感应发电机特性研究毕业设计论文

感应发电机特性研究毕业设计论文内容摘要：

RC =NfUI32 1  2cos1 610  f (310) 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 21 这样每相辅助电容器的电容量就可由 RC C 之值确定。 三相所需总电容量 RC =NfUI32 3 1  2cos1 610  f (311) （ 2） 动力负载 带动力负载需要增加容性电流以补偿负载的无功部分，满载时所需 增加的无功容 量 为 Q= 12cos1  电动机容量 k Var (312) 式中 cos 1 负载功率因数 满载需增加的三 相 总电容 量（ 即辅助电容 ）为 RC = NUQ 610  f (313) xC 可作为选择辅助电容器的依据。 发电机满载时的总电容量为 C = 39。 C + xC  f (314) (3) 电容器电压大小选择 考虑到负载突然切除时，主电容上所受到的脉冲电压有时会比电机端电压大 12 倍 ，故主电容器的额定电压，应不低于 感应 发电机端电压幅值的 倍。 辅助电容器的额定电压只需为发电机端电压的 倍。 （ 4） 应注意的几个问题 ① 电容器电容量选择应适当，选得太小发电机电压达不到要求值 ， 电压调节范围较小甚至发生电压崩溃 ， 选得太大易产生过电压，且成本高。 ② 三相 感应 发电机主要适用于照明负载，供给动力负载只能是少 部分的，一般动力负载容量应在发电机额定容 量 25%以下，且负载的单机容 量河南理工大学毕业设计（论文）说明书 22 不大于发电机容 量 的 10﹪ ，否则应增大电容。 ③ 辅助 电 容器可由若干组小容量电容器并联组成，且应装设转换开关，以便调节容 量，主电容器可以是固定式的。 ④ 在为动力负载供电时，考虑到其中的电动机负载起动时电流很大 .导致电压大幅下降 以至崩溃， 辅助电容器的电容量在此情况下应适当增加。 与电网并联运行的三相 感应 发电机 A. 基本方程式 在前面提出的 感应 发电机的基本方程式（ 23），适合于各种转差率 s的值。 我们这里研究转差率 s0 的情况，基本方程式现重写如下： mmmlmZIEEEIIIIIjXsRIEjXRIEZIEU121211222211111111)()()( （ 315） B. 相量图 画三相 感应 发电机的相量图时，相量 1U 、 1E 、 2E 、 0I 等于转差 率 s无关，只是定、转子电流 1I 、 2I 与 s 有关。 转子电流 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 23 raIIsXsRXEjsXsRREXjsRXjsRXjsREXjsREI22222222222222222222222))(()( (316) 式中， sXsR REI a 2222 222 )(   为转子 有功电流折合值； 22222 222 )( sXsRXEjI r    为转子无功电流折合值。 当三相 感应 发电机运行在发电状态， s0，转子有功电流 aI2 可写成 sXsR REI a 2222 222 )(   (317) 可见，相量 aI2 与电动势 2E 反相位。 转子无功电流 rI2 滞后 2E 090 时间电角度。 根据式（ 315）和式（ 316）可画出 s0 时三相 感应 发电机的相量图，如图 34所示。 从图 34 可以看出，在 s0 运行状态下，定子电压 1U 与电流 1I 之间的夹角 1 的变化范围为 18090 10  ， 1cos 为负值，定子功率0cos3 111 IU ，说明这种状态三相异步发电机向电网发出有功功率，从而使发电状态。 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 24 机械功率222 )1(3 Rs sIPm ，由于 s0， 0mP ，说明三相 感应 发电机由原动机吸收机械功率。 原动机输入的功率为 1P ，减去机械损耗 mp 和附加损耗 ap ， 即为机械功率 mP。 机械功率 mP 再减去转子铜损耗 2cup ，变为电磁功率 MP。 电磁功率 MP 减去定子铜损耗 1cup 和铁损耗 Fep ，则为三相 感应 发电机定子向电网输出的电功率 2P。 即 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 25 2121PppPPpPPpPFecuMMcummm （ 318） 根据式（ 318）可以画出三相 感应 发电机功率流程图，如图 35 所示。 图 35 三相感应发电机功率流程图 并网运行的三相 感应 发电机，运行中要从电网吸收较大的滞后性无功功率，这是它的很大缺点之一。 D. 并网时的过渡过程 a. 并网时的冲击电流 同步发电机由于采用同步装置，在电压、频率和相位与系统一致时，才并网运行，故可以不考虑并网时的冲击电流。 但在 感应 发电机的场合，是在转速上升到超过同步 转速，并在一定的滑差 S 内利用速度继电器和系统并网，由于发电机并网时本身无电压，故电机和系统并网时必须伴随一个过渡过程，流过 5— 6 倍额定电流的冲击电流。 感应 发电机并网时的冲击电流为：    s i n)s i n ()s i n ( TttdcTttacsac eitneitii (319) 式中 saci 正常交流分量； taci 瞬时交流分量； tdci 瞬时直流分量； T 时间常数，2212 rf XXT    ； 1X 定子漏抗； 2X 转子漏抗（换算值）； 2r 转子电阻（换算值）；  、  、  相位差。 b. 三相短路电流 转 子铜 损 耗p cu2原动机输入的功率P1 机械损耗pm附加损耗pa 机械功率Pm 定子铜损 耗pcu1铁损耗pFe电磁功率PM 向电网输出电功率P2河南理工大学毕业设计（论文）说明书 26 感应 发电机如果在运行状态下定子侧发生三相突然短路，则流过的过渡电流的大小基本上和并网时的冲击电流相等。 突然短路时的电流计算公式为：  s i n)s i n (   TttdcTttac eiteii (320) 感应 发电机发生三相突然短路时，由于磁通消失，故无持续短路电流流过。 感应 发电机降压运行及效率分析 感应 发电机降压运行方式不但能够提高电机运行效率和功率因数，而且可以避免发电机组电动 运行，增加了发电量。 它对 感应 发电机的应用具有重要的理论和现实意义。 A. 降压运行的基本理论和实现 当 感应 发电机轻载时输出功率较小，同时转子铜耗随之降低，但铁耗基本不变，此时电机损耗主要 为 铁耗。 由于励磁电流未变，定子铜耗降低不多，因此电机效率和功率因数大为降低。 如果轻载时适当降低电机输出电压，则电机铁耗差不多 随 电压平方而下降，是定子铜耗减小，从而降低了总损耗，使效率和功率因数得以提高，这就是 感应 发电机轻载降压运行提高效率的基本原理。 用电力电子元件可以容易地实现降压运行。 例如；可以用双向晶闸管作为并网开关和 降压元件。 根据输出功率，通过控制晶闸管的触发角来实现并网、解列和降压运行。 双向晶闸管具有降压作用，并且当其导通时电压近似为零；当其关断时电流为零；双向晶闸管可以用电感等效，因为像电感一样，双向晶闸管的基波电流落后基波电压 090 ，而且只有发电机电流、电压的基波分量产生力矩和功率。 通过改变晶闸管的触发角，可以改变等效感抗 X的关系如图 35所示。 因为转差率 S是随着负荷变化的量，所以，（  ）角与电机转差率河南理工大学毕业设计（论文）说明书 27 s有一一对应关系，据此可以 得出 S与 X的变化关系如图 36所示。 晶闸管等效感抗与发电机阻抗串联，电网电压减去晶闸管电压降就是发电机的端电压 gV ，它与 S 的关系也一同画在图 36 中。 从该图可以看出，通过改变触发角可以控制发电机的端电压，从而改变转差率。 风力发电机组从S=+ 时开始并网，当 S= 时晶闸管完全导通，机端电压等于电网电压；在 S=+ 到 之间，发电机处于降压运行状态。 060 176。 +0. 005X∞（ α φ ）0 176。 30 176。 SVg图3 6 感 应发电机端电压的控制 B. 运行效率分析 感应 发电机的输入功率减去损耗等于输出功率，降低损耗增加了有功功率输出。 增加的有功功率输出可用下式计算：  2220 1111111 uNNNNKPKKPPP       （ 321） 式中 0P 发电机的空载损耗 ； N 额定效率 ； NP 额定功率 ；  负载率（输出功率于额定功率之必） ； uK 降压系数（机端电压与额定电压之比） ； K =(4 极电机 )或 K =（极数大于 4的电机）。 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 28 因此，感应发电机降压运行的效率为： )1)(()( 0 PPPP   （ 322） 式中 )(0 P 额定电压运行、输出功率为 P时的效率 电压降低还减少了感应发电机的无 功功率：  20220 111 uuNNN KQKQtgPQ     （ 323） 式中 0Q 发电机空载无功功率 N 额定功率因数 本小 节 提出 感应 发电机降压运行的方式，主要是以 感应 风力发电机组 为例说明的。 此种运行方式可以实现 感应 风力发电机组低输出功率时的降压运行，提高运行效率；同时可以完全按照“发电就并网，不发电则与电网解列的原则”对风力发电机组进行控制，大 大改善了 感应 风力发电机组的运行效率，此种运行方式对 感应 风力发电机具有很高的理论和实用价值。 感应 发电机并车及运行注意事项 A. 感应 发电机并车运行条件 ： (1)附近有区域性电网，可将 感应 发电机并入电网，向系统输送有功功率。 这种运行方式可以简化运行，保证频率和电压稳定。 感应 发电机解列时，其主电容器组和副电容器组可仍和电网接通，以改善电网功率因数。 (2)当附近电站有同步发电机运行时，可将 感应 发电机并入运行，分担同步发电机有功负荷。 在 感应 发电机解列时，其主电容器组和副电容器组可根据同步发电机 无 功负荷 情况，部分或全部退出运行。 (3)容量较大的几台 感应 发电机，如原动机调速系统反应灵敏，则可并列运行。 运行中，应严格监视其功率分配情况。 感应 发电机并车，无需整步设备，操作简单，其并车方法及注意事项如下： 河南理工大学毕业设计（论文）说明书 29 (1)确定相序，其方法是将母线电源与 感应 发电机接通，作电动机运行，观察其旋转方向，应和用原动机拖动时转向相同。 如转向相反，可将感应 发电机任意两根相线对调即可。 (2)功率较大的 感应 发电机并入容量不大的。