从这功率圆图上你能看出什么问题来？

long98194

欢迎大家讨论！！！！

张老五

发电机调节特性曲线，功率和功率因数

标准答案

这个话题挺有意思，俺试着回答一下，从图中可以看出以下几点：
1首先介绍一下这张图的概况， 这是一个同步电机的功率园图，所谓功率园是指图中右侧所画的一组同心圆。其横坐标表示无功功率，纵轴表示有功功率，那么其半径自然就是视在功率了（均以标幺值为单位）。其中横轴上所标的0  0.2  0.4  0.6...分别表示视在功率的标幺值，分别以其为半径可画出许多个代表不同视在功率的同心圆。显然半径为1的那个园即为额定视在功率的功率园，在纵轴的左侧表示电机运行在欠励状态，右侧表示电机运行在欠励状态，若以电动机为例，在横轴的上侧表示电机运行在电动机状态，则下侧就表示电机运行在发电机状态。在坐标系中还同时画出了许多过原点的射线，分别标有功率因数为0.7  0.8  0.9等等，他们与同心圆的交点分别表示电机运行点（有功、无功、视在、功率因数）。
2 从这张图上首先可以看出电机的安全运行范围。
2.1  从定子绕组发热角度考虑电机应该运行在额定视在功率园内。由于在电压一定的情况下，视在功率与定子电流成正比，所以只要电机运行在该额定视在功率园内，则定子电流是不会超过额定值的，因此从定子绕组发热角度考虑，定子不会过热，也就是说电机在额定视在功率园内的任意一点运行定子绕组是安全的。
2.2 从机械角度考虑，电机应该运行在额定有功功率之下。电机在额定视在功率园内运行定子绕组虽然是安全的，但并不说明其他部位安全，若超过了额定有功功率，则机械结构、机械负载（对电动机）、原动机（对发电机）等方面可能存在不安全，因此图上画了一条“功率限制线”，表示电机必须运行在此线之下。
2.3 从转子绕组发热角度考虑，由于电机在过励情况下运行时电枢反映是去磁性质的，因此在第一象限运行时，虽然没有超过额定视在功率和额定有功功率，但若功率因数太低，转子电流就会超过额定值导致转子过热，因此图中还画出了一条“转子电流限制线”，电机必须运行在该线之左。
2.4 从静态稳定角度考虑，同步电机有一个静态稳定运行极限，就是功角不得大于90度，否则就会静态失稳，从而导致失步，特别是当电机在欠励状态运行时，由于E0较小，为了保证功角小于90度，就不得不减小有功输出，因此在纵轴的左侧画出了两条稳定极限线，其中“运行稳定极限线”是将功角打了一定的安全裕度后得到的，而那条“理论稳定极限线”是从理论上按功角等于90度画的。为了保证电机稳定运行，必须运行在“运行稳定极限线”以右。
2.5 综上所述，要想使同步电机安全运行，必须满足以上所有条件，也就是说电机必须运行在以上所述范围的“交集”内。因此该图反映了电机的安全运行范围。
3 再解释一下“失励圆”。它是指当电机在极端欠励的情况下，也就是励磁为0（失励），此时电机在转子没有励磁的情况小同步旋转，定子接额定电压，此时可以认为电机是一个磁阻同步机，若电机不带有功负载时，可以将其看作是一个大电感，此时的定子电流全部是无功电流，当转子直轴与定子磁场对齐（功角为0）时，电感最大电流最小，这就是“失励园”与横轴的右交点，当转子直轴与定子磁场垂直（功角为90度）时，电感最小电流最大，这就是“失励园”与横轴的左交点，随着转子位置的不同（功角不同），电机的运行点就在一个园上，这就是“失励圆”，“失励圆”的半径取决于直轴和交轴电抗之差，理想的隐机同步电机是不存在“失励圆”的。只有凸极机才有这个“失励圆”之说。由此可见，在此图中还可以看出，在失磁情况下，电机所能提供的最大和最小无功电流，我想这对了解电机的调相运行参数可能有帮助。
4 “失励园”与“理论稳定极限线”的交点，代表在失磁情况下，功角特性的第一项为0，只有磁阻转矩时的稳定极限，由于功角特性的第二项中是二倍功角的正弦，所以此时功角为45度。

long98194

全部被师爷解答出来啦，大家一起来学习吧

long98194

我再把作图过程补充一下

标准答案

哈哈，和俺想象的一样，昨天到2点半了，忘了说那个夹角就是额定功率因数角了。

fengxingyun

楼上解答很精彩，受教了！！
有一句话不太清楚：“若以电动机为例，在横轴的上侧表示电机运行在电动机状态，则下侧就表示电机运行在发电机状态”。这是什么原因呢？能不能麻烦请你讲解一下，谢谢！！

标准答案

可能我表达的不太清楚，“若以电动机为例，在横轴的上侧表示电机运行在电动机状态，则下侧就表示电机运行在发电机状态”。是说图中上半部分（1、2象限）有功功率为正，如果定义定子电气端口输入有功功率，机械端口输出有功功率（即按电动机惯例）时有功功率为正，那么有功功率为负值的下半部分自然就代表发电机状态了。当然以什么运行状态为惯例定义，是可以任意选的。若以发电机惯例定义，那么上侧表示电机运行在发电机状态，则下侧就表示电机运行在电动机状态。

fengxingyun

谢谢您的解答。
我的理解是：这是个发电机功率运行图，故应该按发电机惯例，上半部分纵坐标应是正值，即输出正有功功率，所以理解为上半部分为发电机运行，那么下半部分自然为电动机运行。
您看对不对。

标准答案

没错，按什么惯例看是可以任意的。就和电路中各量的正方向选取一样。

朝阳多多

请教一下，运行稳定极限线与功率圆相交或相离两种状态下，能说明电机性能优劣吗？

标准答案

运行稳定极限线与功率圆相离说明只要电机视在功率不超过额定，任何时候电机都不会出现静态不稳定问题，当然这种电机在运行稳定性方面的性能较好，但它的成本也高，而且没有这个必要，因为大多同步机运行在过励状态。

submarine78

受教了，厉害厉害。

zrs0012003

可以看出该发电机的额定功率因数为0.8.

comsat

呵呵，做功率圆图是搞水发设计人员的基本功。不是什么高级的问题。

jacky_1001

才疏学浅，学习了！

kyq2009

一开始就搞同步电机,看到这个功率图,真是长见识了

quanyawei6

问下·····上面的图是哪本书上讲的·····

xclovecj

曾在一本书上看到过此图的详细解释！！！

hnhyhxj

请教二楼，能否从功率圆图上做出发电机＂Ｖ＂曲线