功角它代表的雙重物理意義是什麼

A. 功角的物理意義為

功角：y為內功率因數角，d=y-j定義為功角。它表示發電機的勵磁電勢和端電壓之間相角差。功角d 對於研究同步電機的功率變化和運行的穩定性有重要意義。功角是表徵同步發電機運行狀態和判別電力系統穩定性的重要參量

B. 什麼是功角產生諧振的條件是什麼

功角：y為內功率因數角，d=y-j定義為功角。它表示發電機的勵磁電勢和端電壓之間相角差。功角d 對於研究同步電機的功率變化和運行的穩定性有重要意義。功角是表徵同步發電機運行狀態和判別電力系統穩定性的重要參量，多年來，功角的測量得到了廣泛的重視和深入的研究。

諧振即物理的簡諧振動，物體的加速度在跟偏離平衡位置的位移成正比，且總是指向平衡位置的回復力的作用下的振動。其動力學方程式是F=-kx。 諧振的現象是電流增大和電壓減小，越接近諧振中心，電流表電壓表功率表轉動變化快，但是和短路的區別是不會出現零序量。

在具有電阻R、電感L和電容C元件的交流電路中，電路兩端的電壓與其中電流位相一般是不同的。如果我們調節電路元件（L或C）的參數或電源頻率，可以使它們位相相同，整個電路呈現為純電阻性。電路達到這種狀態稱之為諧振。

C. 什麼是功角

功角是反應發電機穩定運行及穩定運行餘量的重要標志，在發電機進相運行時，為防止發電機失穩及觀測其穩定余度，發電機功角的監視是必要的，同時，也能為勵磁系統低勵限制的安全深度提供可靠依據。

功角：y為內功率因數角，d=y-j定義為功角。它表示發電機的勵磁電勢和端電壓之間相角差。功角d 對於研究同步電機的功率變化和運行的穩定性有重要意義。功角是表徵同步發電機運行狀態和判別電力系統穩定性的重要參量，多年來，功角的測量得到了廣泛的重視和深入的研究。

功角通常用希臘字母δ表示。是電動勢領先於電壓的角。

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測量方法：

純電氣測量方法，即採集同步發電機的輸出電壓、電流或/和其他電氣量，進而通過理論分析和計算來獲得功角。

1.基於穩態公式或相量圖的解析計演算法，它在系統穩態運行且發電機的參數比較精確時，能比較准確地計算出功角，而在系統暫態過程中，由於參數時變性、機組鐵心飽和等的影響，方法所依賴的解析公式不能成立，導致較大的計算誤差。

2.需要藉助非電量感測器（包含光電或磁電變換）來實現測量。在轉子軸上設置機械測點或測速齒輪，在轉子周圍安裝光電、電刷或電磁裝置，後者接收由前者產生的脈沖信號或其它與轉子位置或速度相關的量，進而通過一定的變換來實現功角的測量（以下簡稱脈沖法）。

脈沖法往往需要對發電機本體進行不同程度的改造，工藝復雜，而且由於採用非電量感測器，需藉助於比較復雜的信號處理和誤差補償技術，以去除諸如機械加工誤差、信號傳輸延時、軸體扭振等導致的結構性誤差；而且針對個案提出的方法很難適用於別的發電機，導致實現代價較大。

3.除了上述兩大類常見方法外，還有學者研究了一些很別致的測量方法，提出的應用多層前向神經網路的映射功能，通過模擬數據訓練並進而用來測量發電機功角的方法，提出的通過分析機組端電壓的零序諧波分量來測量功角的方法。

D. 簡單電力系統的功角的含義

功角是反應發電機穩定運行及穩定運行餘量的重要標志，在發電機進相運行時，為防止發電機失穩及觀測其穩定余度，發電機功角的監視是必要的，同時，也能為勵磁系統低勵限制的安全深度提供可靠依據。

功角的穩定分為三種：靜態穩定、暫態穩定和動態穩定。

在設計和運行系統中，主要對如下三個方面的穩定性進行計算。第一類：：最大量的分析計算是暫態穩定性。由於系統的運行操作和故障是大量地經常發生的，因此，對暫態穩定性的正確評估，對於電力系統的安全運行具有第一等重要意義。

第二類：較少的是計算分析長距離重負荷線路的靜態穩定裕度。出現靜態穩定問題的情況，多屬單機對主系統模式或單機經大環網分別接入系統模式。

第三類：最少但最引起研究人員興趣的是動態穩定的計算分析，即判定是否出現周期性失穩的問題。由於這種穩定破壞並非常見，在實際系統中，往往都是在事件發生後才去認真分析並尋求對策。

E. 功率角δ的雙重物理意義是什麼

一是空載電動勢E0 和端電壓 兩個時間相量之間的夾角; 二是主極勵磁磁動勢軸線和合成等效磁動勢FR軸線兩個空間相量的夾角

F. 從圖5中發電機1的功角變化曲線，說明了什麼問題

發電機的功角特性曲線表示同步發電機向系統輸送的有功功率與功率角之間關系的曲線。

發電機功角特性
同步發電機的功角特性是指發電機的有功功率(P) 、無功功率(Q) 與發電機電抗
(Xd、Xq)、內電動勢(Ed) 、機端電壓(U) 和功角( δ) 的關系特性。
(1) 發電機功角特性。
1) 有功特性：發電機輸出的有功功率為：
P = Ed*U*Sin δ/Xd + U 2*Sin2 δ*(1/Xq – 1/Xd)/2
2) 無功特性：發電機輸出的無功功率為
Q = Ed*U*Cos δ/Xd + U 2*Cos2δ*(1/Xq – 1/Xd)/2 - U 2*(1/Xq
+ 1/Xd)/2
(2) 隱極發電機功角特性。
對於隱極發電機，取Xd = Xq 。
1) 有功特性：發電機輸出的有功功率為
P = Ed*U*Sin δ/Xd
P代表發電機輸出的有功功率，對發電機產生制動的電磁轉矩。在一定的電壓和
勵磁電流下，發電機的有功功率P與功角多是函數關系。
2) 無功特性：發電機輸出的無功功率為
Q = Ed*U*Cos δ/Xd + U 2/Xd
式中第一項與Ed 和δ 有關，它表示由轉子勵磁經電磁感應傳遞到定子的無功功
率，值隨δ 角的餘弦而改變。
由於U*Cosδ = Ed – Id*Xd ，則上式第一項可改寫為
Ed 2/Xd – Ed*Id
第二項與Ed 和δ 無關，它代表發電機維持一定端電壓U所需勵磁的無功功率。
因為Ed = U*Cost δ + Id*Xd ，故Q = Ed*Id – Id 2*Xd，即供給電網的無功功
率等於主磁通轉換的無功功率減去電樞繞組電感的無功損耗。由此可見， 增加發
電機的勵磁電流( 即加大Ed)，便可增大發電機的無功輸出。
對於隱極發電機，取Xd = Xq 。
此時發電機輸出的有功功率為
P = Ed*U*Sin δ/Xd
但當δ = 90 °時， P為最大功率（即極限功率）。
功角特性是同步發電機的基本特性之一。通過功角特性， 可以確定穩態運行時發
電機所能發出的最大電磁功率。功角特性還是研究同步發電機並聯運行時經常應
用的重要特性。
功角的物理含義
功角有兩重含義：一是表示E0 和U這兩個時間相量之間的時間相位差角；二是
表示產生E0的主磁極磁勢Ff 與產生端電壓U的定子合成磁勢Fu之間的空間相位
角，即轉子磁極軸線與定子合成等效磁極軸線之間的空間夾角( 電角度) 。現解釋
如下。
由圖1 所示可知，功角δ 是時間相量E0和U之間的相位差角。前已說明，空載
電勢E0由主磁極磁勢Ff 產生，相位比主磁通F0滯後90°；端電壓U可視為由電
樞磁勢Fa 與主磁極磁勢Ff 相加的定子合成磁勢Fu 所產生，相位比定子合成磁
勢的磁通Fu 滯後90°。定子合成磁場的磁通( 合成磁通) Fu 是電樞繞組的總磁
通值，包括主磁通F0、電樞反應磁通Fa 和電樞漏磁通Fs。由此看來， δ 角就是
主磁通F0 和合成磁通Fu 之間的夾角。前已述及，磁通既可作為時間相量，又可
視為空間相量。
圖1 凸極發電機的功角特性
1 - 基本電磁功率曲線； 2 - 附加電磁功率曲線； 3 - 凸極機功角特性
磁通作為時間相量時， 實際上是指這個磁通與某相繞組相連的磁鏈， 隨時間作正
弦變化；把磁通視為空間相量時，則用以表示示—個在空間上按正弦分布的磁
場，其大小為每極磁通， 方向在磁密正幅值位置。由於磁密正弦波的正幅值出現
在某相繞織軸線上時， 與該相繞組交鏈的磁通也達最大值， 所以，如果選取時間
相量坐標軸與該相繞組軸線重合， 則磁通相量既可表示某瞬間磁密正弦波正幅值
的空間位置， 又可表示磁鏈的時間相位。這樣，磁通便既有空間意義又有時間意
義。根據以上分析，可作如圖2 所承的時空相量圖。
圖2 功角的空間含義
圖中的空間相量和時間相量都以同步角速度旋轉， 而且各相量的相對位置保持不
變。δ 既是主磁通F0和合成磁通Fu 之間的相位差角、又是主極磁場軸線和定子
合成磁場軸線之間的空間位移電角。產生主磁通F0的轉子磁極時實際存在的，
為了形象起見，可假定與Fu 相應也有一個定子等效磁極，這兩個磁極以同步轉
速旋轉，它們軸線間的夾角即為功角δ，如圖3 所示。這樣功角δ 便有了空間
意義。
圖3 同步發電機定子等效磁極和轉子磁極
在講述電樞反應時已經指出， 電樞電流的直軸分量( 無功性質) 的電樞反應， 不影
響主磁場的分布；電樞電流的交軸分量( 有功性質) 的電樞反應，則使主磁場畸
變，亦即定子合成磁場的軸線相對於主磁極磁場軸線偏移一個角度， 這個角度就
近似等於功角δ。電樞電流的交軸分量愈大，磁場畸變愈大，功角也就愈大。
由此便可進一步理解功角「功」字的意義。

G. 發電機的功角特性曲線指的是什麼

發電機的功角特性曲線表示同步發電機向系統輸送的有功功率與功率角之間關系的曲線。

功角是轉子磁場與定子磁場的夾角，或者是定子電動勢與負載電壓的夾角；功率因數裡面的相角是指電壓與電流的夾角。

當原動機增加輸入功率時，發電機的電磁功率也相應增加，正常運行的發電機只增加電磁功率時，其電勢不變（勵磁不變）機端電壓不變（並列於系統），同步電抗不變。

只有功角變大，才滿足這個特性。在物理上可以這樣理解：增加原動力時，轉子加速，但由於同步運行的作用，使得轉子的轉速不可能脫開同步轉速，而又回到平衡。

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當無功等於零時，相角肯定是0的，但功角可以在大於負90°小於正90°之間，小於零度時是調相運行狀態；而有功為零時，功角肯定是0°，而相角仍可以在負90°到正90°之間，大於零度時是遲相，小於零度時是進相。道理上應該是這樣的。

有功負荷帶得越高，汽機出力越大，功角拉得越開，越易失步，因為越過90°，就是滑極了。當然，勵磁電流小了，不足以維持轉子磁場，就是進相。

勵磁電流再小下去，使轉子與定子間的電磁拉力減小，功角必然拉大，一旦越過90°，就會失步。所以，「轉子磁場用於約束定子磁場的磁力線就不足，出力越大就越容易失步」是對的。