我想透過這個答案讓你徹底明白這其中的道理。
先說一下結論:電感消耗無功功率,無功功率不足會導致同步發電機中發生直軸去磁電樞反應,去磁電樞反應就是把氣隙磁通減小了,減小磁通導致感應電動勢下降,感應電動勢下降自然會導致電壓下降。如果要想保持電壓不變,就必需去加大因為去磁電樞反應減小的那一部分磁通,怎麼增大呢?加大勵磁電流即可。
而於此相反的是,電容不僅不消耗無功功率反而會發出無功功率,無功功率過多對導致同步發電機發生直軸助磁電樞反應,助磁的意思是增大了氣隙磁場,會導致感應電動勢增大,進而導致電壓升高。同樣,為了保持電壓不上升,要去減小勵磁電流從而減小磁通。
電阻會消耗有功功率,有功功率造成的是同步電機內的交軸電樞反應,交軸電樞反應會在發電機軸上產生一個制動性質的電磁轉矩,這就會導致發電機的轉速下降,同步發電機發出的電的頻率和同步轉速是有著嚴格的關係的,轉速下降必然導致頻率的下降。為了不讓頻率下降怎麼辦呢?那就只有加大原動機的輸入轉矩來抵消交軸電樞反應產生的制動電磁轉矩。
其實上面的文字我已經描述的非常的詳細了,如果你對同步發電機的電樞反應比較熟悉的話應該能夠理解了,如果你不太熟悉,沒關係,我接下來詳細的來說一下這其中的道理。
同步電機的簡單模型如上圖所示,內部轉子是一個電磁鐵,有勵磁繞組,外部定子有三相對稱繞組,轉子在原動機的拖動下切割定子繞組產生感應電動勢,同步發電機工作原理很簡單。
同步電機氣隙內的磁通主要是由轉子繞組建立的,在同步發電機空載情況下,定子線圈是沒有電流的(有感應電動勢,迴路不通沒有電流),但是當發電機帶上負載以後,定子線圈內開始透過電流,電流流過定子線圈必然會建立定子(定子為電樞)磁場,這個磁場必然會干擾原來的轉子磁場,這種干擾就叫電樞反應。
但是到底會產生什麼樣的電樞反應和發電機帶的負載性質有很大的關係。
最簡單的情況,負載是純阻性的,就是隻有電阻。
這個時候,電樞感應電動勢和負載電流是同相位的(我們把轉子磁動勢的方向叫做直軸d軸,和它垂直的方向叫做交軸q軸),從下圖可以看出來,這個時候電樞磁動勢和轉子磁動勢是相互垂直的,所產生的電樞反應叫做交軸電樞反應,你可以用左手定則判斷一下這個時候轉子繞組會受到一個制動性質的電磁轉矩,這個制動性質的電磁轉矩會使得電機轉速下降,從而導致頻率下降。
第二種情況,發電機負載是純感性負載的時候
這個時候,電樞電流會滯後於感應電動勢90°,消耗無功功率,就會出現下圖的情況。注意和上圖相比較,感應電動勢相位沒有變,但是電流滯後了90°,那麼電樞電流建立的電樞磁場也滯後90°,這個時候電樞磁場剛好和勵磁磁場剛好方向相反,這時候疊加的話就是典型的去磁電樞反應,叫做:直軸去磁電樞反應。去磁,就會使得感應電動勢降低,沒什麼好說的,電壓下降。你要注意,這個時候,轉子繞組依舊受到電磁力,但是不能形成轉矩,所以就不會干擾發電機的轉速和頻率,要想改善這種情況直接加大轉子繞組上的勵磁電流就可以了。
第三種情況,這個時候負載是純容性的。
這個時候呢,電流超前於電壓90°,發出無功功率,如下圖所示。感應電動勢的方向依舊不變,但是電流方向超前90°,那麼電樞磁動勢就變成了下面這樣的情況,電樞磁動勢和勵磁磁動勢同相位了,這必然導致磁通變大,磁通變大感應電動勢升高,電壓升高,沒什麼好說的,要想不讓電壓升高,那就降低勵磁電流好了!
你現在應該明白了為什麼無功影響電壓,有功影響頻率了吧!沒有講明白的地方可以告訴我,我可以修改。
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我想透過這個答案讓你徹底明白這其中的道理。
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而於此相反的是,電容不僅不消耗無功功率反而會發出無功功率,無功功率過多對導致同步發電機發生直軸助磁電樞反應,助磁的意思是增大了氣隙磁場,會導致感應電動勢增大,進而導致電壓升高。同樣,為了保持電壓不上升,要去減小勵磁電流從而減小磁通。
電阻會消耗有功功率,有功功率造成的是同步電機內的交軸電樞反應,交軸電樞反應會在發電機軸上產生一個制動性質的電磁轉矩,這就會導致發電機的轉速下降,同步發電機發出的電的頻率和同步轉速是有著嚴格的關係的,轉速下降必然導致頻率的下降。為了不讓頻率下降怎麼辦呢?那就只有加大原動機的輸入轉矩來抵消交軸電樞反應產生的制動電磁轉矩。
其實上面的文字我已經描述的非常的詳細了,如果你對同步發電機的電樞反應比較熟悉的話應該能夠理解了,如果你不太熟悉,沒關係,我接下來詳細的來說一下這其中的道理。
同步電機的簡單模型如上圖所示,內部轉子是一個電磁鐵,有勵磁繞組,外部定子有三相對稱繞組,轉子在原動機的拖動下切割定子繞組產生感應電動勢,同步發電機工作原理很簡單。
同步電機氣隙內的磁通主要是由轉子繞組建立的,在同步發電機空載情況下,定子線圈是沒有電流的(有感應電動勢,迴路不通沒有電流),但是當發電機帶上負載以後,定子線圈內開始透過電流,電流流過定子線圈必然會建立定子(定子為電樞)磁場,這個磁場必然會干擾原來的轉子磁場,這種干擾就叫電樞反應。
但是到底會產生什麼樣的電樞反應和發電機帶的負載性質有很大的關係。
最簡單的情況,負載是純阻性的,就是隻有電阻。
這個時候,電樞感應電動勢和負載電流是同相位的(我們把轉子磁動勢的方向叫做直軸d軸,和它垂直的方向叫做交軸q軸),從下圖可以看出來,這個時候電樞磁動勢和轉子磁動勢是相互垂直的,所產生的電樞反應叫做交軸電樞反應,你可以用左手定則判斷一下這個時候轉子繞組會受到一個制動性質的電磁轉矩,這個制動性質的電磁轉矩會使得電機轉速下降,從而導致頻率下降。
第二種情況,發電機負載是純感性負載的時候
這個時候,電樞電流會滯後於感應電動勢90°,消耗無功功率,就會出現下圖的情況。注意和上圖相比較,感應電動勢相位沒有變,但是電流滯後了90°,那麼電樞電流建立的電樞磁場也滯後90°,這個時候電樞磁場剛好和勵磁磁場剛好方向相反,這時候疊加的話就是典型的去磁電樞反應,叫做:直軸去磁電樞反應。去磁,就會使得感應電動勢降低,沒什麼好說的,電壓下降。你要注意,這個時候,轉子繞組依舊受到電磁力,但是不能形成轉矩,所以就不會干擾發電機的轉速和頻率,要想改善這種情況直接加大轉子繞組上的勵磁電流就可以了。
第三種情況,這個時候負載是純容性的。
這個時候呢,電流超前於電壓90°,發出無功功率,如下圖所示。感應電動勢的方向依舊不變,但是電流方向超前90°,那麼電樞磁動勢就變成了下面這樣的情況,電樞磁動勢和勵磁磁動勢同相位了,這必然導致磁通變大,磁通變大感應電動勢升高,電壓升高,沒什麼好說的,要想不讓電壓升高,那就降低勵磁電流好了!
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