SSM2134功率角ε有雙重物理意義:一方面是勵磁e0與端電壓U之間的時間相位差角;另外它可以近似地認為是勵磁磁勢Ff與氣隙合成磁勢fq之間的空間相位差角.從圖6-7(a)可見,相量E0滯后于矢量Fr90°,電壓U滯后于矢量ff90°。又由于定子繞組漏電抗xq相對于同步電抗風很小,因此Ea≈U,矢量Fa近似認為與U垂直。可見,勵磁磁勢與氣隙合成磁勢Fr之間的空間相位差角近似等于功率角ε。

同步發電機與無窮大電網并聯時有功功率的調節,所謂無窮大得多,因此,電網的電壓和頻率不會去的發電機功率調節而改變,即電網的電壓和頻率恒為常值。

當發電機并人電網后,該發電機仍處于空載狀態,即E0=U,r=0。這時原動機輸人的機械功率Pi全部補償空載損耗夕0,沒有多余的部分轉化為電磁功率,所以ε=0,PM=0。加大勵磁電流,使E0>>U,這時電機輸出滯后的感性電流,產生去磁效應,以保持電網電壓不變。這一電流是無功電流,有功電流仍為零,見圖6-8(a)所示。

圖6-8 與無窮大電網并聯時有功功率的調節,(a)空載運行 (b)負載運行 (c)功角特性從功率平衡的觀點看,要使發電機輸出有功功率,必須增大原動機的輸入功率P1及相應的輸人轉矩M1(=P1/q),從而使轉子加速。轉子勵磁磁勢Fr超前于氣隙合成磁場Fa,相應地使空載電勢E0超前于電壓u一個ε角,發電機輸出的有功功率P2≈PM也增大,如圖6-8(b)、(c)所示。由此可見,飛機的輸入功率,使ε角增大,從而改變電磁功率,以達到新的平衡關系。

與無窮大電網并聯時無功功率的調節,電網的負載大多是感性負載,其電樞反應具有去磁作用。因此發電機需要增大勵磁來補償電樞反應,以保持電網電壓的恒定,即發電機輸出的無功功率要與負載需要的無功功率相適應。

設原動機輸人的機械功率不變,則發電機的電磁功率PM及輸出功率P2也保持不變,即有:

             pm=me0u/xs sinq

                 =c

             p2=muicosq

                =c

其中C為常數,而m、U、xs均為定值,所以有:

               EOsing=c

               icosq=c

式(6-13)說明,在恒定的有功功率下調節勵磁電流時,發電機的空載電勢也會變化,但E0在橫軸上的投影不變,即電勢相量E0端點的變化軌跡為垂直線CD,而電流相量r的變化軌跡是水平線AB,如圖6-9(a)所示;圖6-9(b)則按此規律畫出了4種不同情況下的相量圖。

圖6-9 與無窮大電網并聯時無功功率的調節,圖6-9(b)中,E02為正常勵磁時的電勢。此時負載電流r2與U同相,cos q=1,定子電流只有有功分量,數值最小。當增大勵磁時,E01>E02,為了保持電網電壓不變,發

電機需要輸出一個感性的無功電流r1,以便增大去磁效應;而當勵磁電流減小時,有E03<E02,同理,為了維持電網電壓U不變,發電機輸出一個容性的無功電流r3,起增磁作電機的勵磁電流,發電機輸出的無功功率就會變化.

同容量發電機的并聯運行,在飛機上經常是兩臺或四臺同容量同步發電機并聯運行,組成容量有限的電網。這時調節一臺發電機的有功或無功功率時,將會引起電網電壓和頻率的變化,這是與無窮大電網并合.

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