电流和电压调整率？ 由于同步电机工作在磁路饱和状态，因此特性曲线基本上都是非线性且很难用解析式表达，利用特 性曲线计算同步发电机参数必须采用作图法。 1、饱和系数 饱和系数根据空载特性计算。画出空载特性曲线和线性部分延长线（气隙线），根据空载电压额定 值找出空载特性曲线和气隙线上对应的励磁电流和I,那么饱和系数等于Ilg。尽管空载特性通常 在额定转速下测定，但饱和系数仅仅与磁路材料和结构有关， 与测定空载特性时的转速没有关系。 2、短路比 短路比是指额定空载电压和额定短路电枢电流对应的励磁电流I和Lw之比。 短路比由空载特性和短路特性计算。因短路特性是线性直线，短路比也可表示为饱和系数与不饱和 直轴同步电抗标幺值之比。 k UN 短路比反映同步电机的稳定性 直轴同步电抗标幺值越小，同步电机短路比越大，系统越稳定。 3、漏电抗、保梯电抗 漏电抗根据空载特性和零功率因数负载特性计算。问题求解必须紧紧抓住两个关键点（短路与额定 电压)和个特征三角形。 一个关键点B是短路状态。短路时磁路不饱和，零功率因数特性曲线的零电压为电枢电流额定的短路 特性曲线上的点，励磁电流对应电枢反应去磁（线段BC)和产生漏电抗压降的气隙磁势（线段OC) 之和。设A点为气隙线上对应气漏抗电势，可以画出电枢电流额定时的漏抗直角三角形BCA和与气隙 线关联的特征三角形BOA,该特征三角形是由额定电枢电流和漏电抗确定的。 零功率因数负载特性上的额定电压点是又一个关键点B1,因电枢电流额定，电枢反应去磁大小不 变，漏抗压降对应的气隙磁势也不变，那么特征三角形的底边长度固定，取长度为特征三角形底边 (线段BO)长，使得一个顶点B:为零功率因数负载特性上的额定电压点，另一个顶点O根据电枢反 应去磁磁势和漏电抗气隙磁势，过该顶点O做气隙线(OA)的平行线，与空载特性曲线交于A1点， 三角形B1O1A与特征三角形BOA是全等的，过A1做B1O的垂线，垂足为C1,则AC1的长度就是漏电 抗压降，与额定电枢电流之比，结果是漏电抗大小。 1电机学课堂讲义 第三部分 同步电机 16h 上海交通大学电气工程系 EE SJTU 1 第八讲 同步发电机的参数测定 重点：电气参数测定方法 难点：漏电抗、直轴同步电抗，交轴同步电抗 同步电机的基本远行原理是转子恒定励磁磁场且保持同步速旋转，这样转子无法感受到定子磁场的 运动。参数主要是定子等效电路中的参数，利用同步发电机的运行特性曲线可以获得相应等效电路 的参数，以及影响同步电机性能的一些特征参数。参数测定主要解决如下问题： 1、同步电机等效电路参数有哪些？ 2、如何测定同步电机的参数（电阻、直轴电抗、交轴电抗、饱和系数、短路比）？ 3、为什么三种基本运行特性曲线（空载、短路和零功率因数负载特性）不能测定交轴同步电抗？ 4、如何利用特性曲线计算同步电机发电机的额定励磁电流和电压调整率？ 由于同步电机工作在磁路饱和状态，因此特性曲线基本上都是非线性且很难用解析式表达，利用特 性曲线计算同步发电机参数必须采用作图法。 1、饱和系数 饱和系数根据空载特性计算。画出空载特性曲线和线性部分延长线（气隙线），根据空载电压额定 值找出空载特性曲线和气隙线上对应的励磁电流IfN和Ifg，那么饱和系数等于IfN/Ifg。尽管空载特性通常 在额定转速下测定，但饱和系数仅仅与磁路材料和结构有关，与测定空载特性时的转速没有关系。 2、短路比 短路比是指额定空载电压和额定短路电枢电流对应的励磁电流IfN和IfkN之比。 短路比由空载特性和短路特性计算。因短路特性是线性直线，短路比也可表示为饱和系数与不饱和 直轴同步电抗标幺值之比。 ! kc = IfN IfkN = IfN Ifg Ifg IfkN = kµ UN E fkN = kµ UN IkN Xd,unsat = kµ Xd ,unsat * 短路比反映同步电机的稳定性。直轴同步电抗标幺值越小，同步电机短路比越大，系统越稳定。 3、漏电抗、保梯电抗 漏电抗根据空载特性和零功率因数负载特性计算。问题求解必须紧紧抓住两个关键点（短路与额定 电压）和一个特征三角形。 一个关键点B是短路状态。短路时磁路不饱和，零功率因数特性曲线的零电压为电枢电流额定的短路 特性曲线上的点，励磁电流对应电枢反应去磁（线段BC）和产生漏电抗压降的气隙磁势（线段OC） 之和。设A点为气隙线上对应气漏抗电势，可以画出电枢电流额定时的漏抗直角三角形BCA和与气隙 线关联的特征三角形BOA，该特征三角形是由额定电枢电流和漏电抗确定的。 零功率因数负载特性上的额定电压点是又一个关键点B1，因电枢电流额定，电枢反应去磁大小不 变，漏抗压降对应的气隙磁势也不变，那么特征三角形的底边长度固定，取长度为特征三角形底边 （线段BO）长，使得一个顶点B1为零功率因数负载特性上的额定电压点，另一个顶点O1根据电枢反 应去磁磁势和漏电抗气隙磁势，过该顶点O1做气隙线（OA）的平行线，与空载特性曲线交于A1点， 三角形B1O1A1与特征三角形BOA是全等的，过A1做B1O1的垂线，垂足为C1，则A1C1的长度就是漏电 抗压降，与额定电枢电流之比，结果是漏电抗大小