10.6 同步发电机负载运行

10.6 同步发电机的负载运行

当电枢电路通过外部电负载闭合时，同步发电机处于负载运行状态。这使得电枢中的电压系统为外部电负载供电。当发电机带负载运行时，电流流过电枢线圈，发电机端电压（V）与相同励磁电流下的空载电压（E0）不同。我们现在定义电压调整系数（ε）来衡量电压波动。

$$ϵ=\frac{E_0-V}{V}\cdot 100(10.16)$$

当发电机在负载条件下运行时，磁动势转矩阻碍轴的旋转运动（图 10.29）。发电机通过水轮机、燃气轮机及其他驱动轴的方式运行，一旦连接负载即提供电流。

图 10.29 负载运行时的发电机。

流过定子的电流（可以是单相、三相或多相）产生磁动势：这就是电枢反应。在这种情况下，机器中的合成磁通由磁动势（Fmme）（图 10.30）和电枢反应磁动势（Fmmi）决定。流过电枢（定子）并向对称三相负载供电的对称三相电流系统（这是发电机的工作方式）会产生旋转磁场。我们将其定义为（公式 10.17）：

$$n_{inducedreaction}=\frac{60\cdot f}{p_{stator}}(10.17)$$

图 10.30 两个旋转矢量。来源：自行绘制。

考虑到流过电枢的电流频率以及发电机定子和转子具有相同极数的事实，我们推导出公式 10.18。

$$n_{inducedreaction}=\frac{60\cdot f}{p_{stator}}=\frac{60\cdot p\cdot n}{60\cdot p_{stator}}=n(10.18)$$

电枢中的反应磁场以转子产生的感应子旋转磁场相同的速度和方向旋转。这样我们就有两个相量以同步速度同步旋转（图 10.31）。因此，当同步发电机空载时，只有转子在机器中产生唯一的旋转磁场。

图 10.31 感性电路中的电容器。来源：自行绘制。

旋转磁场在定子绕组中感应出电动势：

$$E_0=4.44\cdot N\cdot {\Phi }_0\cdot f\text{每相}(10.19)$$

问题 旋转磁场在定子绕组中感应出的电动势值是多少？

当发电机负载运行时，端电压与空载电压不同。这是因为定子绕组和负载都通有交流电流。这些电流导致电枢反应磁场以同步转速 n 旋转。