同步电动机与同步补偿机

1、2电机学教案，2008 by 重庆大学电气工程学院韩力 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3电机学教案，2008 by 重庆大学电气工程学院韩力 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

2、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。4电机学教案，2008 by 重庆大学电气工程学院韩力 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5电机学教案，2008 by 重庆大学电气工程学院韩力N定子合成磁场定子合成磁场N0S0主磁极

3、主磁极TensT1SN定子合成磁场定子合成磁场Te=0N0S0主磁极主磁极nsT1SN定子合成磁场定子合成磁场N0S0主磁极主磁极T2nsTe0EUIsXI j0EUIsXI j0EUIsXI j0 9000电动机0超前发电机运行判断正负的角以000同相位，与补偿机：，滞后于：，于：状态。其来功率同步电机UEUEUE6电机学教案，2008 by 重庆大学电气工程学院韩力XI jsaXIjRIUE0发电机惯例：发电机惯例：电动机惯例：电动机惯例：IIMsMaMXIjRIEU00EUIaRIM0EUMIsMXI jaMRIM同步电动机电压方程同步电动机电压方程M0EUa

4、RsXIIM7电机学教案，2008 by 重庆大学电气工程学院韩力aXIjRIUE0发电机惯例：发电机惯例：电动机惯例：电动机惯例：IIMsMaMXIjRIEU0qqddaXIjXIjRIUE0qqMddMaMXIjXIjRIEU0qqMddMIIII8电机学教案，2008 by 重庆大学电气工程学院韩力，023-651112299电机学教案，2008 by 重庆大学电气工程学院韩力，023-651112290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02sin112sin20dqdeXXUmXUEmP制动02sin112sin20dqsdssee

5、XXUmXUEmPT吸收电功率02sin112sin20MdqMdeXXUmXUEmP拖动02sin112sin20MdqsMdsseeXXUmXUEmPT10电机学教案，2008 by 重庆大学电气工程学院韩力率方程：功率方程：转矩方程：转矩方程：eCuaPpP12PpppPFee20TTTesFesseepppTPTPT022，其中：其中：11电机学教案，2008 by 重庆大学电气工程学院韩力电机：发电机：电动机：电动机：0sin*0*seXUEP*0saXIjRIUE0sin*0*seXUET0sin*0*MseXUEP*0*sa

6、XIjRIEU0sin*0*MseXUET*0*1eTTT，*2*0*TTTe，12电机学教案，2008 by 重庆大学电气工程学院韩力*2P前提：前提：UUN，IfIfN工作特性：工作特性：Tef(P2)IMf(P2)f(P2)cosf(P2)TeT0IMI013电机学教案，2008 by 重庆大学电气工程学院韩力fIfI”fIfIfI”f1.01.0O*2PMcos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，功率因数从超前变到滞后；数从超前变到滞后；l在同一负载下，调节励在同

7、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。14电机学教案，2008 by 重庆大学电气工程学院韩力MaeNXIjEURCPUU00，前提：CICEMMcossin0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)I0EsMXI jMIsMXI j 0EMM0EMIsMXI j U15电机学教案，2008 by 重庆大学电气工程学院韩力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IfIMOPe=0Pe0P”e Pe

8、cos M=1cos M=0.8cos (-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。16电机学教案，2008 by 重庆大学电气工程学院韩力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

9、吸收滞后的无功功率的无功功率(欠励欠励)从电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)18电机学教案，2008 by 重庆大学电气工程学院韩力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

10、距为零，无法自起动。均转距为零，无法自起动。A AX XB BCYA AX XB BCYSaNa+AZA AX XB BCYA AX XB BCYSaNa+AZA AX XB BCYA AX XB BCYSaNa+AA AX XB BCYA AX XB BCYSaNaA AX XB BCYA AX XB BCYSaNa+AZNS19电机学教案，2008 by 重庆大学电气工程学院韩力 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20电机学教案，2008 by 重庆大学电气工程学院韩力采用感应电动

11、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。21电机学教案，2008 by 重庆大学电气工程学院韩力/p>

12、922电机学教案，2008 by 重庆大学电气工程学院韩力 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：0EsXIjI0EsXIjUIU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。23电机学教案，2008 by 重庆大学电气工程学院韩力当电网负荷较大时，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。步补偿机应过励运行。l当电网负荷