发电机转子间相对位置的重要性分析

2025-09-29 历史故事版权反馈

【摘要】：图中受端系统可以看做为内阻抗为零、电势为的发电机。因为它除了表示和电压之间的相位差，即表征系统的电磁关系之外，还表明了各发电机转子之间的相对空间位置。而发电机转子间的相对运动性质，恰好是判断各发电机之间是否同步运行的依据。如果设想把送端发电机和受端系统发电机的转子移到一处［见图13-4］，则功角δ就是两个转子轴线间用电角度表示的相对空间位置角。因为两个发电机电角速度相同，所以相对位置保持不变。

图13-1所示的简单电力系统，发电机G通过升压T—1、输电线路L、降压变压器T—2接到受端电力系统。假定受端系统容量相对于发电机来说是很大的，则发电机输送任何功率时，受端母线电压的幅值和频率均不变（即所谓无限大容量母线）。当送端发电机为隐极机时，可以做出系统的等值电路如图13-1所示。图中受端系统可以看做为内阻抗为零、电势为的发电机。各元件的电阻及导纳均略去不计时，系统的总电抗为

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图13-1　简单电力系统及其等值电路

如果采用标么值表示电力系统的参数，则根据等值电路，可以作出正常运行情况下的相量图（见图13-2）。发电机输送到系统中去的有功功率为

由图13-2中可以得到

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将式（13-3）代入式（13-2）中，可得(https://www.chuimin.cn)

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当发电机的电势Eq和受端电压U均为恒定时，传输功率Pe是角度δ的正弦函数（见图13-3）。角度δ为电势E.q与电压U.之间的相位角。因为传输功率的大小与相位角δ密切相关，因此又称δ为“功角”或“功率角”。传输功率与功角的关系，称为“功角特性”或“功率特性”。

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图13-2　简单电力系统的相量图

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图13-3　功角特性

功角δ在电力系统稳定问题的研究中占有特别重要的地位。因为它除了表示和电压之间的相位差，即表征系统的电磁关系之外，还表明了各发电机转子之间的相对空间位置（故又称为“位置角”）。δ角随时间的变化描述了各发电机转子间的相对运动。而发电机转子间的相对运动性质，恰好是判断各发电机之间是否同步运行的依据。为了说明这个概念，我们把各发电机的转子画出来，如图13-4所示。在正常运行时，发电机输出的电磁功率为Pe＝P0。此时，发电机转子上作用着两个转矩（不计摩擦等因素）：一个是原动机的转矩MT（或用功率PT表示），它推动转子旋转；另一个是与发电机输出的电磁功率对应的电磁转矩，它制止转子旋转。在正常运行情况下，两者相互平衡，即PT＝Pe＝P0，因而发电机以恒定速度旋转，且与受端系统的发电机的转速（指电角速度）相同（设为同步速度ωN），即两者同步运行，功角δ＝δ0（见图13-3），保持不变。如果设想把送端发电机和受端系统发电机的转子移到一处［见图13-4（b）］，则功角δ就是两个转子轴线间用电角度表示的相对空间位置角。因为两个发电机电角速度相同，所以相对位置保持不变。

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图13-4　功角相对空间位置的概念

发电机转子间相对位置的重要性分析

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