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法学与无限大母线同步发电机的运行
什么是无限大母线？
通常，在电力系统中，多个同步发电机或交流发电机并联运行。这些发电机可能位于不同的地方。
位于同一地点的一组发电机可以视为一台大型发电机。
同样，连接到同一母线但由低电抗输电线路隔开的交流发电机也可以视为一台大型机器。
该电力系统的容量非常大，其端电压和频率可以认为是恒定的。单台发电机或单台小型负载的连接或断开不会影响电压和频率的大小和相位。因此，电力系统表现得像一台具有几乎为零的内阻和无限转动惯量的巨型发电机。这种无论负载如何，电压和频率都保持恒定的系统被称为**无限大母线系统**或**无限大母线**。无限大母线的定义如下：
无限大母线是一个如此巨大的电力系统，其电压和频率无论从中汲取或向其供给多少有功功率和无功功率都保持恒定。
当一台交流发电机与无限大母线并联运行，且其励磁电压发生变化时，机器的功率因数会发生变化。但是，励磁的变化不会改变系统中保持恒定的端电压。
无限大母线的特性
无限大母线的特性如下：
无限大母线的频率保持恒定，因为转动惯量太大，以至于进入的机器无法改变系统的速度。
无限大母线的端电压保持恒定，因为进入的机器太小，无法增加或减少它。
无限大母线的同步阻抗非常小，因为该系统由大量并联连接的交流发电机组成。
连接到无限大母线的交流发电机的运行特性
连接到无限大母线的交流发电机具有以下运行特性：
交流发电机的端电压和频率由其连接的电力系统控制。
交流发电机的励磁控制着交流发电机向无限大母线提供的无功功率。交流发电机励磁的增加会增加交流发电机的无功功率输出。
交流发电机向无限大母线提供的有功功率由**交流发电机的调速器设定点控制**。
获得无限大母线
该图显示了n台交流发电机连接到无限大母线。
无限大母线电压保持恒定的证明
设
𝑉 = 母线端电压
𝐸 = 各交流发电机的感应电动势
𝑍𝑠 = 各交流发电机的同步阻抗
𝑛 = 并联的交流发电机数量
因此，系统的电压方程为
$$\mathrm{𝑉 = 𝐸 − 𝐼𝑍_{𝑠\:(𝑒𝑞)} … (1)}$$
其中，
$$\mathrm{𝑍_{𝑠\:(𝑒𝑞)} =\frac{𝑍_{𝑠}}{𝑛}… (2)}$$
从公式 (2) 可知，当n非常大时，则
$$\mathrm{𝑍_{𝑠\:(𝑒𝑞)}→0;\:\:\:and\:\:\:∴𝐼𝑍_{𝑠\:(𝑒𝑞)}→0}$$
$$\mathrm{∴\:𝑉 = 𝐸\:(常数) … (3)}$$
无限大母线频率保持恒定的证明
设
$$\mathrm{𝐽 = 各交流发电机的转动惯量}$$
那么，所有n台并联运行的交流发电机的总转动惯量为
$$\mathrm{\sum\:𝐽 = 𝐽 + 𝐽 + ⋯ + 𝐽 (𝑛次) = 𝑛𝐽 … (4)}$$
$$\mathrm{∴\:交流发电机的加速度 =\frac{加速转矩}{转动惯量}}$$
$$\mathrm{\Rightarrow\:交流发电机的加速度 =\frac{τ𝑎}{\sum 𝐽}=\frac{τ𝑎}{𝑛𝐽}… (5)}$$
从公式 (5) 可知，如果n非常大，则nJ非常大，因此
$$\mathrm{交流发电机的加速度\:→\:0}$$
因此，机器的速度是恒定的。因此，频率是恒定的。
因此，为了获得实际母线系统（即无限大母线）的恒定电压和恒定频率，并联连接的交流发电机数量应尽可能多。
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