同步阻抗法求解同步发电机电压调整率的假设


以下是在同步阻抗法中,用于求解同步发电机或交流发电机电压调整率时所做的假设:

  • 同步阻抗是恒定的。

对于同步发电机,同步阻抗是由开路特性 (O.C.C.) 和短路特性 (S.C.C.) 确定的。同步阻抗是开路电压与短路电流的比值,即:

$$\mathrm{同步阻抗,\:𝑍_{𝑠}=\frac{每相开路电压}{短路电枢电流}}$$

当 O.C.C. 和 S.C.C. 为线性时,同步阻抗为常数。在 O.C.C. 的拐点以上,当饱和开始时,同步阻抗会降低,因为在这种情况下,O.C.C. 和 S.C.C. 彼此接近。

因此,在低于饱和的测试条件下获得的同步阻抗大于机器磁路饱和时的正常工作条件下的同步阻抗。

因此,在同步阻抗法中,忽略了饱和的影响,这是测量误差的最大来源。

  • 测试条件下的磁通量与正常工作条件下的磁通量相同。

认为给定的励磁电流始终在机器中产生相同的磁通量。这个假设在测量中引入了相当大的误差。当交流发电机的电枢短路时,电枢电流滞后于产生的电压近 90°,因此,电枢反应完全去磁化。电枢反应的这种去磁化作用进一步降低了饱和程度。因此,实际的合成磁通量非常小,因此产生的电压也很小。

这些测试条件可能与交流发电机负载且励磁电流等于短路测试下的励磁电流时的正常工作条件不同。因此,从 O.C.C. 中找到的开路电压大于短路测试下的电流,因此,用这种方法获得的机器同步阻抗值非常大。

  • 电枢反应磁通的影响可以用与电枢电流成正比的电压降来代替,并且电枢反应电压降被添加到电枢电抗电压降中。

由于用电压代替磁通量,因此同步阻抗法也称为电动势法。这些假设也会导致测量误差,因为电枢磁通的偏移随机器的功率因数和负载电流而变化,并且会产生主磁通的畸变。因此,电枢反应电压降与电枢电抗电压降不同相。

  • 无论机器的功率因数如何,电枢磁通的磁路磁阻都是恒定的。

对于圆柱转子交流发电机,由于气隙均匀,因此该假设是正确的。对于具有凸极式转子的交流发电机,电枢磁通相对于励磁磁极的位置随功率因数而变化。这种磁阻和电枢磁通随功率因数的变化导致凸极式交流发电机产生相当大的误差。

使用同步阻抗法获得的交流发电机的电压调整率大于通过实际加载机器获得的电压调整率。因此,同步阻抗法也称为悲观法

用这种方法获得的结果更有可能处于安全方面,并且同步发电机的性能将优于计算所指示的性能。在低励磁下,开路特性与气隙线重合,因此,交流发电机的同步阻抗是恒定的,并且同步阻抗的这个值称为线性或不饱和同步阻抗

然而,随着励磁的增加,饱和的影响降低了同步阻抗的值,因此,O.C.C. 线性部分以外的同步阻抗值称为饱和同步阻抗。饱和同步阻抗的值不是恒定的,而是随励磁和交流发电机负载时的功率因数而变化。在给定情况下要使用的同步阻抗值称为机器的有效同步阻抗

更新于: 2021年9月30日

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