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◆单机供电的缺点是明显的：既不能保证供电质量(电压和频率的稳定性)和可靠性(发生故障就得停电)，又无法实现供电的灵活性和经济性。这些缺点可以通过多机并联来改善。
◆通过并联可将几台电机或几个电站并成一个电网。现代发电厂中都是把几台同步发电机并联起来接在共同的汇流排上(见图17.1)，一个地区总是有好几个发电厂并联起来组成一个强大的电力系统(电网)。
◆电网供电比单机供电有许多优点：
①提高了供电的可靠性，一台电机发生故障或定期检修不会引起停电事故。
②提高了供电的经济性和灵活性，例如水电厂与火电厂并联时，在枯水期和旺水期，两种电厂可以调配发电，使得水资源得到合理使用。在用电高峰期和低谷期，可以灵活地决定投入电网的发电机数量，提高了发电效率和供电灵活性。
③提高了供电质量，电网的容量巨大(相对于单台发电机或者个别负载可视为无穷大)，单台发电机的投入与停机，个别负载的变化，对电网的影响甚微，衡量供电质量的电压和频率可视为恒定不变的常数。 电网对单台发电机来说可视为无穷大电网或无穷大汇流排。同步发电机并联到电网后，它的运行情况要受到电网的制约，也就是说它的电压、频率要和电网一致而不能单独变化。
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dqfxm2003 发表于 2007/4/11 18:00:11
2楼 回复本楼
◆把同步发电机并联至电网的过程称为投入并联，或称为并列、并车、整步。在并车时必须避免产生巨大的冲击电流，以防止同步发电机受到损坏、电网遭受干扰。
◆并车前必须检查发电机和电网是否适合以下条件：
① 双方应有一致的相序；
② 双方应有相等的电压；
③ 双方应有同样或者十分接近的频率和相位。
◆若以上条件中的任何一个不满足则在开关K的两端，会出现差额电压 ，如果闭合K，在发电机和电网组成的回路中必然会出现瞬态冲击电流。
◆上述条件中，除相序一致是绝对条件外，其它条件都是相对的，因为通常电机可以承受一些小的冲击电流。
◆并车的准备工作是检查并车条件和确定合闸时刻。通常用电压表测量电网电压 ，并调节发电机的励磁电流使得发电机的输出电压U=U1。再借助同步指示器检查并调整频率和相位以确定合闸时刻。
引用 dqfxm2003 2007/4/11 18:00:11 发表于2楼的内容
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dqfxm2003 发表于 2007/4/11 18:01:09
3楼 回复本楼
◆同步指示器：
1 灯光明暗法 ，将三只灯泡直接跨接于电网与发电机的对应相之间。并车方法为：①通过调节发电机励磁电流的大小使得 ；②电压调整好后，如果相序一致，灯光应表现为明暗交替，如果灯光不是明暗交替，则说明相序不一致，这时应调整发电机的出线相序或电网的引线相序，严格保证相序一致；③通过调节发电机的转速改变的频率，直到灯光明暗交替十分缓慢时，说明和的频率已十分接近，这时等待灯光完全变暗的瞬间到来，即可合闸并车。
2 灯光旋转法 灯1跨接于A1B，灯2 跨接于B1A，灯3 跨接于C1C。旋转法并车方法为：①通过调节发电机励磁电流的大小使得 ；②电压调整好后，如果相序一致，则灯光旋转，否则说明相序不一致，这时应调整发电机的出线相序或电网的引线相序，严格保证相序一致；③通过调节发电机的转速改变 的频率，直到灯光旋转十分缓慢时，说明 和 频率已十分接近，这时等待灯 3 完全熄灭的瞬间到来，即可合闸并车。灯光法又称为理想整步法。由于它对并车条件逐一检查和调整，所以费时较多。
引用 dqfxm2003 2007/4/11 18:01:09 发表于3楼的内容
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dqfxm2003 发表于 2007/4/11 18:01:30
4楼 回复本楼
自整步法：在相序一致的情况下将励磁绕组通过适当的电阻短接，再用原动机把发电机拖动到接近同步速(相差2~5％)，在没有接通励磁电流的情况下将发电机接入电网，再接通励磁并调节励磁强弱，依靠定子磁场和转子磁场之间的电磁转矩将转子拉入同步转速，并车过程即告结束。需要注意的是，励磁绕组必须通过一限流电阻短接，因为直接开路，将在其中感应出危险的高压；直接短路，将在定、转子绕组间产生很大的冲击电流。自同步法的优点是：操作简单，方便快捷；缺点是：合闸时有冲击电流。
引用 dqfxm2003 2007/4/11 18:01:30 发表于4楼的内容
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dqfxm2003 发表于 2007/4/11 18:02:12
5楼 回复本楼
◆同步发电机的功率流程如图17.6所示。
为自原动机向发电机的输入的机械功率，其中一部分提供轴与轴承间的摩擦、转动部分与空气的摩擦及通风设备的损耗，总计为机械损耗
，另一部分供给定子铁心中的涡流和磁滞损耗，总计为铁心损耗
,
为通过电磁感应作用转变为定子绕组上的电功率，称为电磁功率 。如果是负载运行，定子绕组中还存在定子铜耗
，
＝－就是发电机的输出功率。同步发电机的功率平衡方程式为
(17-1)
定子绕组的电阻一般较小，其铜耗可以忽略不计，则有
(17-2)
引用 dqfxm2003 2007/4/11 18:02:12 发表于5楼的内容
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dqfxm2003 发表于 2007/4/11 18:03:25
6楼 回复本楼
◆y为内功率因数角，d=y-j定义为功角。它表示发电机的励磁电势
和端电压
之间相角差。功角d 对于研究同步电机的功率变化和运行的稳定性有重要意义。
◆图17.7 画出了同步电机的时空相量图。图中忽略了定子绕组的漏磁电势，认为≈+
，对应于转子磁势
，对应于电枢磁势
，所以可近似认为端电压由合成磁势
=+所感应。 和之间的空间相角差即为和之间的时间相角差 。
◆可见功角d在时间上表示端电压和励磁磁势之间的相位差，在空间上表现为合成磁场轴线与转子磁场轴线之间夹角。并网运行时，为电网电压，其大小和频率不变，对应的合成磁势总是以同步速度旋转，因此功角的大小只能由转子磁势的角速度决定。稳定运行时，和之间无相对运动，d具有固定的值。
引用 dqfxm2003 2007/4/11 18:03:25 发表于6楼的内容
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dqfxm2003 发表于 2007/4/11 18:04:14
7楼 回复本楼
◆
功角特性指的是电磁功率随功角d变化的关系曲线=f(d)的。
◆凸极电机
令
可以求出对应于最大电磁功率
的功角
,一般来说凸极电机的在45～90
之间。
◆隐极电机
◆最大功率与额定功率的比值定义为同步发电机的过载能力。对隐极电机来说
引用 dqfxm2003 2007/4/11 18:04:14 发表于7楼的内容
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dqfxm2003 发表于 2007/4/11 18:05:00
8楼 回复本楼
◆功角特性=f(d)反映了同步发电机的电磁功率随着功角变化的情况。稳态运行时，同步发电机的转速由电网的频率决定，恒等于同步转速，即，发电机的电磁转矩
和电磁功率之间成正比关系： 
电磁转矩与原动机提供的动力转矩相平衡
其中
为空载转矩因摩擦、风阻等引起的阻力转矩）。
◆可见要改变发电机输送给电网的有功功率 ，就必须改变原动机提供的动力转矩，这一改变可以通过调节水轮机的进水量或汽轮机的汽门来达到。
◆当功角处于0到范围内时，随着d的增大，亦增大，同步发电机在这一区间能够稳定运行。 而当d >时，随着d的增大，反而减小，电磁功率无法与输入的机械功率相平衡，发电机转速越来越大，发电机将失去同步，故在这一区间发电机不能稳定运行。
◆同步发电机失去同步后，必须立即减小原动机输入的机械功率，否则将使转子达到极高的转速，以致离心力过大而损坏转子。另外，失步后，发电机的频率和电网频率不一致，定子绕组中将出现一个很大的电流而烧坏定子绕组。因此，保持同步是十分重要的。
◆ 综上所述：并联于电网的发电机所承担的有功功率可以通过调节原动机输入的机械功率来改变的。而且电机承担的有功功率的极限是。当0<d<时发电机可以稳定运行； d<发电机不能稳定运行。
◆应当注意，当发电机的励磁电流不变时，d的变化也将无功功率的变化。无功功率随着有功功率的增加而减少，甚至可能导致无功功率改变符号，这是应当避免的。因此如果只要求改变发电机所承担的有功功率时，应该在调节发电机有功功率的同时适当调节发电机的无功功率。
引用 dqfxm2003 2007/4/11 18:05:00 发表于8楼的内容
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dqfxm2003 发表于 2007/4/11 18:06:20
9楼 回复本楼
◆接在电网上运行的负载类型很多，多数负载除了消耗有功功率外，还要消耗电感性无功功率，如接在电网上运行的异步电机、变压器、电抗器等。所以电网除了供应有功功率外，还要供应大量滞后性的无功功率。
◆ 电网所供给的全部无功功率一般由并网的发电机分担。
◆ 电网的电压和频率不会因为一台发电机运行情况的改变而改变，即并网发电机的电压和频率将维持常数。
◆ 如果保持原动机的拖动转矩不变(即不调节原动机的汽门、油门或水门)，那么发电机输出的有功功率亦将保持不变。
◆图17.11给出了有功功率不变而空载电势变化时，隐极发电机的电势相量图，和
的矢端必须落在直线AB和CD上。
①如果在某一励磁电流
时，正好与平行，此时无功功率为零,发电机输出的全部是有功功率，发电机正常励磁。
②如果增加励磁电流到1，则将沿直线AB右移到1 ，将沿直线CD下移至1 ，1滞后于，发电机处于过励状态，输出功率中除了有功功率外，还有滞后性的无功功率；
③如将励磁电流减少到2，则沿BA左移到2 ，沿DC 上移到2，2超前于，发电机处于欠励状态，发电机输出功率中除了有功功率外，还有超前性的无功功率。
引用 dqfxm2003 2007/4/11 18:06:20 发表于9楼的内容
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dqfxm2003 发表于 2007/4/11 18:07:54
10楼 回复本楼
◆可见，通过调节励磁电流可以达到调节同步发电机无功功率的目的。当从某一欠励状态开始增加励磁电流时，发电机输出的超前的无功功率开始减少，电枢电流中的无功分量也开始减少；达到正常励磁状态时，无功功率变为零，电枢电流中的无功分量也变为零，此时 ；如果继续增加励磁电流，发电机将输出滞后性的无功功率，电枢电流中的无功分量又开始增加。
◆ 电枢电流随励磁电流变化的关系表现为一个V形曲线。V形曲线是一簇曲线，每一条V形曲线对应一定的有功功率。V形曲线上都有一个最低点，对应cosj=0 的情况。将所有的最低点连接起来，将得到与cosj=0对应的曲线，该线左边为欠励状态，功率因数超前，右边为过励状态，功率因数滞后（见图17.12）。V形曲线可以利用图17.11所示的电势相量图及发电机参数大小来计算求得，亦可直接通过负载试验求得
引用 dqfxm2003 2007/4/11 18:07:54 发表于10楼的内容
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