发电机的电压变化率及电压调速率表达式

发电机的电压变化率及电压调速率表达式 

发电机电压变化率表达式

发电机的电压变化率（又名电压调整率），是发电机重要的特性，它反映了发电机发出电压质量的优劣，是发电机运行性能的重要参数和供电质最的重要指标之一，也是发电机输出电压随负载电流大小变化的量，即电压随负载变化程度。

希望发电机从空载到额定负载的电压变化程度愈小愈好，即△U变化小。发电机供电电压的高低和稳定程度，直接影响到电气设备的正常运行，也影响到电源设备自身的正常工作。

一、电压变化率发电机在转速、励磁不变的情况下，从满载到空载变化时，输出电压的变化值对额定电压的百分比，用△U表示。

发电机的电压变化率与外电路的负载性质有关，也受发电机内部的电枢反应、电枢感抗、电枢绕组电阻和磁极的漏磁等诸多因素的影响。

上图是同步发电机外特性曲线，U0表示空载电压，UH表示额定电压。右图是同步发电机等效电路图：其中Xa-电枢反应电抗；XL-电枢绕组电抗；Ra-电枢绕组电阻；Xa+XL=XSXS-称同步电抗XS+R=ZsZs-同步阻抗；

二、电压调速率表达式

式中：Uo-空载电压（V）UH-广额定电压（V）△U 一发电机空载电压与额定电压的差值与额定电压之比的百分数。
2.△U=Um-UH/UH×100%
式中：Um--静态稳定电压的最高值或最低值（V）UH-额定电压（V）Um-UH-电压热偏差值，反映发电机在空载和满载情况下的电压偏差值（V）

3.△U=Um-U 平均值/U 平均值×100%；上海开关厂、上海电机厂采用。
4.△U=Um-V 整定值/V 整定值×100%；上海船厂金陵船厂、上海革新电机厂采用。
式中：U 整定值-空载时整定值、按额定电压95～105%整定；Um-负载变化后，稳定电压最大值或最小值。
5.△U=半载电压-满载电压/满载电压×100%；电子公式简编296 页6.AU=空载电压-满载电压/满载电压×100%；电子公式简编256 页电工学250 页从有关书籍和国外规范（如1970 年英国海规）获悉，AU 的计算方法，均以额定电压为基础，作为计算基点，保证电压调整率的电压固定在一定范围内，如发电机为400V±5%，即在380-420V之间，对于动力线路用户，通常规定△U 不超过额定电压的±10%，照明线路电压不能超过额定电压±5%。

我国一般老式励磁交流发电机，AU 在±20%左右，自励恒压同步发电机△U 不超过±2.5%；可控硅相复励发电机△U 在±100%；T2W2 无刷三谐励磁发电机△U±2%以内。对于直流发电机额定功率>50kW，△U≤±7%，PH

可见供电电压稳定对于弱电和强电系统都十分重要，为了保证供电安全可靠，国家电网有严格规定。供电周波不超过标准周波±0.5%，对用户供电端电压变化幅度有限制。35kW及以上供电和对电压持殊要求用户±5%；1OkV及以下高压供电和低压电力用户-为±7%；低压照明用户为±5%、10%。

一般电机设计寿命为20～30年，定额连续工作的电机在额定电压95%～105%范围内可以长期运行，并能达到额定出力；当电压过高时，铁芯会过饱和，使电机温升超过极限值，发出噪音和尖叫声，产生过热或冒烟，甚至绕组烧坏击穿。同时由于MOCU2电磁转矩与每相电压平方成正比，此时因转矩大，而转速太高对电机机械强度造成伤害。另外，当电压下降10%时，连续运行的电机，电流会增加，因带动送风机的同步电动机送风量不变、直流电动机传动的机械转速降低。电源电压过低时电机启动很困难。

下图为异步电机转差率与转矩特性曲线，一条是额定电压时的特性曲线，另一条是电压降低时特性曲线，从曲线分析：①启动转矩随电压的平方成比例减少，电压降至额定电压80%时，电磁转矩降至额定转矩64%；②启动电流近似地随电压成比例减少；③若负载不变，转差率增大（转速下降）以保持平衡，④温升时若负载不变，电压下降，电流将增大，起到增大转矩的作用。因此，由于电流增大热损耗增加，温升也增加。

电源电压的波动太大，会使电视机无图像或图像扭曲，声音失真。对通信设备要保证畅通无阻，要求电源电压要稳定，交流电允许波动±5%，直流电允许波动±10%范围内。
对于三相四线制供电的居民用户，零线中断后，三相电压失去平衡，会烧坏家用电器和照明灯具，特提醒注意。家用电压波动在±8%时，家电还可工作。波动太大，要采取稳压措施进行保护。