同步发电机的运行特性

同步发电机的运行特性有空载特性、短路特性、负载特性、外特性和调整特性等五种。外特性和调整特性是主要的运行特性，根据这些特性，可以判断发电机的运行状态是否正常，以便及时调整，保证高质量安全发电。空载特性、短路特性和负载特性是检验发电机基本性能的特性，用于测量、计算发电机的各项基本参数

一、发电机的空载特性

所谓发电机空载运行是指发电机以额定转速运转，定子不带负荷时的运行。此时，空载电势Eo与励磁电流ＩL之间的关系叫做空载特性。当发电机处于空载运行状态，其端电压Ｕ就等于电势Ｅo,因此，端电压Ｕ与励磁电流的关系曲线就是空载特性。

如图所示空载特性曲线Ｅ0=f(I),做空载特性试验时，应维持发电机转速不变，逐渐增加励磁电流，直至端电压等于额定电压的130%时为止。在增加励磁电流的过程中，读取励磁电流值及与其对应的端电压值，便可以得到空载特性的上升分支。接着减小励磁电流，按上面方法读取数值；便得到下降分支，如图2-1-2（a）所示。由于两曲线的平均，如图中虚线所示。空载特性曲线是发电机的一条最基本的特曲线。可用来求发电机的电压变化率、不饱和的同步电抗值等参数。

二、发电机的短路特性

所谓发电机的短路特性，系指发电机在额定转速下，定子绕组短路时，定子绕组的稳态电流I与励磁电流Ii的关系曲线。如图2-1-3所示。

     短路试验测得的短路特性曲线，不但可以用来求取同步发电机的重要参数饱和的同步电抗与短路比外，在发电厂中，常用它来判断励磁绕组有无匝间短路等故障。显然，励磁绕组存在匝间短路时，因安匝数的减少，短路特性曲线是会降低的。

三、发电机的外特性

所谓发电机的外特性，就是指励磁电流、转速、功率因数为常数的条件下，变更定子负荷电流时，端电压U的变化曲线，即U=f(I)曲线。

在滞后的功率因数情况下cos(θ),当定子电流增加时，电压降落较大，就是由于此时电枢反应是去磁的。在超前的功率因数的情况下[cos(-θ)],定子电流增加时，电压反而升高，这是由于电枢反应是助磁的。在cos(θ)=1,电压降落较小。外特性可以用来分析发电机运行中的电压波动情况，借以提出对自动调节励磁装置调节范围的要求。

     一般用电压变化率来描述电压波动的程度。从发电机的空载到额定负载，端电压变化对额定电压的百分数，称电压变化率，即

式中   ------发电机空载电势或电压；

       U -------发电机额定电压

汽轮发电机的 =30%~48%

四、发电机的调整特性

所谓发电机的调整特性，系指电压、转速、功率因数为常数的条件下，变更定子负荷电流时，励磁电流的变化曲线。不同功率因数下的调整特性可以看出，在滞后的功率因数情况下，负荷增加，励增电流也必须增加。这是因为此时去磁作用加强，要维持气隙磁通；必须增加转子磁势。在超前的功率回数下，负荷增加，励磁电流一般还要降低。这是因为电枢反应有助磁作用的缘故。调整特性可以使运行人员了解：在某一功率因数时，定子电流到多少而不使励磁电流超过制造厂的规定值，并能维持额定电压。利用这此曲线，可使电力系统无功功率更合理一些。