同步發(fā)電機對稱穩(wěn)態(tài)運行時，保持轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速，端電壓、電樞電流和勵磁電流的變化關(guān)系。

　　一、空載特性

　　1. 定義

　　電樞繞組開路(空載)，保持轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速，電樞端電壓U0(空載時即激磁電動勢E0)隨勵磁電流If的變化曲線。

.

 

　　2. 空載特性曲線

　　見圖6-11

　　3. 原因：交流繞組電動勢公式。

　　4. 作用：判斷同步發(fā)電機定子鐵心的性能與故障。

　　二、短路特性

　　1.定義：電樞繞組三相短接(短路，端電壓U=0)，保持轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速，電樞電流I隨勵磁電流If的變化曲線。

 

　　2.短路特性曲線：見圖6-24

　　3.原因：忽略電樞繞組的電阻Ra ，可認為短路電流為純感性，即

　　

，則

 

　　

即

 

　　此時，電樞反應的性質(zhì)為直軸去磁的電樞反應，使氣隙磁場不飽和，即

。所以， 。

 

　　4.作用：配合空載特性求xd

　　見圖6-25，求xd 不飽和值，

 

　　見圖6-26，求xd 的飽和值，

 

　　三、外特性及電壓變化率

　　1.定義

　　保持轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速，且勵磁電流 If 和負載功率因數(shù)cosφ不變，發(fā)電機端電壓U隨負載電流I的變化曲線，即U=f (I ) 。

　　2.外特性曲線

　　見圖6-30，負載功率因數(shù)不同，外特性曲線不同

　　3.原因

　　感性負載(cosφ =0.8滯后)和純電阻負載時，外特性曲線是下降的。這是由于電樞反應去磁作用和漏阻抗壓降所引起的。容性負載(cosφ =0.8超前)時，外特性曲線可能上升。這是由于電樞反應助磁作用抵消漏阻抗壓降使端電壓下降的影響使端電壓上升。

　　4.電壓調(diào)整率

　　調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁電流，使電樞電流為額定電流、功率因數(shù)為額定功率因數(shù)，端電壓為額定電壓，此時的勵磁電流為額定勵磁電流IfN。保持勵磁電流為IfN，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速，卸去負載(即I=0)，此時端電壓的升高的百分值即為電壓調(diào)整率，用Δu表示，即 Δu= 100%

　　同步電機的電壓調(diào)整率較大，汽輪發(fā)電機通常在(30~48)%，水輪發(fā)電機通常在(18~30)%;而變壓器的僅有(5~8)%。

　　四、整特性

　　1.定義

　　保持轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速，發(fā)電機端電壓為額定電壓和負載功率因數(shù)cosφ不變，勵磁電流If隨負載電流I的變化曲線，即If = f(I)。

　　2.外特性曲線

　　見圖6-31，負載功率因數(shù)不同，調(diào)整特性曲線不同。

　　3.原因

　　感性負載(cosφ =0.8滯后)和純電阻負載時，為補償電樞電流所產(chǎn)生的電樞反應去磁作用和漏阻抗壓降所引起的端電壓下降，隨電樞電流增大，勵磁電流增大，則調(diào)整特性上升的。同理，容性負載(cosφ =0.8超前)時，調(diào)整特性有可能下降。