PIC16C7420L当发电机空载运行时,电枢绕组电流J为零,再忽略阻尼绕组影响,则同步发电机只有励磁绕组一个储能元件,此时,电机的时间常数就为其励磁绕组回路的时间常数,即:

ui=rh/RJ≈r′J0            (5-57)

由式(5-56)也能推得同样的结果。称r/J0为发电机开路时的励磁时间常数。当发电机有负载时,如忽略电枢绕组电阻R,则同步发电机的时间常数为:

ui=ru

Rt+(x/J+xL)(a+XL) 

=F1・r dO kDˉD6

可见,同步发电机负载状态时的时间常数r/次要小于空载时的时间常数r/0。

同步发电机的放大系数Kσ一般可以在它的励磁特性上用增量法求得,如图5-27所示。Kg实际就是励磁特性上某工作点处的切线斜率,即空载励磁特性,负载励磁特性

h=un

K=uz/ua     (5-59)  

发电机的励磁特性可由实验测得,也可按电机理论用计算方法求得。由图5-27可知,发电机输出电压为图5-27发电机励磁特性额定值时,空载状态的放大系数(切线陡)要比负载状态的放大系数大(切线平缓)。当忽略同步发电机的电枢电阻R时,式(5-55)为:

t{u[xL(xL+j)+k]+uL}           (5-60)

RL+(xL+f)(xL+r)

交流励磁机的传递函数,交流励磁机是一台同步发电机,具有一个经过整流后的直流负载。然而,只要求出其相应的交流等效负载rL和RL,同步发电机线性化传递函数的一般形式,即式(5-54)在这里仍适用。现以三相半波整流输出的交流励磁机为例加以说明。

为建立线性化传递函数,应先确定交流励磁机在稳态运行时的额定工作点。一般说来,在正常工作时,励磁机应处于第一类整流工作方式,这就是它的额定工作方式。因此,只需讨论在这种工作方式时励磁机的等效负载。

交流励磁机电枢绕组中的电流不是正弦波,为简化起见,仅考虑基波电流t1。为此,需要求出与基波电流几1相应的励磁机等效负载参数FL、R/L,并由它们求得励磁机的时间常数马和放大系数筠(这里为了和一般同步发电机区别,有关励磁发电机的参数都带有下标)。

交流励磁机在额定工作点的直流输出电流,直流输出电压吗以及整流工作的换相重迭角γ都是已知的,所以只要求出励磁机的电枢电压马和电枢电流的基波分量h及I口1与马间的相位关系,求出坛的有功分量A1和无功分量B1,就可得到励磁机的等效负载参数rL和R/L。经数学推导,求得:

x―同步发电机横轴电枢电抗,Xg=xcg+x′;

c一同步发电机电枢漏电抗;

XJ―同步发电机励磁绕组漏电抗;

r一同步发电机励磁绕组全电抗,焉=X耐+x″;

rd一同步发电机电枢纵轴暂态电抗;

R―同步发电机电枢绕组相电阻;

w―同步发电机励磁绕组电阻;

q一同步发电机纵轴阻尼绕组电阻;

uQ―同步发电机横轴阻尼绕组电阻;

RL一同步发电机负载相电阻;

XL一同步发电机负载相电抗。

为方便起见,在求同步发电机小增量线性组作用和电枢绕组中诸变压器电势(即苗Ψd,(5-44)式相应变为式(5-45)~(5-48)--(5-46)

式中:Lg=Lu+L/r

Ψ'ud=Lu(Ju-id)              (5-47)

ΨJd=tq-drg

由同步发电机纵轴暂态等效电路(见图5-26),机纵轴暂态同步电抗:

X'J=u+hi

进而推得同步发电机的增量方程:

uJ=RLFd-XLFg

ug=RLrg+xLfJ          (5-48)

图5-26 同步电机纵轴暂态等效电路求得同步电(5-49)

yu=Ru+Ψu;

vJ=dt-v

u=-ωΨg-Rjd

ug=ωΨd-RJg

uo=Ψ,u+LJ2

Ψd=Ψ,ud-Lu

Ψg=-LgJg            (5-45)

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