再次请教关于发电机发出无功功率的问题

轻云舟

各位老师好，我一直对发电机发出无功功率这事想不明白，主要也是《电机学》太难了，总是看不懂。我看书上说发电机的功角大于0，发出有功，=0，发出无功，小于零，吸收功率变成电动机。假设一台发电机只接了一个电感，我们知道当I的绝对值变大时，电感吸收功率；反之则发出功率。请问：
1.在电感吸收功率的这个过程，对于发电机来说，这个吸收功率的电感与一个电阻有区别吗？此时发电机都要发出功率。
2.由于发电机只与一个电感相连，所以只发出无功（理想状态忽略各种损耗），功角=0。是不是说电感吸收功率的时候发电机发出功率，功角大于零，电感发出功率的时候发电机吸收功率变成电动机，功角小于零。平均转速，功角等于0。是不是这样呢？
谢谢各位老师！

dqaq

1、电感吸收的发电机功率，存储在电感的磁场中，随后还给发电机，存储在发电机内的磁场中。电阻吸收的发电机功率，全部变成热能消耗掉了，回不去了。
2、功角（现标准术语叫功率角）概念的前提，是讨论一台同步发电机与另一台容量非常大的发电机并联。事实上是将讨论中的发电机以外的整个电力系统，看成一台接有负荷的容量非常大的发电机。所以你用讨论中的发电机接一个纯电感负载来考虑问题，而没有了与其并联的另一台容量无穷大的发电机，前提就不匹配。

dqaq

       发电机功角要讨论的问题，实际上是多电源系统所带负荷在发电机上的分配问题，是一种将复杂耦合关系简单化的方法。比如电网总有功负荷减少，每台发电机的有功输出会如何变化？这跟每台发电机都有关系。简化的思路，是假设系统中其他发电机输出都不变，只有一台来应对有功负荷减少，这时这台发电机的功角就会减小。也就是这台发电机转子与那台虚拟的容量很大的发电机转子之间的角度位置差减小。

轻云舟

dqaq 发表于 2024-12-20 12:58
1、电感吸收的发电机功率，存储在电感的磁场中，随后还给发电机，存储在发电机内的磁场中。电阻吸收的发电 ...

老师您说的第一条“电感吸收的发电机功率，存储在电感的磁场中，随后还给发电机，存储在发电机内的磁场中。电阻吸收的发电机功率，全部变成热能消耗掉了，回不去了”
我们如果只看电感吸收功率的那部分时间，电感和电阻是不是没啥区别？
老师您别笑话，因为看书看不懂，只能自己天天瞎捉摸，净问一些不着边际的问题。

dqaq

如果只看电感吸收功率的那部分时间，电感和电阻是不是没啥区别？

从能量传输的角度看没有区别，但如果从瞬时功率曲线与电压曲线（或电流曲线）的关系看，相位上还是有区别的。

但要注意，有功、无功功率都不是瞬时功率的概念，而是对周期性变化功率长时间效应的一种描述。

轻云舟

dqaq 发表于 2024-12-20 14:56
如果只看电感吸收功率的那部分时间，电感和电阻是不是没啥区别？

从能量传输的角度看没有区别，但如果从瞬 ...

谢谢您！

轻云舟

dqaq 发表于 2024-12-20 14:56
如果只看电感吸收功率的那部分时间，电感和电阻是不是没啥区别？

从能量传输的角度看没有区别，但如果从瞬 ...

老师，对于发电机发出无功功率这件事，我现在的思路是这样的，假设一台发电机后面连着一个电力系统，只要电力系统不是纯阻性（假设是感性吧），U、I不同相位，就会存在一段时间向电源返回能量。当电感吸收能量的那段时间，对于发电机来说感性的电力系统和纯阻性的没有区别，有区别的地方是电感把能量返回发电机的这一小段时间对发电机的影响，如果发电机能够“吞下”这部分返回的能量，那么就说发电机发出了足够的无功功率；如果发电机不能够“吞下”这部分返回的能量，就说发电机没有发出足够的无功功率，需要做一些电容补偿。
但是如何判断发电机能否“吞下”这部分返回的能量，这部分返回的能量对发电机会产生什么影响，我现在还没弄清楚
最起码现在自己有个思路了，有个“猜想”

dqaq

轻云舟 发表于 2024-12-21 09:10
老师，对于发电机发出无功功率这件事，我现在的思路是这样的，假设一台发电机后面连着一个电力系统，只要 ...

思路就是这样的。
如果发电机下回“吞”不了这么多无功，则上回它就“吐“不出这么多无功，也就是机端电压会降低，使吞吐的无功减小。如果发电机与电网并联，机端电压被电网强制提高，则该机吞、吐不了的无功，由电网其他地方吞吐。如果电网也吞吐不了这么多无功，则整个电网电压都会被拉下来，严重的会出现电压崩溃的解列大事故。

dqaq

       为什么发电机发多少无功和励磁有关？主要是定子绕组中的感应电动势（你可以将其看成约等于机端电压）与定子电流的相位关系，会因励磁而变化。怎么变的呢？
       定子电动势由两个部分产生，一是定子电流的自感电动势，二是转子电流励磁磁通的互感电动势。定子电动势是这两者的相量和。自感电动势相位与负载阻抗角有关，大小取决于负载；互感电动势相位与转子与定子旋转磁场的相对角度位置有关，大小取决于励磁电流。调节励磁，相当于两个相量中的一个发生了变化，就会使总的感应电动势在量值和与电流的相位关系上发生变化，这个变化的规律是：量值和相位的变化是有关联的，不会使有功功率发生改变，只会改变无功功率。有功功率只会随原动机（汽轮机、水轮机等）的输出功率而变。当然这是三相电机的情况。
       上面说法专业上不是特别严谨，但比较形象。

dqaq

      单相电机的情况，就跟你原来按瞬时功率理解的思路有点像。下面都是专业不严谨、但形象好理解的说法。
      比如，发电机发出的功率，8份有功给电阻，2份无功给电感。则在电感吸收功率的阶段，发电机的原动机给出的是10份功率（实际上是8平方+2平方再开方）。而在电感还回功率的阶段，发电机原动机只给电阻6份功率，电阻的8份功率，6份由发电机的原动机给出，另2份由电感还给发电机的功率给出，但不是电感直接还给电阻。

轻云舟

dqaq 发表于 2024-12-21 11:35
单相电机的情况，就跟你原来按瞬时功率理解的思路有点像。下面都是专业不严谨、但形象好理解的说法。 ...

谢谢老师的教导，其实对于我们来说最喜欢听这种形象的比喻，对理解枯燥的知识有很大的帮助。不过您为什么说这是单相电机的情况，对于三相对称电路也适用吧。如果是三相不对称电路，是不是得用到正负零序啥的来分析？那就太远了，先一点一点理解吧

dqaq

       三相电机的情况，就瞬时功率而言，当某一相电感吸收功率的时候，另两相电感正好在返还功率，且返还的正好等于吸收的，所以发电机原动机感觉不到无功功率的存在，只给出恒定的有功功率。但发电机是感觉得到无功功率的，因为无功功率（不管是正在给出还是正在返回）的存在，会使电流变大，定子绕组发热增加，定子绕组电流产生的磁场也会变化，与转子励磁磁通的相对关系也会变化。

轻云舟

dqaq 发表于 2024-12-21 10:48
为什么发电机发多少无功和励磁有关？主要是定子绕组中的感应电动势（你可以将其看成约等于机端电压 ...

老师您看他这个说的是不是挺有道理的，不过他说的这个“感应电动势”，是不是就是定子线圈上的电动势，端电压是不是就是电机的出处电压？若是的话，定子线圈上的电动势肯定大于端电压吧，我看书上把发电机看成一个电压源（这里电压源就是感应电动势吧）+一段电感，外界系统一般也是感性，那电压源的电动势肯定会大于输出电压吧？为何他说“增大励磁电流就可以使感应电动势大于端电压”？

dqaq

轻云舟 发表于 2024-12-22 22:37
老师您看他这个说的是不是挺有道理的，不过他说的这个“感应电动势”，是不是就是定子线圈上的电动势，端 ...

      这个说法跟我前面的说法一样，形象但不严谨，只能说可以启发思路。但最终的理解，还是要落实在理论分析上。千万别在对比不同的语言说法中随波逐流，理论分析才能锚固论点。
      要牢牢记住讨论的前提——发电机机端电压不变，是由与其并网的电网电压决定的。
      机端电压不变的前提下，励磁电流改变了电源电动势，则电动势与机端电压的差值，应该由电流在发电机内阻抗上压降弥补。而发电机内阻抗也是不变的，所以电流会有正负变化。因为忽略电动势与机端电压相位差，电动势大于和小于机端电压时，电流会发生正负号改变，也就是相位180度改变。——这是我归纳的你引用的这一大段话的意思。

轻云舟

dqaq 发表于 2024-12-23 08:59
这个说法跟我前面的说法一样，形象但不严谨，只能说可以启发思路。但最终的理解，还是要落实在理论 ...

原来发电机端电压是由电网决定的。
看来这一块知识真的是挺难的，否则这位毕业于中南大学的作者，也不会思考了三十年才想明白说这话并不是对作者的戏谑，而是佩服。能用简单的知识阐述复杂的原理，都是传道受业解惑的老师。