同步电动机和同步调相机

1、15.4 同步调相机,要求,理解同步电机由发电机状态过渡到电动机状态的可逆原理。 掌握同步电动机的电动势方程式、相量图和功率因数的可调原理。 掌握同步电动机的功角特性和磁阻电动机的工作原理。 掌握同步电动机的起动方法。 掌握同步调相机的工作原理和特点,15.1 同步电动机的工作原理,同步电机可作：发电机运行、电动机运行、调相机运行,一、同步电机的可逆原理,1. 发电机运行,电磁转矩为制动转矩,机械功率电功率,2. 空载运行,如果撤去原动机,同步发电机 空载运行,电动机 空载,这是，合成磁场略超前转子磁场，若忽略空载损耗，则,如果撤去原动机，并带上机械负载,3. 同步电动机运行,电动机,发电机,

2、空 载,二、同步电动机的电动势方程式及相量图,按发电机惯例画图，隐极同步电动机的相量图和等效电路,隐极同步电动机,凸极同步电动机,按电动机惯例画图，同步电动机的相量图,同步电动机的电动势平衡方程,可见，过励运行的同步电动机，相当于电容器，可提高电网的功率因数,同步电动机的优点,改变励磁电流，可以改变无功电流的大小，从而改变功率因数的性质及大小。 过励时，电动机输入的超前性（容性）无功电流增大； 欠励时，电动机输入的滞后性（感性）无功电流增大,电动机输入电流与发电机输出电流方向相反， 过励时，发电机输出滞后的电流，电动机输入超前的电流，电枢反应有去磁作用； 欠励时，发电机输出超前的电流，电动机输

3、入滞后的电流，电枢反应有增磁作用,同步电动机的电枢反应性质,例15.1.1,15.2 同步电动机的功角特性与磁阻电动机,一、同步电动机的功角特性,发出负功率， 即吸收功率,发电机运行时， 为正；电动机运行时， 为负,按发电机来写电动机功角特性,吸收正功率,二、磁阻电动机,在小容量凸极同步电动机中，转子上不安放励磁绕组,此时电动机的电磁功率为,该电磁功率对应的电磁转矩，称为磁阻转矩,可见，凸极同步电动机的转子上无励磁时，也能拖动一定的机械负载工作,这种电动机称为磁阻电动机,15.3 同步电动机的起动,一、同步电动机不能自行起动,同步电动机定子接入电源时， 定子磁场立即以同步速旋转， 转子因惯性不

4、能立即旋转起来， 转子时而受到逆时针方向的转矩， 时而又受到顺时针方向的转矩， 因此起动时转子上的平均转矩为零。 所以，同步电动机不能自行起动,二、同步电动机的起动方法,对于凸极同步电动机，由于存在磁阻转矩，很容易被拉入同步， 因此，为了改善起动性能，同步电动机大多采用凸极式结构,转子磁极表面装有导条短路绕组，称为起动绕组，实际上也是阻尼绕组,起动时，把励磁绕组串联一个比自身电阻大510倍电阻后再短接起来。 当定子加上电压后，定子旋转磁场与转子起动绕组产生异步转矩，而使转子转动， 当转速上升到接近同步转速时，再给转子加上励磁，把转子拉入同步转速旋转,注意：起动时励磁绕组不能开路，否则将产生高电

5、压； 励磁绕组也不能直接短路，否则对起动将产生不利影响,1. 异步起动,选用与同步电动机极数相同的异步电动机（容量为主机的5%15%） 作为辅助电动机。首先给辅助电动机加交流电源，使其拖动同步电动机旋转， 当转速接近同步转速时，用自整步法将主机投入电源，并切断辅助电动机电源。 这种方法只适合于空载起动，所需设备较多，操作复杂,2. 辅助电动机起动,3.变频起动 同步电动机采用变频电源供电。 起动时转子绕组加励磁建立磁极磁场，定子绕组接变频电源，以低频电压进行起动。 随着转速升高逐步上调电源频率，则转子转速将始终跟随定子磁场转速而同步上升， 直至额定转速,变频起动过程平稳，性能优越。采用变频器供电的交流电动机还可以实现无级调速,15.4 同步调相机,同步调相机，也称同步补偿机，是一种专门设计的无功功率发电机， 准确说，就是不带机械负载的同步电动机。 它不发有功，只发无功，调节励磁电流大小可以调节无功大小及性质,正常励磁 过励 欠励 同步调相机的相量图,在电力网中，每100万kVA的发电容