同步电动机与同步补偿机

1、 l 同步电动机概述同步电动机概述 l 同步电动机的工作原理同步电动机的工作原理 l 同步补偿机简介同步补偿机简介 l 同步电动机的同步电动机的结构结构 一般采用凸极结构；一般采用凸极结构； 磁极表面安装有起动绕组（阻尼绕组）。磁极表面安装有起动绕组（阻尼绕组）。 l 同步电动机的同步电动机的优点优点 可以改善功率因数；可以改善功率因数； 低速时，同步电动机的体积与重量比同容量、同低速时，同步电动机的体积与重量比同容量、同 转速的感应电动机要小；转速的感应电动机要小； 气隙大，气隙大，Xd小，过载能力高，静态稳定性好。小，过载能力高，静态稳定性好。 l 同步电动机的同步电动机的缺点缺点 起动不

2、方便；起动不方便； 只适合恒速负载；只适合恒速负载； 结构复杂、成本高。结构复杂、成本高。 l 电压方程、相量图电压方程、相量图 l 功角特性功角特性 l 功率方程、转矩方程功率方程、转矩方程 l 功率因数特性功率因数特性 l V形曲线形曲线 l 起动方法起动方法 SN 定子合成磁场定子合成磁场 N0S0 主磁极主磁极 Te ns T1 SN 定子合成磁场定子合成磁场 Te=0 N0S0 主磁极主磁极 ns T1 SN 定子合成磁场定子合成磁场 N0S0 主磁极主磁极 T2 ns Te 0 E U I s XI j 0 E U I s XI j 0 E U I s XI j 0 90 s XI

3、 j sa XIjRIUE 0 发电机惯例：发电机惯例： 电动机惯例：电动机惯例： IIM 0 E U I a RI M 0 E U MI s MXI j a MRI M 同步电动机电压方程同步电动机电压方程 M 0 E U a R s X IIM sa XIjRIUE 0 发电机惯例：发电机惯例： 电动机惯例：电动机惯例： IIM s M a MXIjRIEU 0 q q d d a XIjXIjRIUE 0 q qM d dM a MXIjXIjRIEU 0qqM ddM II II 0发电机惯例：发电机惯例： 电动机惯例：电动机惯例： M 吸收电功率02sin 11 2 sin 2 0

4、dqd e XX U m X UE mP 制动02sin 11 2 sin 2 0 dqsdss e e XX U m X UE m P T 吸收电功率02sin 11 2 sin 2 0 M dq M d e XX U m X UE mP 拖动02sin 11 2 sin 2 0 M dqs M dss e e XX U m X UE m P T 功率方程：功率方程： 转矩方程：转矩方程： s Fe ss e e ppp T P T P T 0 2 2 ， 其中：其中： 发电机：发电机： 电动机：电动机： 0sin * * 0 * s e X UE P * 0sa XIjRIUE 0sin

5、* * 0 * s e X UE T 0sin * * 0 * M s e X UE P * 0 * sa XIjRIEU 0sin * * 0 * M s e X UE T * 0 * 1e TTT， * 2 * 0 * TTTe， O * 2 P 前提：前提：UUN，IfIfN 工作特性：工作特性： Tef(P2) IMf(P2) f(P2) cosf(P2) Te T0 IM I0 If If I”f IfIfI”f 1.0 1.0 O * 2 P M cos 超前超前滞后滞后 结论：结论： l在同一励磁电流下，随在同一励磁电流下，随 着负载的增加，功率因着负载的增加，功率因 数从超前变

6、到滞后；数从超前变到滞后； l在同一负载下，调节励在同一负载下，调节励 磁电流，可以改善功率磁电流，可以改善功率 因数。因数。 s M aeN XIjEU RCPUU 0 0， 前提： CI CE M M cos sin 0 正常励磁：正常励磁：M=0，cosM=1，Q=0 过励磁：过励磁：M0，cosM超前，超前，Q0，cosM滞后，滞后，Q0(感性感性) I 0 E s MXI j M I sM XI j 0 E M M 0 E M I sM XI j U 正常正常 励磁励磁 超前超前 过励过励 滞后滞后 欠励欠励 不稳定区不稳定区 If IM O Pe=0 Pe0 P”e Pe cos

7、M=1 cos M=0.8 cos (-M)=0.8 结论：结论： l调节励磁电流，就调节励磁电流，就 可以调节同步电动可以调节同步电动 机的无功电流和功机的无功电流和功 率因数；率因数； l当同步电动机工作当同步电动机工作 在过励状态时，向在过励状态时，向 电网吸收电网吸收超前超前无功，无功， 可改善电网的功率可改善电网的功率 因数。因数。 功率功率 因数角因数角 电压与电电压与电 流的关系流的关系 同步发电机同步发电机同步电动机同步电动机 0I滞后于滞后于U 向电网发出滞后向电网发出滞后 的无功功率的无功功率(过励过励) 从电网吸收滞后从电网吸收滞后 的无功功率的无功功率(欠励欠励) 从电

8、网吸收超前从电网吸收超前 的无功功率的无功功率(过励过励) 向电网发出超前向电网发出超前 的无功功率的无功功率(欠励欠励) 0(滞后滞后) Q0(滞后滞后) Q0(超前超前) 同步电动机没有自起动同步电动机没有自起动 转距转距。定子通入三相对称。定子通入三相对称 电流，在气隙内产生转速电流，在气隙内产生转速 为为ns的旋转磁场，转子通的旋转磁场，转子通 入直流励磁，产生入直流励磁，产生N、S极，极， 定子前后半周对转子磁极定子前后半周对转子磁极 的作用力相反，产生的平的作用力相反，产生的平 均转距为零，无法自起动。均转距为零，无法自起动。 A A X X B B C Y A A X X B B

9、 C Y Sa Na +A Z A A X X B B C Y A A X X B B C Y Sa Na +A Z A A X X B B C Y A A X X B B C Y Sa Na +A A A X X B B C Y A A X X B B C Y Sa Na A A X X B B C Y A A X X B B C Y Sa Na +A Z N S l 异步起动法异步起动法 l 辅助电动机拖动起动法辅助电动机拖动起动法 l 变频起动法变频起动法 采用感应电动机工作原理。在转子极靴采用感应电动机工作原理。在转子极靴 上加装起动绕组（发电机称为阻尼绕上加装起动绕组（发电机称为阻尼

10、绕 组），起动时，励磁绕组不能开路（以组），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），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），需串亦不能直接短路（对起动不利），需串 入阻值约为入阻值约为10倍的电阻。当异步起动使倍的电阻。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。流励磁，进入同步电机运行状态。 l 定义：一台不带机械负载的同步电动机，定义：一台不带机械负载的同步电动机， 专门用于发出（或者吸收）无功功率，以专门用于发出（或者吸收）无功功率，以 改善电网的功率因数。也称改善电网的功率因数。也称同步调相机同步调相机。 l 相量图：相量图： 0 E s XIj I 0 E s XIj U I U 过励：电容器过励：电容器 欠励：电感器欠励：电感器 结论结论：只要调节励磁电流的大小，就可：只要调节励磁电流的大小，就可 以灵活的调节无功功率的大小与性质。以灵活的调节无功功率的大小与性质。 l当电网负荷较大时，为了改善功率因素，同当电网负荷较大时，为了改善功率因素，同 步补偿机应过励运行。步补偿机应过