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发电机组并联运行的原理和特点(3)

发布时间:2016/12/11 点击量:

    现在来分析上述各个电量和转子机械运动之间的关系。大家知道,的空载电势是由转子磁通旋转而产生的,用dq分别表示转子的纵轴和横轴,如图9.4所示。转子磁通ψf,总是沿着d轴方向,根据电磁感应定律,由这一磁通所感生的电势E应滞后磁通90?,因此E应沿着q轴的方向。换句话说,转子励磁电流的数值决定了电势E的大小,转子的横轴总代表着电势的位置和方向。当定子绕组流过三相负载电流的时候,定子电流所产生的旋转磁通(即电枢反应磁通)将使通过气隙的转子磁通变形和削弱,也即使磁通矢量的大小和方向有所改变,发电机电压就是由这一新的合成磁通奶建立的,把发电机定子绕组的电压矢量也画在转子上(见图9.4)。图9.4可以看出,发电机的磁链(磁通)矢量图和电压矢量图不论是形状或者随负载电流的变化规律都是相似的。因此,可以用这样的模型来比喻发电机内部的电磁现象:原动机带动发电机的转子,通过一些像弹簧一样的磁力线ψδ,拖着定子的电压矢量一起旋转,从而把机械功率转化为电磁功率。随着功率的增加,磁力线与主轴间的夹角θ也增大,表明弹性磁力线被拉伸,在功率角θ达到90?时,发电机的功率达最大值。以后,发电机的功率(即原动机的负载)将随着θ的增大而减小。可以看出:在θ>90?时,如果不考虑惯性的影响,原动机功率和其负载是不能平衡的,发电机也不可能在此状况下稳定工作;当θ超过180?时,磁力线的拉力将和转子运动方向一致,原动机反而被发电机用外部电能加速,发电机落入电动机状态,和电网失去同步。

    由此得到一个启示,即可以把整个发电机看成是一个弹性联轴节,弹性联轴节的特性可由式(9-1)9 .3表示,而所有并联发电机组都可以看作是由这样一些联轴节在机械上互相联系在一起的等效柴油机,共同拖动一个公共的负载,这样就可以用一定的机电当量把电气部分也转换到统一的机械系统中去。这样做不但在发电机电磁参数(如电压、电流)变化不剧烈时是允许的,而且在侧重分析机械问题时也会带来很大的方便。

    图9.2的发电机矢量图和式(9-1)的功角特性固然适用于单独运行的发电机,但主要还是用于分析发电机的并联工作。因为在发电机单独工作时,从矢量图可以看出,其功角不可能超过90?,也不可能为负值,但是当发电机并联运行时,情况就可能复杂得多。例如,图9.5表示了两台发电机并联运行的情况。如前所述,它们具有共同的电压,两台机组的总功率应和负载功率相平衡,而每台机组的功率大小则和该机组的功率角有关,图中θ1 >θ2即第一台机组的功率P1大于第二台机组的功率P2。按照矢量图和式(9-1),功角差θ12反映了两台机组的功率差别,对于一般发电机参数来说,θ12 =20?30?电角度,就足以使两台发电机的功率差别等于发电机的额定功率。由于总的负载功率是不变的,因此,一台机组的功角(功率)增加,另一台机组的功必然减小,甚至成为负值。这就说明,在分析发电机功率变化的时候,必须要和其他并联机组的功角变化联系起来。

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