第八章_三相同步电动机

1、第八章第八章 三相同步电动机三相同步电动机 8.1 同步电动机的结构和工作原理同步电动机的结构和工作原理8.2 同步电动机功率因数的调整同步电动机功率因数的调整8.3 同步电动机的启动方法同步电动机的启动方法8.4 同步补偿机同步补偿机小结小结8.1 同步电动机的结构和工作原理同步电动机的结构和工作原理同步电机主要由磁极和电枢两部分组成。可以做成磁极同步电机主要由磁极和电枢两部分组成。可以做成磁极固定、电枢旋转的同步电机（转枢式固定、电枢旋转的同步电机（转枢式)，这种形式在小容量同，这种形式在小容量同步电动机中得到某些应用。也可以做成电枢固定而磁极旋转步电动机中得到某些应用。也可以做成电枢固定

2、而磁极旋转的同步电机的同步电机(转极式转极式)。这种形式广泛应用于大、中型容量的。这种形式广泛应用于大、中型容量的同步电机中，并成为同步电机的通常结构形式。这种结构形同步电机中，并成为同步电机的通常结构形式。这种结构形式有下列特点：式有下列特点：下一页 返回8.1 同步电动机的结构和工作原理同步电动机的结构和工作原理(1)励磁电流比电枢电流小得多，励磁电压比电枢电压低得多，励磁电流比电枢电流小得多，励磁电压比电枢电压低得多，向转子输入励磁电流时，电刷与滑环负荷较小，工作较为可向转子输入励磁电流时，电刷与滑环负荷较小，工作较为可靠。靠。(2)同步电机容量较大，尤其是同步发电机，容量更大。电枢同步

3、电机容量较大，尤其是同步发电机，容量更大。电枢装在定子上，便于嵌线，加强绝缘，通风散热。强大的电流装在定子上，便于嵌线，加强绝缘，通风散热。强大的电流向负载输出时不经过电刷和滑环，可减少故障，保证供电的向负载输出时不经过电刷和滑环，可减少故障，保证供电的可靠性。可靠性。旋转磁极式，从转子运行的机械强度和固定转子绕组来旋转磁极式，从转子运行的机械强度和固定转子绕组来看，又可分为隐极式和凸极式，如看，又可分为隐极式和凸极式，如图图8-1所示。所示。上一页 下一页 返回8.1 同步电动机的结构和工作原理同步电动机的结构和工作原理8.1.1 同步电机的结构特点同步电机的结构特点图图8-2为同步电机的构

4、造原理图。通常三相同步电机的定为同步电机的构造原理图。通常三相同步电机的定子是电枢，与三相异步电动机定子绕组相似，转子装有磁极子是电枢，与三相异步电动机定子绕组相似，转子装有磁极和励磁绕组。当励磁绕组通入直流电后，转子立即建立恒定和励磁绕组。当励磁绕组通入直流电后，转子立即建立恒定磁场。当转子在外力拖动下旋转时，定子导体由于和转子旋磁场。当转子在外力拖动下旋转时，定子导体由于和转子旋转磁场有相对运动而产生交流电动势，此电动势的频率为转磁场有相对运动而产生交流电动势，此电动势的频率为f，即即 上一页 下一页 返回f=60pn8.1 同步电动机的结构和工作原理同步电动机的结构和工作原理当在定子绕组

5、内通过三相交流电，定子绕组内便产生一当在定子绕组内通过三相交流电，定子绕组内便产生一个旋转磁场，这时转子绕组仍通以直流电，则转子所建立的个旋转磁场，这时转子绕组仍通以直流电，则转子所建立的恒定磁场将在定子旋转磁场的带动下，沿定子磁场的方向，恒定磁场将在定子旋转磁场的带动下，沿定子磁场的方向，以定子旋转磁场的转速旋转，转子的转速由下式决定以定子旋转磁场的转速旋转，转子的转速由下式决定 上一页 下一页 返回60n=fp8.1 同步电动机的结构和工作原理同步电动机的结构和工作原理由上述两种情况可知，同步电机无论作为发电机使用，由上述两种情况可知，同步电机无论作为发电机使用，还是作为电动机使用还是作为

6、电动机使用,其转速与交流电频率之间将保持严格不其转速与交流电频率之间将保持严格不变的关系，这是同步电机的基本特点。在磁极对数确定的情变的关系，这是同步电机的基本特点。在磁极对数确定的情况下，电机的转速与交变电流的频率成正比。同步电机在恒况下，电机的转速与交变电流的频率成正比。同步电机在恒定频率下的转速称为同步转速。这是同步电机与异步电机的定频率下的转速称为同步转速。这是同步电机与异步电机的基本差别之一。基本差别之一。 上一页 下一页 返回8.1 同步电动机的结构和工作原理同步电动机的结构和工作原理8.1.2 同步电机的分类同步电机的分类同步电机按结构分，可分为旋转磁极式和旋转电枢式。同步电机按

7、结构分，可分为旋转磁极式和旋转电枢式。高压、大容量电机大多采用旋转磁极式。在旋转磁极式电机高压、大容量电机大多采用旋转磁极式。在旋转磁极式电机中，同步电机又分为隐极式和凸极式两种基本形式。从安装中，同步电机又分为隐极式和凸极式两种基本形式。从安装结构上可分为立式和卧式两种。结构上可分为立式和卧式两种。按防护型式分，有开启式、防护式和封闭式按防护型式分，有开启式、防护式和封闭式o按冷却方式分，有空气冷却、氢冷与水冷、混合冷却等。按冷却方式分，有空气冷却、氢冷与水冷、混合冷却等。按同步电机的用途分，有发电机、电动机和调相机。按同步电机的用途分，有发电机、电动机和调相机。按拖动发电机的原动机类型分，

8、可分为汽轮发电机、水轮发按拖动发电机的原动机类型分，可分为汽轮发电机、水轮发电机、柴油发电机、汽油发电机、风力发电机等。电机、柴油发电机、汽油发电机、风力发电机等。上一页 下一页 返回8.1 同步电动机的结构和工作原理同步电动机的结构和工作原理8.1.2.1 发电机发电机（1）汽轮发电机）汽轮发电机 以汽轮机或燃气轮机等高速动力机械作为以汽轮机或燃气轮机等高速动力机械作为原动机，拖动同步发电机而产生交流电的设备，称为汽轮发原动机，拖动同步发电机而产生交流电的设备，称为汽轮发电机。电机。 （2）水轮发电机）水轮发电机 它是以水轮机为原动机拖动同步电机而产它是以水轮机为原动机拖动同步电机而产生交流

9、电的设备。生交流电的设备。 （3）柴油发电机）柴油发电机 它是用柴它是用柴(汽汽)油机作为原动机拖动同步电机油机作为原动机拖动同步电机而发电的设备。其发电成本较高，一般只是作为备用发电机而发电的设备。其发电成本较高，一般只是作为备用发电机组或无电网的边远地区，或临时移动电源。组或无电网的边远地区，或临时移动电源。 （4）中频发电机）中频发电机 中频发电机的频率范围从中频发电机的频率范围从400Hz到到20000 Hz，功率从，功率从2kW到到1000KW，电压有，电压有115V、230V、375V、750V及及1500V等，转速一般为等，转速一般为3000rmin。 上一页 下一页 返回8.1

10、 同步电动机的结构和工作原理同步电动机的结构和工作原理8.1.2.2 电动机电动机从电网吸收电能转变为其他机械动力的同步电机，称为从电网吸收电能转变为其他机械动力的同步电机，称为同步电动机。同步电动机的功率因数，可通过调节励磁电流同步电动机。同步电动机的功率因数，可通过调节励磁电流进行调节。它不但可把功率因数调节到进行调节。它不但可把功率因数调节到1，还可以调节到超前，还可以调节到超前，对改善电网的功率因数有重要意义。同步电动机转速为恒定对改善电网的功率因数有重要意义。同步电动机转速为恒定值，不受负载变动的影响。功率范围一般在值，不受负载变动的影响。功率范围一般在250KW到到1万万KW以上，

11、电压有以上，电压有3kV、6kV和和10kV几种，转速范围从几种，转速范围从100rmin到到3 000 rmin。一般用于不调速。一般用于不调速(或恒速或恒速)机械。机械。TD表示同表示同步电动机，步电动机，TDL表示立式同步电动机。表示立式同步电动机。 8.1.2.3 调相机调相机(同步同步补偿机补偿机) 上一页 下一页 返回8.1 同步电动机的结构和工作原理同步电动机的结构和工作原理同步电动机可以通过调节励磁电流专门改善电网功率因同步电动机可以通过调节励磁电流专门改善电网功率因数，这种电机又称同步调相机。数，这种电机又称同步调相机。同步调相机的功率范围约为同步调相机的功率范围约为5000

12、60000 kVA，电压为，电压为6.6 kV、11KV等。一般用于电网中，等。一般用于电网中，TT表示同步调相机。表示同步调相机。上一页 下一页 返回8.1 同步电动机的结构和工作原理同步电动机的结构和工作原理8.1.3 三相同步电机的工作原理三相同步电机的工作原理一般同步电机的定子和异步电机的定子相同，在定子铁一般同步电机的定子和异步电机的定子相同，在定子铁心内圆上分布一定数量的槽，在槽中嵌放三相对称绕组。对心内圆上分布一定数量的槽，在槽中嵌放三相对称绕组。对于发电机，定子又叫电枢。同步电机的转子，主要是由磁极于发电机，定子又叫电枢。同步电机的转子，主要是由磁极和励磁绕组构成，励磁绕组是靠

13、外接直流电源供给励磁电流和励磁绕组构成，励磁绕组是靠外接直流电源供给励磁电流的。的。同步发电机和同步电动机的工作原理分述如下。同步发电机和同步电动机的工作原理分述如下。 上一页 下一页 返回8.1 同步电动机的结构和工作原理同步电动机的结构和工作原理8.1.3.1同步发电机的工作原理同步发电机的工作原理(1)同步发电机的能量转换同步发电机的能量转换 (2)转子旋转磁场的形成转子旋转磁场的形成 (3)三相交变电动势的产生三相交变电动势的产生(4)三相感应电动势的频率三相感应电动势的频率上一页 下一页 返回8.1 同步电动机的结构和工作原理同步电动机的结构和工作原理8.1.3.2同步电动机的工作原

14、理同步电动机的工作原理 (1)同步电动机的能量转换同步电动机的能量转换 三相同步电动机工作时，定子的三相对称绕组接人三相对三相同步电动机工作时，定子的三相对称绕组接人三相对称交流电源，在定子铁心中便建立旋转磁场。转子绕组中通称交流电源，在定子铁心中便建立旋转磁场。转子绕组中通人直流电，转子铁心中便产生转子磁场。这两磁场相互作用，人直流电，转子铁心中便产生转子磁场。这两磁场相互作用，转子将在定子磁场的带动下，沿定子旋转磁场的转向，以旋转子将在定子磁场的带动下，沿定子旋转磁场的转向，以旋转磁场的转速旋转，输出转矩带动工作机构工作，实现电能转磁场的转速旋转，输出转矩带动工作机构工作，实现电能向机械能

15、的转换。向机械能的转换。图图8-3所示为同步电机两磁场相互作用示意所示为同步电机两磁场相互作用示意图。图。 上一页 下一页 返回8.1 同步电动机的结构和工作原理同步电动机的结构和工作原理(2)同步电动机同步电动机“同步同步”的含义的含义同步电动机是一种定子绕组用三相交流电励磁以建立旋同步电动机是一种定子绕组用三相交流电励磁以建立旋转磁场，转子绕组用直流电流励磁以建立转子磁场，这样双转磁场，转子绕组用直流电流励磁以建立转子磁场，这样双边励磁的交流电动机。其工作实质是定子的旋转磁场以磁拉边励磁的交流电动机。其工作实质是定子的旋转磁场以磁拉力拖着转子磁场一同旋转。它们之间没有相对运动，所以称力拖着

16、转子磁场一同旋转。它们之间没有相对运动，所以称“同步同步”(相对异步而言相对异步而言)。上一页 下一页 返回8.1 同步电动机的结构和工作原理同步电动机的结构和工作原理(3)同步电动机旋转过程同步电动机旋转过程当三相交流电通过定子绕组时产生旋转磁场，转子绕组当三相交流电通过定子绕组时产生旋转磁场，转子绕组中通入直流电，产生极性固定的磁极，磁极的对数与旋转磁中通入直流电，产生极性固定的磁极，磁极的对数与旋转磁场的磁极对数相等。当转子上的场的磁极对数相等。当转子上的N极与旋转磁场的极与旋转磁场的S极对齐时，极对齐时，转子的转子的S极与旋转磁场的极与旋转磁场的N极也对齐，异性磁极相互吸引，转极也对齐

17、，异性磁极相互吸引，转子就随着旋转磁场转动了。理想空载时，如子就随着旋转磁场转动了。理想空载时，如图图8-4(a)所示。所示。 上一页返回8.2同步电动机功率因数的调整同步电动机功率因数的调整 同步电动机功率因数的调整。取决于同步电动机的运行同步电动机功率因数的调整。取决于同步电动机的运行特性。同步电动机的运行特性一般从两个方面进行分析：一特性。同步电动机的运行特性一般从两个方面进行分析：一是在励磁电流不变的条件下，输出有功功率变化时，电磁功是在励磁电流不变的条件下，输出有功功率变化时，电磁功率与功率角之间的变化关系率与功率角之间的变化关系功角特性；二是在输出有功功功角特性；二是在输出有功功率

18、不变时，改变励磁电流的大小，电枢电流及功率因数的变率不变时，改变励磁电流的大小，电枢电流及功率因数的变化规律化规律V形曲线。形曲线。 下一页 返回8.2同步电动机功率因数的调整同步电动机功率因数的调整 8.2.1功角特性一般情况下，同步电动机的功角特性一般情况下，同步电动机的功率关系为功率关系为 上一页 下一页 返回CuMpPP1pppPpFeM28.2同步电动机功率因数的调整同步电动机功率因数的调整 同步电动机负载变化时，会使电磁转矩变化，但不会引同步电动机负载变化时，会使电磁转矩变化，但不会引起转速变化。所以，同步电动机电磁功率起转速变化。所以，同步电动机电磁功率PM与相应的电磁转与相应的

19、电磁转矩矩M随负载而变化的关系，不能用与转速的关系来描述，而随负载而变化的关系，不能用与转速的关系来描述，而用功角特性来描述。功角特性即同步电动机的电磁功率用功角特性来描述。功角特性即同步电动机的电磁功率PM与与功率角功率角0之间的关系。之间的关系。由于隐极式同步电动机为凸极式同步电动机的特例，所由于隐极式同步电动机为凸极式同步电动机的特例，所以，我们以凸极式同步电动机为研究对象。见以，我们以凸极式同步电动机为研究对象。见图图8-5。 上一页 下一页 返回8.2同步电动机功率因数的调整同步电动机功率因数的调整 8.2.2 工作特性工作特性 由转矩方程可知，由转矩方程可知， ，当输出功率，当输出

20、功率P2=0时，时，T=T0，随着输出功率的增加，为了克服负载转矩，电磁转矩，随着输出功率的增加，为了克服负载转矩，电磁转矩将成正比增大，电枢电流也将随之增大。因此，将成正比增大，电枢电流也将随之增大。因此，T=f(P2)是一是一直线。直线。I=f(P2)也近似为一条直线。所以，在电网电压也近似为一条直线。所以，在电网电压U=常数，常数，励磁电流励磁电流If=常数时，电磁转矩常数时，电磁转矩T、电枢电流、电枢电流I、效率、效率、功率、功率因数因数COS与输出功率与输出功率P2之间的关系，即之间的关系，即T、I、COS=f(P2)，称为工作特性。如，称为工作特性。如图图8-8所示。其中，同步电动

21、所示。其中，同步电动机的效率特性和一般电动机相同。同步电动机在不同励磁下机的效率特性和一般电动机相同。同步电动机在不同励磁下功率因数特性如功率因数特性如图图8-9所示所示 上一页 下一页 返回22oo0T=T +T =+TP8.2同步电动机功率因数的调整同步电动机功率因数的调整 8.2.3 V形曲线形曲线 同步电动机的同步电动机的V形曲线是指当电网电压和频率都为额定形曲线是指当电网电压和频率都为额定值时，在某一恒定负载下。改变励磁电流，引起电枢电流的值时，在某一恒定负载下。改变励磁电流，引起电枢电流的变化，将电枢电流与励磁电流的关系，即变化，将电枢电流与励磁电流的关系，即I=f(If)画成曲线

22、，其画成曲线，其形状为形状为“V”形，故称为形，故称为V形曲线。形曲线。分析电枢电流分析电枢电流I与励磁电流与励磁电流If的关系时，假设，忽略定子的关系时，假设，忽略定子绕组电阻，即不计定子铜耗；忽略改变励磁电流时铁耗和附绕组电阻，即不计定子铜耗；忽略改变励磁电流时铁耗和附加损耗的变化，忽略凸极效应。加损耗的变化，忽略凸极效应。上一页返回8.3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本身是没有起动转矩的，所以通电以后，转同步电动机本身是没有起动转矩的，所以通电以后，转子不能自行起动。为了说明这一问题，我们来看子不能自行起动。为了说明这一问题，我们来看8-11图。图。定子通入三相电流后

23、，产生定子旋转磁场，旋转方向如定子通入三相电流后，产生定子旋转磁场，旋转方向如图图8-11所示，在图所示，在图8-11（a）所示的瞬间，定子磁场顺时针转，）所示的瞬间，定子磁场顺时针转，由于异性磁极相吸引，旋转磁场对转子有一个转矩，欲把转由于异性磁极相吸引，旋转磁场对转子有一个转矩，欲把转子拖转。但是由于转子惯性很大，转子不能立即以同步转速子拖转。但是由于转子惯性很大，转子不能立即以同步转速旋转。旋转磁场转速却很快，当定子旋转磁场转过旋转。旋转磁场转速却很快，当定子旋转磁场转过180电角电角度时度时(即定子电流经过半个周期即定子电流经过半个周期)，定子旋转磁场的位置变为，定子旋转磁场的位置变为

24、图图8-11(b)所示。所示。 下一页 返回8.3同步电动机的起动方法同步电动机的起动方法当用外力将转子以一定的转速沿定子旋转磁场方向旋转当用外力将转子以一定的转速沿定子旋转磁场方向旋转时，再给定子绕组通以三相交流电，则转子所受交变转矩的时，再给定子绕组通以三相交流电，则转子所受交变转矩的频率将降为频率将降为f2=sfl，当，当s越来越小时，所受交变作用力的次数越越来越小时，所受交变作用力的次数越来越少，当来越少，当s=0时，就受到了恒定恒方向的作用力了，转子就时，就受到了恒定恒方向的作用力了，转子就达到了同步转速。达到了同步转速。 上一页 下一页 返回8.3同步电动机的起动方法同步电动机的起

25、动方法8.3.1异步起动法异步起动法8.3.1.1异步起动法结构及起动过程异步起动法结构及起动过程在设计和制造同步电动机时，在转子磁极的圆周表面上在设计和制造同步电动机时，在转子磁极的圆周表面上加装一套阻尼绕组作为起动绕组。加装一套阻尼绕组作为起动绕组。绕组的形式与笼型异步电动机一样，在转子磁极表面的绕组的形式与笼型异步电动机一样，在转子磁极表面的槽内嵌入铜条，两端用端环把铜条短接，构成笼型起动绕组，槽内嵌入铜条，两端用端环把铜条短接，构成笼型起动绕组，如如图图8-12所示。这种在转子上所示。这种在转子上_加笼型起动绕组的方法称为异加笼型起动绕组的方法称为异步起动法。步起动法。上一页 下一页

26、返回8.3同步电动机的起动方法同步电动机的起动方法在起动前，先将励磁绕组经过电阻在起动前，先将励磁绕组经过电阻RM=10rf(附加电阻附加电阻RM，励磁绕组电阻励磁绕组电阻rf)短接，如短接，如图图8-13所示。这样可防止刚开始转所示。这样可防止刚开始转动时，励磁绕组切割磁力线而产生很大的电动势，从而避免动时，励磁绕组切割磁力线而产生很大的电动势，从而避免对人或设备造成危害。对人或设备造成危害。然后，接通三相电源，定子与笼型起动绕组组成一台异然后，接通三相电源，定子与笼型起动绕组组成一台异步电动机，靠这种转矩使转子加速。步电动机，靠这种转矩使转子加速。当转速增至空载转速时，即达到所说的亚同步速

27、，就可当转速增至空载转速时，即达到所说的亚同步速，就可给转子磁极通入励磁电流。旋转磁场对转子磁场作用力矩的给转子磁极通入励磁电流。旋转磁场对转子磁场作用力矩的频率很小，方向几乎不变。这时靠同步速度的旋转磁场就可频率很小，方向几乎不变。这时靠同步速度的旋转磁场就可以把转子拉到同步转速。以把转子拉到同步转速。 上一页 下一页 返回8.3同步电动机的起动方法同步电动机的起动方法转子达到同步转速后，转子笼型导条与旋转磁场之间没转子达到同步转速后，转子笼型导条与旋转磁场之间没有相对转速，转子起动绕组中也就没有感应电流了，此时起有相对转速，转子起动绕组中也就没有感应电流了，此时起动绕组就完成了起动任务。另

28、外，如果电动机容量较大，起动绕组就完成了起动任务。另外，如果电动机容量较大，起动时定子绕组中的电流会很大，为了限制起动电流，应该采动时定子绕组中的电流会很大，为了限制起动电流，应该采用恰当的起动方法，如降压起动法等。用恰当的起动方法，如降压起动法等。8.3.1.2 异步起动原理异步起动原理装有起动绕组的同步电动机转子结构如装有起动绕组的同步电动机转子结构如图图8-12所示。起所示。起动绕组在起动时产生异步转矩，此转矩在起动过程中起主要动绕组在起动时产生异步转矩，此转矩在起动过程中起主要作用。作用。 上一页 下一页 返回8.3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在异步起动过程中，作

29、用在转子上的转矩有同步电动机在异步起动过程中，作用在转子上的转矩有四种，一是励磁绕组产生的单轴转矩；二是起动绕组产生的四种，一是励磁绕组产生的单轴转矩；二是起动绕组产生的异步转矩；三是磁阻转矩；四是励磁绕组励磁后产生的同步异步转矩；三是磁阻转矩；四是励磁绕组励磁后产生的同步转矩。转矩。单轴转矩是同步电动机在异步状态下由励磁绕组中流过单轴转矩是同步电动机在异步状态下由励磁绕组中流过感应电流与气隙磁场相互作用产生的。由于励磁绕组相当于感应电流与气隙磁场相互作用产生的。由于励磁绕组相当于一个单相绕组，故由此而产生的转矩称为单轴转矩。这是因一个单相绕组，故由此而产生的转矩称为单轴转矩。这是因为同步电动

30、机作异步起动时，不允许将励磁绕组开路。若开为同步电动机作异步起动时，不允许将励磁绕组开路。若开路，在刚起动时，气隙磁场与转子之间的转速很大，励磁绕路，在刚起动时，气隙磁场与转子之间的转速很大，励磁绕组的匝数又很多，将在两端产生很高电压，很可能破坏绕组组的匝数又很多，将在两端产生很高电压，很可能破坏绕组的绝缘，并危及人身安全。的绝缘，并危及人身安全。 上一页 下一页 返回8.3同步电动机的起动方法同步电动机的起动方法但若将励磁绕组直接短路，则在励磁绕组中感应出很大但若将励磁绕组直接短路，则在励磁绕组中感应出很大的电流，这个电流与气隙磁场作用将产生较大的单轴转矩，的电流，这个电流与气隙磁场作用将产

31、生较大的单轴转矩，其特点是在略大于半同步速时产生较大的负转矩，使电动机其特点是在略大于半同步速时产生较大的负转矩，使电动机合成转矩曲线发生明显的下凹，可能把同步电动机卡在此速合成转矩曲线发生明显的下凹，可能把同步电动机卡在此速度下不能继续升速。单轴转矩对同步电动机的影响如度下不能继续升速。单轴转矩对同步电动机的影响如图图8-14所示。所示。 在起动过程中，可将同步电动机看成是一个具有三相定在起动过程中，可将同步电动机看成是一个具有三相定子绕组和单相转子绕组的感应电动机。转子绕组产生频率为子绕组和单相转子绕组的感应电动机。转子绕组产生频率为sf1的脉振电流，这个脉振电流与定子三相旋转磁场相互作用

32、的脉振电流，这个脉振电流与定子三相旋转磁场相互作用而产生转矩，这个转矩也是随频率而产生转矩，这个转矩也是随频率sf1变化的。它与笼型绕组变化的。它与笼型绕组的起动转矩合成时，在的起动转矩合成时，在1/2同步转速附近变小，出现最小转矩，同步转速附近变小，出现最小转矩，即所谓单轴转矩效应。即所谓单轴转矩效应。 上一页 下一页 返回8.3同步电动机的起动方法同步电动机的起动方法8.3.2辅助起动法辅助起动法如果同步电动机中没有设起动绕组，可以用辅助起动法如果同步电动机中没有设起动绕组，可以用辅助起动法解决起动问题。就是用一台异步电动机或其它动力机械解决起动问题。就是用一台异步电动机或其它动力机械(如

33、柴如柴油机等油机等)，把转子加速到接近同步转速时脱开，再通人定子电，把转子加速到接近同步转速时脱开，再通人定子电流及励磁电流，就可以以使电动机进入同步运行。流及励磁电流，就可以以使电动机进入同步运行。具本做法是辅助电动机通常采用和同步电动机相同磁极具本做法是辅助电动机通常采用和同步电动机相同磁极对数的异步电动机，且容量为主机容量的对数的异步电动机，且容量为主机容量的515。起动时，。起动时，先由辅助电动机将主机拖到接近同步转速，再用自同步法将先由辅助电动机将主机拖到接近同步转速，再用自同步法将其投入电网，然后切断辅助电动机电源。其投入电网，然后切断辅助电动机电源。上一页 下一页 返回8.3同步

34、电动机的起动方法同步电动机的起动方法辅助电动机也可以采用比同步电动机少一对磁极的异步辅助电动机也可以采用比同步电动机少一对磁极的异步电动机。异步机起动后，异步电动机的同步转速高于主机的电动机。异步机起动后，异步电动机的同步转速高于主机的同步转速。待将主机拖到高于主机同步转速后，再切断辅助同步转速。待将主机拖到高于主机同步转速后，再切断辅助电动机电源，使转速下降，当转速降到等于主机同步转速时，电动机电源，使转速下降，当转速降到等于主机同步转速时，立即将主机投入电网。这样可得到较大的整步转矩。立即将主机投入电网。这样可得到较大的整步转矩。另外，还可以用和主机同轴的直流励磁机兼作辅助电动另外，还可以

35、用和主机同轴的直流励磁机兼作辅助电动机，即把直流励磁机先当直流电动机使用，将同步电动机拖机，即把直流励磁机先当直流电动机使用，将同步电动机拖到接近同步转速，用自同步法将其投入电网后，再断开直流到接近同步转速，用自同步法将其投入电网后，再断开直流电源，当然，在起动过程中，主机励磁电流要由直流电网供电源，当然，在起动过程中，主机励磁电流要由直流电网供电。电。 上一页 下一页 返回8.3同步电动机的起动方法同步电动机的起动方法8.3.3调频起动法调频起动法调频起动法需要一个能够把电源频率从零逐步调节到额调频起动法需要一个能够把电源频率从零逐步调节到额定频率的变频电源。这样，可把旋转磁场的转速从零调到

36、额定频率的变频电源。这样，可把旋转磁场的转速从零调到额定同步转速。在起动的整个过程中，转子的转速始终与定子定同步转速。在起动的整个过程中，转子的转速始终与定子旋转磁场的转速同步。此法的主要不足是需要一个变频电源，旋转磁场的转速同步。此法的主要不足是需要一个变频电源，并且励磁机不能和主机同轴，因为一开始就需要对励磁绕组并且励磁机不能和主机同轴，因为一开始就需要对励磁绕组通入所需要的励磁电流，如果同轴，励磁机在最初转速很低通入所需要的励磁电流，如果同轴，励磁机在最初转速很低时，无法产生所需要的励磁电压。时，无法产生所需要的励磁电压。上一页返回8.4 同步补偿机同步补偿机通常所说的电机通常所说的电机

37、(发电机和电动机发电机和电动机)，仅指有功功率而言，仅指有功功率而言，发电机向电网输出有功功率，电动机从电网吸收有功功率。发电机向电网输出有功功率，电动机从电网吸收有功功率。前面已讲过，同步电动机可用来专门提供无功功率，特别是前面已讲过，同步电动机可用来专门提供无功功率，特别是感性无功功率，以提高电网的功率因数。这种专供无功功率感性无功功率，以提高电网的功率因数。这种专供无功功率的同步电动机称为同步调相机或同步补偿机。提高电网的功的同步电动机称为同步调相机或同步补偿机。提高电网的功率因数，既可以提高发电设备的利用率和效率，也能显著提率因数，既可以提高发电设备的利用率和效率，也能显著提高电力系统

38、的经济性与供电质量，具有重大的实际经济意义。高电力系统的经济性与供电质量，具有重大的实际经济意义。在电网的受电端接上一些同步补偿机，是提高电网的功率因在电网的受电端接上一些同步补偿机，是提高电网的功率因数的重要方法之一。数的重要方法之一。下一页 返回8.4 同步补偿机同步补偿机同步补偿机实际上是一台在空载运行下的同步电动机。同步补偿机实际上是一台在空载运行下的同步电动机。它从电网吸收的有功功率仅供给电机本身的损耗，因此同步它从电网吸收的有功功率仅供给电机本身的损耗，因此同步补偿机总是在接近零电磁功率和零功率因数的情况下运行。补偿机总是在接近零电磁功率和零功率因数的情况下运行。忽略调相机的全部损

39、耗，则电枢电流全是无功分量，其忽略调相机的全部损耗，则电枢电流全是无功分量，其电动势方程为电动势方程为 上一页 下一页 返回0t=+j XUEI8.4 同步补偿机同步补偿机根据上式可画出过励和欠励时同步补偿机的相量图，如根据上式可画出过励和欠励时同步补偿机的相量图，如图图8-17所示。所示。同步补偿机的额定容量是指它在过励时视在功率，这时同步补偿机的额定容量是指它在过励时视在功率，这时的励磁电流称为额定励磁电流。考虑到稳定等因素，欠励时的励磁电流称为额定励磁电流。考虑到稳定等因素，欠励时的容量约为过励时额定容量的的容量约为过励时额定容量的50%65%。同步补偿机一般。同步补偿机一般采用凸极式结构。由于转轴上不带机械负载，在机械结构上采用凸极式结构。由于转轴上不带机械负载，在机械结构上要求较低，转轴较细。起动方法与同步电动机相同。要求较低，转轴较细。起动方法与同步电动机相同。上一页返回小结小结同步