同步电机与失励运行分析-电力系统故障探讨

"同步电动机和同步调相机的异步起动，同步发电机的失励运行" 同步电动机和同步调相机在启动时，通常会采取异步起动的方式。异步起动是指同步电机在没有建立稳定磁场的情况下，先以异步电机的状态运行，然后逐渐增加励磁电流使其转变为同步运行状态。这种方式对于大型同步电机来说，可以减少起动时对电网的冲击。 同步发电机失励运行是一种常见故障，通常由励磁回路故障引起，如开路或短路。失励时，转子磁场减弱或消失，导致电磁转矩降低。由于原动机的驱动转矩不变，转子速度会超过同步速度，进入异步运行状态，此时转子与定子旋转磁场存在转差，转差率s定义为1-n/n1，其中n是实际转速，n1是同步转速。由于n>n1，s为负值。 汽轮发电机在失励状态下可以短时运行，因为它能产生较大的异步转矩，即使转差率s较小（s<0.01-0.02）。然而，无阻尼绕组的水轮发电机无法产生足够的异步转矩，而有阻尼绕组的水轮发电机在s=0.03-0.05时才会有较大转矩，但此时可能导致转子过热。因此，水轮发电机通常不允许失励运行。 失励运行对发电机的影响主要包括：定子和转子温升可能超过允许值，无功电流增大导致额外损耗；转子电磁不对称产生的脉振转矩会引起设备振动；同时，失励发电机从发出感性无功功率变为吸收，可能导致电网电压大幅下降，影响系统稳定。汽轮发电机的失励异步运行时间和功率输出需结合具体条件进行分析。 《机电能量转换》课程探讨了能量在机电耦合系统中的转换规律，旋转电机作为重点分析对象。该课程的发展历史源于20世纪初，随着大型动力系统的建立，电机理论逐步发展。如派克的dq变换、克拉克的αβ变换、莱昂的+−变换和顾毓秀的fb变换等坐标变换方法，以及克朗的统一电机理论，都为电机学的进步做出了贡献。《机电能量转换》一书则更深入地探讨了各种机电转换装置，强化了统一理论和系统观点，为电力系统分析提供了坚实基础。