同步电动机和调相机

1、12.1 12.1 同步电动机的基本方程式和相量图同步电动机的基本方程式和相量图三、功角特性和功率、转矩平衡关系三、功角特性和功率、转矩平衡关系同步电动机和同步调相机3.3.功角特性功角特性u曲线隐极机凸极机12.1 12.1 同步电动机的基本方程式和相量图同步电动机的基本方程式和相量图三、功角特性和功率、转矩平衡关系三、功角特性和功率、转矩平衡关系同步电动机和同步调相机3.3.功角特性功角特性u静态稳定判据:稳定0ddTM不稳定0ddTMu过载能力km:NmTTkmax12.2 12.2 同步电动机的同步电动机的V V形曲线形曲线同步电动机和同步调相机u定义定义: : 负载不变时，同步电动机

2、的电枢电流和励 磁电流之间的关系曲线。u相量图相量图（以隐极机为例）021sinMsmE UTTx常数210cosaPPmUIrp常数常数忽略 和0sinE常数cosI常数12.2 12.2 同步电动机的同步电动机的V V形曲线形曲线同步电动机和同步调相机u相量图相量图（以隐极机为例）0sinE常数cosI常数 末端的轨迹为与 垂直的直线ABIU 末端的轨迹为与 平行的直线CD0EU12.2 12.2 同步电动机的同步电动机的V V形曲线形曲线同步电动机和同步调相机u分析（以隐极机为例）分析（以隐极机为例）1.1.正常励磁正常励磁电枢电流相量和电压相量同相，即cos =1 。只有有功，没有无功

3、，电枢电流最小。12.2 12.2 同步电动机的同步电动机的V V形曲线形曲线同步电动机和同步调相机u分析（以隐极机为例）分析（以隐极机为例）2.2.过励过励1）E02E01；2）电枢电流相量超前于电压 相量，吸收容性无功，即 输出感性无功；3）越过励，I 越大， 越小，越稳定。12.2 12.2 同步电动机的同步电动机的V V形曲线形曲线同步电动机和同步调相机u分析（以隐极机为例）分析（以隐极机为例）3.3.欠励欠励1）E03E01；2）电枢电流相量滞后于电压相 量，吸收感性无功，即输出 容性无功；3）越欠励，I 越大， 越大，越不稳定。12.2 12.2 同步电动机的同步电动机的V V形曲

4、线形曲线同步电动机和同步调相机uV V形曲线形曲线12.2 12.2 同步电动机的同步电动机的V V形曲线形曲线同步电动机和同步调相机u同步电动机的优点同步电动机的优点改变励磁可以调节电动机的功率因数改变励磁可以调节电动机的功率因数，利用此特点，让其工作于过励状态过励状态，从电网吸收容性无功，即发出感性无功，可以改善电网的无功平衡状况，从而提高电网的功率因数、运行性能及效益提高电网的功率因数、运行性能及效益。另外，为了改善电网的功率因数和提高电机的过载能力，现代同步电动机的额定功率因数一般均设计为计为10.8（超前）（超前）。12.3 12.3 同步电动机的起动方法同步电动机的起动方法同步电动

5、机和同步调相机u起动转矩起动转矩l大小大小： 同步电动机自起动转距为零自起动转距为零，不能自起动不能自起动，必须 借助其它方法起动。l原因原因： 转子绕组加入直流励磁以后，在气隙中产生静止 的转子磁场。当在定子绕组中通入三相交流电以 后，在气隙中则产生旋转磁场。定子旋转磁场将 以同步转速相对于转子磁场运动同步转速相对于转子磁场运动，转子上承受的 是交变的脉振转矩，平均值为零平均值为零。只有磁场相对 静止时才能产生平均转矩。12.3 12.3 同步电动机的起动方法同步电动机的起动方法同步电动机和同步调相机u起动转矩起动转矩l分析12.3 12.3 同步电动机的起动方法同步电动机的起动方法同步电动

6、机和同步调相机u起动方法起动方法1.辅助电动机起动辅助电动机起动：采用异步电动机作为辅助电机 带动同步电动机接近同步转速，然后投入电网， 加入励磁，利用自整步作用自整步作用牵入同步。成本较高。2.调频起动调频起动：采用变频电源，由低到高逐步增加频 率一直到额定频率。（抽水蓄能电站）3.异步起动异步起动l方法方法：采用异步电动机工作原理，在磁极表面装 设类似异步电机笼型导条的短路绕组作为起动绕 组（发电机称为阻尼绕组）。当异步起动使转子 转速上升，转接近同步速时，加入直流励磁，使 电动机牵入同步。12.3 12.3 同步电动机的起动方法同步电动机的起动方法同步电动机和同步调相机u起动方法起动方法

7、3.异步起动异步起动l说明说明：起动时，励磁绕组不能开路不能开路，以免产生很 高的感应电动势，破坏绕组绝缘；亦不能直接短不能直接短 路路，以免产生附加转矩附加转矩（单轴转矩），对起动不 利，故需串入阻值约为1010倍的电阻倍的电阻。为了改善起 动性能，绝大多数采用凸极式结构。12.4 12.4 反应式同步电动机反应式同步电动机同步电动机和同步调相机u特点：特点：转子上无励磁绕组的凸极同步电动机，利用 磁阻转矩工作。由于只有电枢反应磁场只有电枢反应磁场，故称为反反 应式同步电动机应式同步电动机；又由于转矩是因为直轴和交轴磁 阻不同而产生的，故又称为磁阻同步电动机磁阻同步电动机。u电磁转矩：电磁转

8、矩：21si11() n22dMqUxxTmu最大电磁转矩：最大电磁转矩：2max111() 245MqdTmUxx时， 直轴和交轴磁阻差别越大，最大电磁转矩越大。u应用：应用：小容量；如：自动和遥控装置、仪表等。12.5 12.5 同步调相机同步调相机同步电动机和同步调相机u原理和用途原理和用途： 不带机械负荷，运行于电动机状态，专用来改善电 网功率因数的同步电机称为同步调相机或称为同步同步调相机或称为同步 补偿机补偿机。它利用不带机械负载的同步电动机改变励 磁可以调节功率因数的原理，并联运行于电网上提提 供感性无功功率，提高功率因数，降低线路压降和供感性无功功率，提高功率因数，降低线路压降

9、和 损耗，提高发电设备的利用率和效率，提高电力系损耗，提高发电设备的利用率和效率，提高电力系 统的经济性与供电质量统的经济性与供电质量。12.5 12.5 同步调相机同步调相机同步电动机和同步调相机u运行分析运行分析l过励过励： 领先于 ，吸收容性无功功率吸收容性无功功率，即发发 出感性无功功率出感性无功功率。电力系统在大多数情 况下呈感性，故调相机通常都是在过励 状态下运行，作为无功功率电源，提供 感性无功，改善电网功率因数，保持电 网电压稳定。IUl欠励欠励： 滞后于 ,吸收感性无功功率吸收感性无功功率,即发出容性无功功率发出容性无功功率。IU12.5 12.5 同步调相机同步调相机同步电动机和同步调相机u特点特点1）额定容量是指过励时过励时的视在功率；3）为了提高材料利用率，其极数较少，转速较高， 又因不带机械负载，转轴较细。2）由于不带机械负荷，因而没有静态过载能力的 要求 ，为了减少励磁