《相同步电动机》PPT课件.ppt

6 5三相同步电动机和调相机 同步电动机 转速不随负载的变化而改变 2020 3 24 武汉大学电气工程学院刘启胜 一 同步电机的三种运行方式发电机状态 转子轴线超前定子轴线 产生的电磁转矩为制动性质显然是发电机 6 5 1同步电动机的基本电磁关系 2020 3 24 武汉大学电气工程学院刘启胜 空载状态 转子轴线和定子轴线相重合 此时的功角为零 电磁转矩为0 所以这是一种从发电机向电动机过度的临界状态 2020 3 24 武汉大学电气工程学院刘启胜 电动机状态 转子轴线滞后定子轴线 产生的电磁转矩为驱动性质 显然是电动机 2020 3 24 武汉大学电气工程学院刘启胜 结论 同步电机以角的正负判断电机的运行状态 发电机 超前与 为正电动机 滞后与 为负 发电机状态 电动机状态 空载状态 2020 3 24 武汉大学电气工程学院刘启胜 二 同步电动机的电动势平衡 相量图和功角特性 电势平衡方程及相量图 发电机状态 电动机状态 发电机惯例 2020 3 24 武汉大学电气工程学院刘启胜 电动机状态 发电机惯例 电动机状态 电动机惯例 发出功率P2 mUIcos 0 吸收功率P2 mUIcos 0 2020 3 24 武汉大学电气工程学院刘启胜 吸收功率P2 mUIcos 0 凸极同步电动机 电动机惯例 2020 3 24 武汉大学电气工程学院刘启胜 2 功角特性 在同步发电机中 我们令电流流出的方向为正方向 而在电动机中 理论上 我们仍然可以这样 但为了大家好理解 我们设电流流入的方向为正方向 这样 我们可以仿照同步发电机列出同步电动机的功角特性表达示 2020 3 24 武汉大学电气工程学院刘启胜 凸极机的功角特性曲线 180 0 0 90 0 180 0 0 90 0 180 0 0 90 0 0 90 0 附加电磁功率 基本电磁功率 2020 3 24 武汉大学电气工程学院刘启胜 为了结构上的简单 在某些小容量同步电动机的转子上不安放直流励磁绕组 因此转子就不能产生磁场 感应电势 0 此时电动机的电磁功率并不为零 仍有电磁功率 电磁转矩 因此转子没有励磁的凸极同步电动机也能旋转 2020 3 24 武汉大学电气工程学院刘启胜 6 5 2同步电动机无功功率的调节 一 无功功率的调节 同步电动机的有功功率取决于负载 而同步电动机的功率因数是超前还是滞后 取决于电动机励磁状态 若在调节无功功率时 假定电动机的有功功率不变 电动机的负载不变 于是 2020 3 24 武汉大学电气工程学院刘启胜 当发电机输出一定的有功功率并保持不变 D E0的变化必须满足在CD直线 而相应的I的变化必须在AB线上 E0sin 常数 Icos 常数 A B C 2020 3 24 武汉大学电气工程学院刘启胜 1 当I与U同相 0 即cos 1 0 此时电动机的无功功率为零 此时的电枢电流为最小值 所对应的励磁电流我们叫做正常励磁电流 2020 3 24 武汉大学电气工程学院刘启胜 2 增加励磁电流 则空载电动势E0相应增加 电枢电流由I1 I2 电动势变化到E02 此时整个系统出现了无功电流 并且是超前 即此时电动机将吸收超前的无功功率 整个状态我们称之为过励 2020 3 24 武汉大学电气工程学院刘启胜 3 减小励磁电流 则电动势亦减小 在正常励磁电流对应的情况下 此时电流滞后电压 即吸收一滞后的无功功率 整个状态我们称之为欠励 对于电动机无功功率的调节 可以通过对励磁电流的调节实现 2020 3 24 武汉大学电气工程学院刘启胜 二 同步电动机的V型曲线 将不同励磁电流及与其对应的电枢电流画成曲线 此曲线称V形曲线 曲线的最低点对应的cos 1 0 电枢电流最小 此时的励磁电流为正常励磁电流 如果增大则进入过励 吸收容性无功 输出感性无功 反之为欠励 吸收感性无功 输出容性无功 2020 3 24 武汉大学电气工程学院刘启胜 同步电动机的V形曲线 2020 3 24 武汉大学电气工程学院刘启胜 小结 感应电动机必须从电网吸收滞后的激磁电流来建立磁场 所以现代电网的功率因数经常是滞后性的 同步电动机在过励时 能够从电网吸入超前电流 可以使供电系统的功率因数提高 同步电动机能够改善电网的功率因数 这是同步电动机突出的优点 2020 3 24 武汉大学电气工程学院刘启胜 6 5 4同步电动机的起动 转子绕组加入直流励磁以后 在气隙中生成静止的转子磁场 当在定子绕组中能入三相交流电以后 在气隙中则产生旋转磁场 定 转子磁场之间存在有相对运动 转子上的平均转矩为零 所以同步电动机不产生起动转矩 同步电动机自身无起动转矩 为什么 2020 3 24 武汉大学电气工程学院刘启胜 em 2020 3 24 武汉大学电气工程学院刘启胜 2 异步起动 采用感应电动机工作原理 在转子极靴上加装起动绕组 发电机称为阻尼绕组 起动时 励磁绕组不能开路 以免产生过大的感应电势 击穿绝缘 亦不能直接短路 对起动不利 需串入阻值约为10倍的电阻 当异步起动使转子转速上升 转接近同步速 加入直流励磁 进入同步电机运行状态 3 变频起动 起动时定子电流频率较低 同步转速也较低 使平均电磁转距不为零 同步电机的起动方法 1 辅助电动机起动 2020 3 24 武汉大学电气工程学院刘启胜 异步起动法的起动过程 1 按感应电机方式起动 使转子转速接近同步速 2 加直流励磁 使转子拉入同步 由于磁阻转矩的影响 凸极式同步电动机很容易拉入同步 甚至在未加励磁的情况下 有时转子也能拉入同步 因此 为了改善起动性能 同步电动机绝大多数采用凸极式结构 当同步电动机按感应电机方式起动时 励磁绕组绝对不能开路 注意 2020 3 24 武汉大学电气工程学院刘启胜 6 5 4同步补偿机 调相机 同步补偿机 也称同步调相机 是一台不带机械负载的同步电动机 专门用于发出 吸收 无功功率 一 两种运行方式 1 过励 领先于 吸收容性无功功率 即发出感性无功功率 2 欠励 落后于 吸收感性无功功率 2020 3 24 武汉大学电气工程学院刘启胜 过励 欠励时 空矢量图 按照电动机惯例 过励状态 电动机吸收容性无功 欠励状态 电动机吸收感性无功 2020 3 24 武汉大学电气工程学院刘启胜 二 用途1 受控补偿 1 当负荷较大时 为了改善功率因素 同步补偿机应过励运行 2 当电网负荷很轻时 高压长输电线路将呈现较大的电容作用 使受端电网电压升高 此时 同步补偿机应运行在欠励状态 吸收电网中多余的无功功率 2020 3 24 武汉大学电气工程学院刘启胜 2 中间补偿 1 2 当时对稳定有利 因为 角减小 稳定提高 3 当保持原过载能力时 输送的功率将增大 4 中间加补偿机相当于线路的减小 提高了稳定性或增加输出 2020 3 24 武汉大学电气工程学院刘启胜 因不带机械负载 补偿机转轴可以比细 由于没有稳定问题 短路比Kc可较小 Xd大 使得气隙较小 励磁也较小 转子用铜量少 额定容量