同步电机并联运行

简述同步发电机并联运行的条件同步发电机并联运行是指将两个或多个同步发电机连接到同一电力系统中，共同向负载提供电力。

以下是同步发电机并联运行的条件：
1.相序一致：并联运行的同步发电机必须具有相同的相序，即各相之间的电压波形和相位关系必须一致。

这确保了发电机之间的电力传输和共享负载的稳定性。

2.频率一致：并联运行的同步发电机必须具有相同的频率，即输出电压的频率必须一致。

频率一致性是保持电力系统稳定运行的关键因素。

3.电压幅值一致：并联运行的同步发电机在额定负载下应具有相似的电压幅值。

如果电压幅值差异较大，可能会导致电流流向错误或负载不均衡的问题。

4.相序、频率和电压幅值调整：在并联运行之前，需要对各个同步发电机进行相序、频率和电压幅值的调整，以确保它们满足相应的要求。

这可以通过调整励磁系统、调节同步发电机的机械负荷等方式实现。

5.调压和调频系统：在并联运行的过程中，需要使用调压和调频系统来监测和调节各个同步发电机的电压和频率，以保持稳定的电力系统运行。

这些系统能够自动调整发电机的励磁电流和机械负荷，以响应负载变化和维持电力系统的稳定性。

总的来说，同步发电机并联运行的关键在于确保相序、频率和电压幅值一致，并使用调压和调频系统进行实时监测和调节。

这样可以实现同步发电机之间的平衡负载和电力共享。

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同步发电机并联运行的条件
船舶同步发电机并联运行时，待并发电机组与运行发电机组之间必须满足如下条件:
(1)待并发电机的电压有效值U，与运行发电机的电压有效值U相等，即U，=Us
(2)待并发电机的频率f与运行发电机的频率f相等，即f=f。

(3)待并发电机电压的相位8，与运行发电机电压的相位δ一致，即δ1=δ2。

(4)待并发电机电压的相序与运行发电机的相序相同。

由于船舶发电机在安装时已经对发电机的相序及电网的相序进行了测定，保证了相序一-致的条件，通常船舶发电机的并联运行时，并不检测相序条件。

准同步并车操作就是通过检测和调整待并发电机组的电压、频率和相位，使之在基本满足上述三个条件的瞬间通过发电机主开关的合闸投入电网。

这样就可以保证在并车合闸时没有冲击电流，并且并车后能保持稳定的同步运行。

实际并车时，除相序外，其他条件不可能做到完全一致，而且必须有一定的频差才能快速投人并联运行。

下面来分析这三个并车条件。

同步发电机并联运行连接示意图和单相等效电路图，G为已在电网运行发电机，G为待并发电机。

同步发电机并联运行条件及其方法单机供电的缺点：①不能保证供电质量(电压和频率的稳定性)和牢靠性(发生故障就得停电);②无法实现供电的敏捷性和经济性。

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，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)。

并网运行(Parallel Operation)优点：①提高了供电的牢靠性，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敏捷性。

③提高了供电质量，同步发电机并联到电网后，它的运行状况要受到电网的制约，也就是说它的电压、频率要和电网全都而不能单独变化。

一、并网条件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。

在并车时必需避开产生巨大的冲击电流，以防止同步发电机受到损坏、电网患病干扰。

并网条件：① 电压有效值应相等即U=U1；② 频率和相位应相等f=f1、j =j1；③ 双方应有全都的相序。

若以上条件中的任何一个不满意则在开关K的两端，会消失差额电压，假如闭合K，在发电机和电网组成的回路中必定会消失瞬态冲击电流。

上述条件中，除相序全都是肯定条件外，其它条件都是相对的，由于通常电机可以承受一些小的冲击电流。

二、并联方法并车的预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，并调整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以确定合闸时刻。

同步指示器法(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通过调整发电机励磁电流使得发电机的端电压等于电网电压；②电压调整好后，假如相序全都，灯光应表现为明暗交替，假如灯光不是明暗交替，则说明相序不全都，这时应调整发电机的出线相序或电网的引线相序，严格保证相序全都；③通过调整发电机的转速转变其频率，直到灯光明暗交替非常缓慢时，说明和电网频率已非常接近，等待灯光完全变暗的瞬间到来，即可合闸并车。

多台电机并联同步运行在工业控制领域，多台电机的并联同步运行是一种普遍的需求。

它可以由多台电机组成的控制系统实现，通过特殊的代码逻辑控制，可以使电机同步运行，从而提高生产效率。

本文将重点介绍多台电机并联同步运行的原理和实现步骤。

原理介绍多台电机并联同步运行的原理主要基于电机控制及电机的物理运作原理。

电机控制系统通常由控制器和电机本身组成。

电机是传动装置之一，它是将机电能源转换为机械能和运动的电器。

通过传感器等感知装置和机构控制系统的信息，可以将电机的输出转化为需要的动力。

在多台电机的并联控制系统中，通过控制器对多个电机的运行参数进行控制，并使电机达到同步运行。

这种实现通常是通过实现机械同步或环运转来实现的。

所谓的机械同步，是指将所有电机与主动电机通过耦合器等机械装置连接，以实现单一的运动控制；所谓的环运转，是指将多个电机连接为环形，通过控制器对每个电机的步长进行控制，使得电机实现同步旋转。

实现步骤下面我们将介绍多台电机并联同步运行的实现步骤。

步骤一、电机输出连接首先，我们需要将所有电机的输出进行连接。

这可以通过机械同步或环运转实现。

机械同步通常使用耦合装置，如齿轮或皮带，连接所有电机；环运转通常将电机配置为环状，将电机轴用耦合器连接起来。

步骤二、控制器设置接下来，我们需要配置控制器以实现同步运行。

控制器是负责控制多台电机运行的主要设备，它通常由程序控制器和可编程逻辑电路等构成。

通常，每个电机都需要配置一个电机驱动器控制器，以使其符合同步运行要求。

步骤三、读取反馈信号电机控制器需要对电机进行反馈控制。

为此，它需要读取来自电机感知二次元或其他传感器的反馈信号。

从这些反馈数据中可以测量电机的电流、转速和角度，以控制电机在同步转速下运行。

步骤四、实现同步控制实现同步运行需要对电机控制器进行编程。

编程的例程可以使所有电机以同步顺序运行或实现环运转同步驱动。

步骤五、优化控制在同步运行开始时，可能需要校准电机的参数。

一、实验目的1．掌握三相同步发电机投入电网并联运行的条件与操作方法。

2．掌握三相同步发电机并联运行时有功功率与无功功率的调节方法。

二、预习要点1．同步发电机并联运行有哪些条件？如何满足这些条件？2．同步发电机并网运行时，怎样调节其有功功率和无功功率？在改变有功功率时，无功功率有无变化？3．同步发电机并网后，若原动机为直流电动机，为什么减少直流电动机的励磁电流可以增加发电机有功功率？三．实验项目1．用准确整步法将三相同步发电机投入电网并联运行。

2．三相同步发电机与电网并联运行时有功功率的调节。

3．三相同步发电机与电网并联运行时无功功率的调节。

(1)测取当输出功率时三相同步发电机的形曲线。

(2)测取当输出功率时三相同步发电机的形曲线。

四．实验设备及仪器1．MEL系列电机教学实验台主控制屏（含交流电压表、交流电流表）2．功率及功率因数表（MEL-20或含在主控制屏内）3．三相组式变压器（MEL-01）或单相变压器（在主控制屏的右下方）4．三相可调电阻900Ω（MEL-03）5．波形测试及开关板（MEL-05）6．三相可调电抗（MEL-08）五．实验方法接线说明：实验线路如图1。

图中为直流电动机，作原动机用；被试电机为三相凸极式同步电机，其额定值为：，，，；为涡流测功机。

、同步电机、由联轴器直接联接（虚线所示）。

电阻选用挂箱上的阻值为（接端，即两只串联）、电流为的可调电阻，作为直流并励电动机的起动电阻。

电阻选用挂箱上的阻值为、电流为的可调电阻，作为直流并励电动机励磁回路串接电阻。

直流电流表选用直流电机励磁电源上的励磁电流表（mA），选用直流稳压电源上的电枢电流表（A）。

同步发电机定子回路的电流表、功率表、电压表选用主控屏左侧的交流电流表、功率表、电压表。

同步指示灯为挂箱上的三组灯。

开关选用挂箱上的。

图1 同步发电机与电网并联接线图1．用准确整步法将三相同步发电机投入电网关联运行本实验采用交叉法将三相同步发电机投入电网关联运行。

第十三章同步发电机的并联运行同步电动机第十三章同步发电机的并联运行同步电动机概念题13-1 比较变压器并联运行和同步发电机运行的条件的异同点变压器并联运行的条件是各台变压器的联机组相同，额定电压和变比相等。

要是变压器之间合理分配负载，还要求各变压器应有相同的短路电流标么值。

同步发电机和大电网并联运行的条件是发电机和电网的电压有效值相等，相位相同，频率相同和相序一致。

因为同步发电机的励磁可以调节，各台发电机并联运行时端电压相等，但空载电动势可以不同，同步电抗的数值不能决定负载电流的分配，同步发电机的电抗有不同数值时仍可并联运行，这是和变压器要求有相同的短路阻抗，是不同的。

13-2 什么是同步发电机的功角特性？再推导功角特性时用什么假定？功角θ的时间和空间物理意义是什么？功角特性是电磁功率与功角的关系。

推导功角特性时，略去电枢电阻。

功角θ是电动势Eo和电压U之间的时间和相位差，如忽略漏阻抗压降，θ是产生电动势Eo的转子主磁通Φ0和产生Eδ=U的合成磁通之间的空间相位差。

表示转子旋转磁场和气隙合成旋转磁场之间的相对位置。

功角的大小和电磁的功率成正比。

功角数值的正负，决定同步发电机的运行状态。

13-3 为什么隐极同步发电机和凸极发电机的功角特性表达式不同？隐极同步发电机空气隙均匀，气隙磁阻为常数。

功角特性P=======.功角θ=90时，输出功率最大。

凸极同步发电机空气隙不均匀，直轴范围磁阻小，交轴范围磁阻大，因为交直轴的磁阻不相等产生附加电磁功率称为磁阻功率。

功角特性P=======。

由式可见磁阻功率仅与电网电压U有关，只要Xd=Xq，θ≠0，就会产生磁阻功率。

凸极发电机的基本电磁功率在θ=90时最大，磁阻功率在θ=45时最大，总的电磁功率最大值将出现在45~90之间。

13-4 和大电网并联的同步发电机，输出有功功率不变，改变励磁电流的大小，输出无功功率的大小是否改变？和大电网并联的同步发电机，输出有功功率不变，改变励磁电流的大小，则无功功率的大小要改变，过历时发电机输出的感性无功功率，欠励时发电机输出容性无功功率。

电机学---三相同步发电机的并联运行实验报告课程名称：电机学实验类型：验证性实验实验项目名称：三相同步发电机的并联运行一、实验目的掌握三相同步发电机投入电网并联运行的条件与操作方法。

二、预习要点三相同步发电机投入电网并联运行有那些条件?不满足这些条件将产生什么后果?如何满足这些条件?三、实验项目用旋转灯光法将三相同步发电机投入电网并联运行.四、实验设备及仪器1.IKDQ-2A型实验台主控制屏。

2.交流电压表、电流表、功率、功率因数表。

3.三相调压器。

3.交流电动机发电机组。

5.开关板。

6.旋转指示灯。

7.整步表五、实验方法及步骤1.用旋转灯光法将三相同步发电机投入电网并联运行。

工作原理:三相同步发电机与电网首联运行必须满足以下三个条件。

(1)发电机的频率和电网频率要相同，即f II=f I;(2)发电机和电网电压大小、相位要相同，即E OII=U I;(3)发电机和电网的相序要相同:为了检查这些条件是否满足，可用电压表检查电压，用灯光旋转法或整步表法检查相序和频率。

实验步骤:(1)按照图5-1接线，井检查实验接线，电机绕组为Y接法(U N=380伏)。

(2)三相调压器旋钮退至零位，发电机同步励磁电源调节到最小位置与1IKO9整步表上琴键开关打在“断开”位置的条件下合上电源总开关，按下“启动”按钮，调节调压器使电压开至20(电动机额定电压为380考虑到安全因素，初次并网实验时输入电压调节至220V),可通过VI表观测。

(3)调节发电机同步励磁电源，使发电机发出电压为:220V(发电机额定电压380V，为了达到并网，发电机发出的电压值与电动机输入的电压值相等即可)，可通过V2表观测(4)观察三组相灯，若依次明灭形成旋转灯光，则表示发电机和电网相序相同，若三组相灯同时发亮、同时熄灭则表示发电机和电网相序不同。

当发电机和电网相序不同则应停机(先将发电机同步励磁电源调节到最小，并把三相调压器旋至零位使电机停止，再按下实验台电源的“停止”按钮)，在确保断电的情况下，调换发电机或三相电源任意二根端线以改变相序后，按前述方法重新起动电机。

同步发电机的并联运行➢无限大电网无限大电网：现代电网的电压和频率可以看作是不变的，即U=常数，f＝常数，称为无限大电网，所以无限大电网实际上相当于一个内阻抗等于零的恒频、恒压电源。

➢并联投入条件1.发电机的电压幅值等于电网电压幅值，而且波形一致。

2.投入时，发电机的电压相位与电网电压相位一致。

3.发电机的频率等于电网的频率。

4.发电机的相序必须与电网相序一致。

§11-2 同步发电机并联投入的条件和方法➢并联投入方法整步过程：把发电机投入到电网所进行的操作过程称为整步过程（或称并车)。

整步方法：准整步和自整步。

准整步：把发电机调整到完全合乎并联投入条件，然后投入电网，这种方法叫准整步。

自整步：首先校验发电机的相序，并按照规定的转向(和定子旋转磁场的转向一致)把发电机拖动到接近同步速旋转，把励磁绕组通过一限流电阻短路(不加励磁)，然后把发电机投入电网，并立即加上励磁，依靠定、转子间形成的电磁力矩，把转子自动地拉入同步。

同步发电机的并联运行§11-3 同步发电机的功率和转矩平衡方程式P 1= ( pm+ pfe+ pad) +PMP 2=PM-PcuaP2= mUI cosϕE 0 U cos ϕ + Ir a = E δ cos ϕ'P M= mE δ I cos ϕ'图11-7 隐极同步发电机电动势相量图 jI x s E δ jI x σ UI r aϕ' I➢ 转矩方程式T 1 = T 0 + T MP 1 = p fe + p m + P M Ω1 Ω1 Ω1Ω = 2π n 1 = 2π f (机械弧度/ 秒) 1 60 p同步发电机的并联运行§11-4 同步发电机的功角特性功角特性是同步电机并网运行的基本特性之一。

通过功角特性，可以确定稳态运行时发电机所能发出的最大电磁功率，还可以用它来分析静态稳定等问题。

功率角：指励磁电动势E 0和电网电压U 这两个向量之表示。

并联运行同步发电机组间无功功率分配讨论同步发电机组并联运行的无功功率分配，首先要建立一个概念--电网上只有一个电压。

船舶电网是独立电网,电网上有几台机组并联运行时，电压是各台发电机电势共同作用的结果。

发电机在负载电流产生的电枢反应作用下输出与电网平衡的电压，当手动或自动调节任意一台发电机的励磁电流，就会改变该台发电机本身产生的电势的大小，同时会改变无功负载的承担，也会改变电网电压。

并联运行发电机间无功功率分配的关系，主要由电压调整特性曲线所决定。

也就是说，同步发电机间无功功率的分配,实际是通过电压调整器调整励磁电流，以调整发电机电势的办法来实现的。

因此，电压调整器不仅担负着调整电压的任务，同时，还担负着调整和分配无功功率的任务。

当两台并联运行发电机的电势不相等，而频率、相位相等时，在两机组之间将产生一个无功性质的环流，其结果将使电势较高的发电机输出无功功率增大，而电势较低的发电机输出的无功功率减少(发电机负载电流功率因数低的，无功功率大;功率因数高的，则无功功率小)。

由此可见，当同步发电机并联运行时，通过改变发电机的励磁电流来调节其电势，即能调整无功输出、实现无功功率转移。

具体调节方法是:必须同时调节两台发电机的励磁电流，将功率因数低的发电机励磁电流减小，与此同时将功率因数高的发电机励磁电流减大，这样就可以使两台发电机功率因数趋于-致，即输出的无功功率相等。

通常同步发电机都配有自励恒压装置来自动调整发电机的电压，因此同步发电机有一定的电压调整规律，也称电压调整特性。

同步发电机的电压调整特性是指发电机端电压U。

随无功电流I变化的规律，通常用Ug-f(Io)的曲线表示。

发电机并联运行时，调压特性曲线应呈下倾特性。

这样有利于稳定地并联工作。

由于两台机组的电压调整特性不一致，导致无功分配不均匀，特性曲线平坦的机组承担的无功变化大，特性曲线较陡的承担无功变化小，因此希望并联运行机组应有相同的电压调整特性。

同步发电机并联运行的方法
同步发电机并联运行是指将多台同步发电机通过母线连接在一起，共同向负载供电的运行方式。

以下是同步发电机并联运行的方法：
1. 直接并联法：将两台或多台同步发电机的输出端直接连接在同一母线上，通过母线将电能输送到负载。

这种方法需要保证各台发电机的电压、频率、相位和相序相同，否则会引起环流和电能质量问题。

2. 准同步并联法：在直接并联法的基础上，通过调整各台发电机的电压、频率、相位和相序，使其达到同步状态后再进行并联。

这种方法需要使用同步装置来检测和调整各台发电机的参数，以确保并联时的同步性。

3. 自动并联法：通过自动控制系统来实现同步发电机的并联运行。

这种方法利用自动控制系统检测各台发电机的参数，并通过控制系统调整各台发电机的输出，以实现同步并联运行。

在实际应用中，同步发电机并联运行通常采用准同步并联法或自动并联法，以确保并联运行的稳定性和可靠性。

同步发电机的并联运行一、并联运行的必要条件二台同步发电机投入并联运行的必要条件：（1）发电机的频率与待并机组或电网频率相同，即FⅡ=FⅠ（2）发电机和电网的波形相同即三相正弦交流电（3）发电机和电网的电压大小及相位相同。

（4）发电机和电网的相序一致.一般情况下，条件(2)有设计制造年时来保证，不会出现问题。

条件（4）是最关键的最重要的条件，若条件（4）不满足是绝对不允许投入并联运行的，否则，将造成重大设备事故。

具体并联操作时，条件（2）可不考虑，条件（4）是电机出厂前由厂家对转向和相序作了标定。

只要接线时不搞错，一般不会出现问题。

当然，在没有完全把握时，可在并网前确认一下相序为好，以保万无一失。

于是，并网只要注意条件（1）和（3）就可以了。

二、投入并联运行的方法投入并联运行的方法很多，主要有自同步法和准确同步法，即同步表法。

主要由操作人员将电机的电压频率整定到符合并联运行的条件，为了判断该条件，常采用一种专门的同步指示装置（同步表MZ－10，100V）。

最简单的同步指示装置是灯光法，采用三组同步指示灯来检验合闸条件。

同步指示灯有两种接线方法：1.直接法（灯光明灭法）；2.交叉灯光法。

1注意：当控制回路电源缺相时，同期表指针将大幅度偏摆。

调整电压整定电位器使同期表上的电压指示在中间位置。

调整转速微调电位器，使频率指示在中间位置。

同期表S指示顺时针转动最慢，当指针指示在12点时为同步点。

并联运行的操作：a.并联时，先将控制屏同步检测转换开关置于“并”位置，调节电压整定电位器和转速微调电位器，使待并机组的电压、频率与电网或另一机机组的电压、频率相同，将并车方式开关置于“自动”位置，按自动并车按钮并保持一段时间，直到待并机组并车成功。

如自动并车功能失灵，可将并车方式开关置于“手动”位置，并观察同步表，当其指针逆时针转动最慢到垂直向上位置时，即可按合闸按钮，使待并机组与电网或另一机组并联。

b.当机组与电网并联运行时，并联成功后，调节转速调节电位器和电压整定电位器，使机组在功率因数0.8-0.9（滞后），有功功率在一定值下运行。