電網(wǎng)無窮大,則u=常數(shù),f=常數(shù),電網(wǎng)阻抗z=0
1.有功功率的調(diào)節(jié)
已知,在忽略銅耗的前提下,
而pem和p1從功角特性可以看出是成正比關(guān)系的,所以,想要增加電機輸出的有功功率,從功率平衡的觀點來看,只有增加原動機的輸入功率p1。
(1)調(diào)節(jié)勵磁電流不能調(diào)節(jié)有功功率
例如if增加,則e0增加,pem增加,制動性質(zhì)的電磁轉(zhuǎn)矩增加,發(fā)電機減速,θ減小,pem減小,回到原來的功率平衡。
(2)調(diào)節(jié)原動機的功率來調(diào)節(jié)發(fā)電機的有功功率
增加原動機的輸出功率,則t1>tem+t0,發(fā)電機加速,θ 增加 ,pem增加,發(fā)電機的輸出功率增加。
減少原動機的輸出功率,則t1<tem+t0,發(fā)電機減速,θ 減少 ,pem減小,發(fā)電機的輸出功率減小。
圖1 同步發(fā)電機有功功率的調(diào)節(jié)
2.靜態(tài)穩(wěn)定的概念
靜態(tài)穩(wěn)定問題:發(fā)電機在某一穩(wěn)定運行狀態(tài),(即發(fā)電機和電網(wǎng)并聯(lián)運行時,電壓u和頻率f都為恒定值,勵磁電流if不變,其輸入功率和輸出功率都不變的運行狀態(tài)),如果在電網(wǎng)或原動機方面,突然發(fā)生一些微小干擾,在此小干擾去掉后,發(fā)電機如能恢復(fù)到原來的穩(wěn)定運行狀態(tài),即認為該發(fā)電機的運行是穩(wěn)定的。
動態(tài)穩(wěn)定問題:發(fā)電機突然加負載、切除負載等正常操作運行時,或者在發(fā)生突然短路、電壓突變、發(fā)電機失去勵磁電流等非正常運行,以及遭受到大的或是一定數(shù)值參數(shù)變化或負載變化時,電機是否還能保持同步運行的問題。
圖2 同步發(fā)電機的靜態(tài)穩(wěn)定
原動電機或電網(wǎng)→新的平衡點→擾動消失→回到原來平衡點
則為靜態(tài)穩(wěn)定的,反之不穩(wěn)定
1)在a點, p1=pem,即輸入p1和輸出pem相等,電機穩(wěn)態(tài)運行
2)來一個干擾,假定使得p1增加到p1′,顯然電機的轉(zhuǎn)速將增大,因為功角和轉(zhuǎn)速成正比關(guān)系變化,所以,功角也將增大, 推出pem也增大 ,這樣一來,我們可以看出在b點電機將達到一個新的平衡點,從而繼續(xù)穩(wěn)定運行。
圖3 同步發(fā)電機的靜態(tài)不穩(wěn)定
3)設(shè)原來運行在下降段,(在a’點)。來一個干擾,假定使得p1增加到p1′ , 顯然電機的轉(zhuǎn)速將增大,功角增大, 而pem減小 ,這樣一來,轉(zhuǎn)速進一步增加,發(fā)電機不能在下降段達到一個新的平衡點。
由此可以推出,對隱極發(fā)電機,
1)當(dāng)功角在0°-90°之間變化時,發(fā)電機有自動保持同步的能力,是發(fā)電機穩(wěn)定運行區(qū)域。在穩(wěn)定運行范圍內(nèi),電磁功率的改變只會改變功角的大小,而轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速是不會改變的,永遠以同步速旋轉(zhuǎn)。
2)而在90°—180°之間,電機是不穩(wěn)定運行的,在功角等于90°時,輸入的機械功率到達與最大電磁功率相等,即
雖然a、c兩點都可以達到功率平衡只有a點是穩(wěn)定的,而b點是不穩(wěn)定的。
發(fā)電機是靜態(tài)穩(wěn)定的
發(fā)電機不是靜態(tài)穩(wěn)定的
3.比整步功率系數(shù)
4.靜態(tài)過載倍數(shù)
對隱極機:
一般要求km>1.7,同步機一般=25°~35°