同步发电机的运行及计算摘要：随着国家经济发展水平和人们生活水平的日益提高，生产和生活用电量日益增加，所需的电能供应也随之增加。继而人们对产生电能的关键器件发电机越来越关注。但大多数人们只是大概的了解发电机长什么样子，很少人知道它的具体构造和运行特性。文章从同步发电机的工作原理入手，较详细的介绍了有关同步发电机运行的各种特性和参数的计算方法。 关键词：同步发电机；运行特性；参数计算同步发电机由定子和转子两大部分组成，两者之间是气隙。发电机转子是旋转的，转子励磁绕组线圈的两端分别与两个彼此绝缘的滑环连接，外界通过压在滑环上的电刷将直流电传送给励磁绕组，当励磁绕组通电后，产生磁场（有N极、S极）。当转子在原动机的拖动下旋转时，旋转磁场依次切割定子三项对称绕组，从而产生感应电动势，当输出端接入负荷，发电机就会向负载供电。总的来说，同步发电机在磁场中完成机电能量转换，是一种将机械能转化为电能的机械装置。1同步发电机的分类1.1按转子结构特点分类1.1.1隐极同步发电机。隐极同步发电机转子为细长的圆柱体，从外表看没有突出的磁极，故称为隐极。其特点为在不考虑齿槽效应时，气隙均匀，适合于高速旋转，多用于汽轮机。1.1.2凸极同步发电机。凸极发电机转子由磁极、磁轭、阻尼绕组、转轴和转子支架构成，气隙不均匀，适合于中速或低速旋转，多用于水轮机。1.2按电机安装特点分类立式电机、卧式电机。1.3按励磁方式分类电励磁式及永磁式电机。1.4按通风方式分类开启式、防护式及封闭式电机。1.5按电机负载分类均匀负载、交变负载及冲击负载电机。2同步发电机的运行特性同步发电机在转速n1，功率因素cos保持不变的条件下，定子端电压U，负载电流I，励磁电流If三变量中保持一个量为常数，其他两个量之间的函数关系即为同步发电机的运行特性。其主要包括空载特性、短路特性、零功率因素负载特性、负载运行特性、电压调整特性与调整特性等。2.1空载特性保持同步转速n1不变，定子绕组开路，空载电动势E0与励磁电流If的函数关系E0=f（If）即为同步发电机空载特性。2.2短路特性短路特性是指电枢三相绕组出线端短接，同步转速n1保持不变，电枢绕组短路电流IK与励磁电流If的函数关系。其中IK=f（If），两者为线性关系。2.3零功率因数负载特性零功率因数负载特性就是cos=0时的负载特性。该特性曲线与空载特性曲线形状相似，并通过曲线可以求出电枢绕组漏电抗。2.4负载特性电枢反应的不同性质与与内功率因数角（相电动势E与相电流I的夹角）的大小有关。以隐极发电机为例。=0电枢反应为交轴电枢反应=90电枢反应为直轴去磁作用=-90电枢反应为直轴助磁作用0任意角电枢反应既有直轴电枢分量，又有交轴电枢分量。2.5电压调整特性同步发电机电压调整特性也成为外特性，是指同步转速n1、励磁电流If和负载功率因素cos不变，改变负载电流I，端电压U的变化曲线。它反映了负载性质不同时，端电压随负载变化而变化的情况。带cos=1纯电阻负载时，端电压随负载增大降落较少；带cos=0.8的电感性负载时，端电压随负载增大降落较多；带cos=0.8的电容性负载时，端电压随负载增加而升高。2.6调整特性它反映的是负载电流变化时，为维持端电压不变，励磁电流的变化曲线。其特征与电压调整特性相对应。3同步发电机参数计算（以隐极为例）3.1磁动势计算3.1.1转子励磁绕组基波磁动势幅值Ff1=kfNf If其中kf为励磁磁动势波形因数；Nf为励磁绕组匝数；If为励磁电流。3.1.2定子三相绕组基波电枢磁动势幅值F1=1.35kdp1其中N1为定子绕组每项串联匝数；P为极对数；kdp1为基波绕组系数；I为定子电流。3.2电动势计算3.2.1电枢反应电动势Ea 可用下式计算Ea=-jIXa式中I为电枢电流；Xa为每相绕组电枢反应电抗。3.2.2空载电动势E0=U+IZs式中Zs为同步电机每项绕组同步电抗。3.3电抗计算3.3.1同步电抗测定Xs=其中E0为空载电动势；IK为短路电流。3.3.2保梯电抗计算保梯电抗在一定条件下可看做为电枢绕组漏电抗X=式中E为一相绕组中感应的气隙电动势。3. 4有功功率计算同步发电机有功功率为Pem=msin其中Xs为同步电抗；为同步发电机功角。3. 5过载能力计算最大电磁转矩超出额定电磁转矩一的比列即为过载能力km=式中N为发电机额定运行时的功角。4同步发电机 的并联合闸理想并联合闸的条件：发电机频率与电网频率相同；发电机电压幅值与电网电压幅值相同；发电机电压相序与电网电压相序相同；发电机电压相位与电网电压相位相同。判别合闸条件是否满足的两个基本方法：暗灯法和灯光旋转法。5结语同步发电机是我们日常生活中常用的机械装置，现代社会中使用的交流电能，几乎全由同步发电机产生。因此掌握同步发电机的运行特性及参数计算，对每个电气技术人员来说都十分重要。参考文献1 孙旭东,王善铭.电机学M.清华大学出版社,2006年9月第一版.2 金续曾.中小型同步发电机使用与维修M.中国电力出版社, 2004年7月第一版.3 周德贵,巩北宁.同步发电机运行技术与实践M.中国电力出版社,2004年12月第一版.