第八章同步电机(新2)

第八章同步电机第一节同步发电机概述第二节同步发电机的电枢反应第三节同步发电机的并网运行第四节同步电动机第五节同步电机的励磁第八章同步电机同步电机和异步电动机同属于交流电机，同步电机与异步电机的区别是同步电机的转子转速n与电网频率f之间具有固定不变的关系，而异步电机的转子转速n＜n1。同步电机具有可逆性，同步电机按其运行方式分为：同步发电机：把机械能转化为电能。同步电动机：把电能转化为机械能。第一节同步发电机概述按磁极形状分类隐极式：转子圆柱形，气隙均匀。凸极式：转子有明显凸出的磁极，气隙不均匀。按原动机不同分类汽轮发电机：由汽轮机提供动力。水轮发电机：由水轮机提供动力。柴油发电机：由柴油机提供动力。空气冷却：空气自然循环或风扇吹风强迫冷却。氢气冷却：氢气与空气混合后有爆炸危险，需密封系统。水冷：水通过冷凝器及进、出水管循环。按冷却介质分类一、同步发电机的基本类型按冷却方式分类外冷：冷却介质在发电机外部循环。内冷：冷却介质在发电机内部循环。二、同步发电机的基本结构同步发电机由定子和转子两个基本部分组成。①定子：包括定子铁心、定子绕组、机座、端盖等。②转子：包括转子铁心、励磁绕组（转子绕组）、滑环、风扇等。同步电机（卧式）的结构定子也常称为电枢，就是产生感应电动势的部分。2)、励磁绕组：用扁铜线绕成同心式线圈，嵌放在大齿两侧的转子槽中，并用非磁性硬铝槽楔压紧。1)、转子铁心：一般用整块的导磁性好的高强度合金钢锻成，转子表面约2/3部分铣有轴向凹槽，用于嵌放励磁绕组，不铣槽的约1/3部分形成大齿，即磁极。隐极式转子：包括转子铁心、励磁绕组、护环、风扇等。隐极式同步发电机示意图定子铁芯定子绕组励磁绕组转子铁芯磁极1、隐极式同步发电机结构2、凸极同步发电机结构（卧式或立式）卧式：冲击式水轮机拖动的同步发电机。立式：低速、大容量水轮发电机。凸极式转子：包括转子铁心、转轴、励磁绕组、阻尼绕组等。阻尼绕组：由插入磁极极靴槽中的铜条和两端的端环焊成一个闭合绕组。在发电机不对称运行时，起削弱负序旋转磁场、抑制转子机械振荡的作用。转子铁心：磁极与磁轭采用T形连接构成，磁轭固定在转轴上。转子铁芯凸形磁极励磁绕组磁轭

1、主磁极和三相电动势的产生

定子上装有三相对称绕组，绕组互差120°电角度。

转子上安放直流励磁绕组。三、同步发电机的工作原理+-集电环电刷ACB设转子逆时针旋转n紫色为流入红色为流出（1）产生电动势的过程：同步发电机被原动机拖动以同步转速旋转，转子励磁绕组通入直流励磁电流时，转子将产生主极磁动势及相应的主极磁通（包括在气隙中以同步转速旋转的主磁通和漏磁通）。主磁通通过气隙与定子绕组交链，在定子绕组中感应出三相交流电动势。若定子绕组带有负载，发电机将输出电功率。

转子磁通主磁通φ0：通过主磁路与励磁绕组和电枢绕组都匝链，是进行能量转换的磁通部分。漏磁通：只与励磁绕组匝链的磁通部分。不与电枢绕组都匝链。主磁路包括气隙、电枢齿、电枢轭、磁极极身和转子轭五部分。当f=50Hz时，n

=3000/p。汽轮发电机：p＝1――n=3000r/min；水轮发电机：例p＝30――n=100r/min。同步电机的转速与电网频率有严格不变关系，即当电网频率一定时，电机转速不变。（4）电动势的频率若转子每分钟转速为n，电动势频率为

当磁极对数为1，转子旋转一周，电动势交变一次；当磁极对数为p，转子旋转一周，电动势交变p次；（3）电动势的大小三相定子绕组对称，因此三相电动势大小相等，相位互差120°电角度。

设

Em为每相电动势幅值，A相初相角为0°，则：（2）电动势的波形若主磁场的气隙磁通密度B沿圆周按正弦规律分布，则定子绕组感应电动势随时间按正弦规律变化：式中Em为电动势幅值。ACB2、同步发电机的空载运行及其特性

空载运行：同步发电机被原动机拖动以同步转速旋转，励磁绕组通入直流励磁电流，电枢绕组开路或电枢电流为零的情况。设转子逆时针旋转n紫色为流入红色为流出每相定子绕组空载电动势的有效值1、空载时的电磁关系式中：N—定子每相绕组串联的匝数；

KW

—绕组系数，由定子绕组中导体分布情况决定的常数，KW<1;

Φ0—每极主磁通的磁通量(Wb)，空载电动势滞后于磁通量90°；

f—电动势的频率。在额定转速n下，空载电动势E0与励磁电流IL之间的关系曲线E0=f(

IL)，称为同步电机的空载特性。2、空载特性0

E0=f(

IL)E0

IL空载特性

IL0

Ue空载特性E0=f(IL)与转子铁芯的磁化曲线Φ0=f(

FL)相似。0Φ0

FL

磁化曲线Φ0=f(FL)为转子铁芯剩磁所产生的电动势。第二节同步发电机的电枢反应一、电枢反应的概念同步发电机空载时，只有直流励磁电流IL产生的主磁场以转速n旋转，电枢中产生空载电动势E0，若电枢三相绕组接有负载时，三相绕组中便有对称三相电流通过，电枢绕组就产生了旋转磁场，称为电枢磁场。电枢磁场的转速为电枢磁场转速等于主磁场转速，且其旋转方向与电枢电流相序排列方向一致，即与主磁场的旋转方向一致，即同步。ACBn电枢反应：

电枢磁场的存在，将使发电机空载时的转子主磁场的大小及分布发生变化，这种电枢磁场对转子主磁场的影响称为电枢反应。发电机带负载时的电磁关系：励磁电流电枢电流可见，发电机带负载时运行时，气隙中实际磁场的是转子主磁场和电枢磁场共同形成的合成磁场。电枢反应的性质取决于发电机负载电流的性质。内功率因数角：同步发电机空载电动势与输出电流（即电枢电流）之间的相位差定义为内功率因数角。①同步发电机内部存在两个磁场，即电枢磁场与转子主磁场；②电枢磁场与主磁场的是以相同方向、相同速度旋转，它们相对静止，所以同步；③电枢绕组和励磁绕组气隙中的实际磁场是由转子主磁场与电枢磁场共同形成的合成磁场。结论：同步发电机带载运行时，④电枢反应的性质取决于发电机负载电流的性质。二、不同负载时的电枢反应(a)轴线定义直轴（纵轴）：主磁极轴线称直轴，以符号d表示。交轴（横轴）：N、S极之间的中性线称为交轴，以符号q表示。AXSNd轴q

轴n设转子逆时针旋转

设电流尾进首出为正(1)电枢电流与空载电动势同相时(ψ=0°)(a)磁通相量图(b)相量图紫色为流入红色为流出AXSNd轴q

轴n设转子逆时针旋转d轴q

轴由第六章变压器已知空载电动势滞后于主磁通90°。

从图可以看出，电枢磁通与转子磁通相叠加后才是气隙中的合成磁通，显然，由于交轴电枢存在，将是合成磁通的轴线位置产生一定的位移（扭磁），幅值发生一定的变化，即产生交轴电枢反应。(2)电枢电流滞后空载电动势90°时(ψ=90°)

(b)相量图d轴q

轴紫色为流入红色为流出设电流尾进首出为正设转子逆时针旋转AXSNd轴q

轴n(a)磁通相量图

从图可以看出，电枢磁通与转子磁通相叠加后才是气隙中的合成磁通，显然，当ψ=90°时，电枢磁通与主磁极轴线（即直轴）重合，并且产生去磁作用，即产生去磁电枢反应。此时的电枢磁通就称为直轴去磁电枢磁通。(3)电枢电流超前空载电动势90°时(ψ=－90°)

(b)相量图d轴q

轴紫色为流入红色为流出设电流尾进首出为正设转子逆时针旋转AXSNd轴q

轴n(a)磁通相量图

从图可以看出，电枢磁通与转子磁通相叠加后才是气隙中的合成磁通，显然，当ψ=-90°时，电枢磁通也与主磁极轴线（即直轴）重合，但是产生增磁作用，即产生增磁电枢反应。此时的电枢磁通就称为直轴增磁电枢磁通。d轴q

轴(4)一般情况下（ψ=任意角度）的电枢反应将分解为两个分量，可以理解为将电枢磁通分解成作用在直轴磁路的磁通和作用在交轴磁路的磁通。①电枢电流滞后励磁电动势一个锐角ψ(0°＜ψ＜90°)，此时，可以利用叠加原理，将分解为两个分量：(4)一般情况下（ψ=任意角度）的电枢反应d轴q

轴②电枢电流超前空载电动势一个锐角ψ(0°>ψ>-90°)。

与①同理，将分解为两个分量：将分解为两个分量，可以理解为将电枢磁通分解成作用在直轴磁路的磁通和作用在交轴磁路的磁通。小结：(2)同步发电机带载时产生电枢反应，电枢反应的性质与空载电动势

和电枢电流的夹角ψ

(即内功率因数角)有关。(3)电枢反应的性质有交磁、去磁、增磁三种。(4)交轴电枢反应是实现机械能到电能转换的关键。因为只有交轴电枢反应才产生制动性质的电磁转矩，原动机必须克服制动电磁转矩做功，从而将机械能转变成电能。(1)同步发电机空载时，电枢电流=0，不存在电枢反应，从而也没有转子到定子的能量转递。

(1)ψ＝0°时，为交轴电枢反应，其作用是使气隙磁场轴线从空载时的直轴处逆转向后移了一个锐角θ，主磁场超前气隙磁场，主极上受到制动性质的电磁转矩，使发电机转速降低，影响发电机有功功率的输出。为维持发电机的转速不变，电动势的频率不变，必须增加原动机的动力。ψ＝0°、90°和-90°时电枢反应的性质、作用和对电机功率传递的影响？

(2)ψ＝90°时，为直轴去磁电枢反应，其作用是使气隙磁场削弱，发电机端电压下降，影响发电机无功功率的输出。为维持发电机端电压不变，必须增加转子励磁电流。

(3)ψ＝-90°时，为直轴增磁电枢反应，其作用是使气隙磁场增强，发电机端电压上升，影响发电机无功功率的输出。为维持发电机端电压不变，必须减小转子励磁电流。

同步发电机单机运行时，为维持其转速不变，确保电动势的频率恒定，必须随着有功负载的变化调节原动机的输入功率。为维持发电机端电压不变，可必须随着无功功率的变化调节转子的励磁电流。总结：三、隐极同步发电机的电压方程、相量图和等效电路不考虑饱和（磁路线性，可应用叠加原理）1、电压方程一相的等效电路滞后于90°电角度∴∵不计饱和在相位上，和同步旋转，滞后于90°电角度，滞后于90°电角度，若不计定子铁耗,与同相位，则将滞后于90°电角度。2、相量图和等效电路等效电路相量图~3、简化等效电路和相量图通常，则：简化等效电路简化相量图4、同步发电机的输出功率与θ角的关系电流有功分量为：电流无功分量为：有功功率为：无功功率为：为相电压与相电流的相位差（负载的功率因数角），由负载参数决定

由上式可见，输出功率不仅与U和E0有关，而且与角有关，故称为功率角，简称功角。功率角θ越大，则磁场所产生的切向力及电磁转矩和电磁功率也越大。忽略定子绕组电阻的功率损耗后，输出功率近似等于转子传递到定子的电磁功率。功率角的双重物理意义

空载电动势由主磁通感应产生，电枢端电压由电枢合成磁通感应产生，因此功率角θ既是空载电动势和电枢端电压的时间相位差，也是主磁通与电枢合成磁通的空间电角度。1、外特性（即n=ne，IL=常数，=常数时，U=f(I)曲线）同步发电机的外特性四、外特性和调整特性同步发电机在额定转速下，保持励磁电流和负载功率因数为常数，测得端电压U随电枢电流I变化的关系曲线U=f(I)，称为同步发电机的外特性。曲线2：电感性负载，，曲线下降，原因：（1）I↑→电枢反应去磁作用↑→U↓

（2）I↑→漏阻抗压降↑→U↓

曲线1：电阻性负载，

，曲线下降，原因：由于漏磁通，ψ≠0，

I↑→漏阻抗压降↑→U↓曲线3：电容性负载，，曲线上升，原因：（1）I↑→电枢反应增磁作用↑→U↑（2）I↑→漏阻抗压降↑→U↓（但小于增磁作用对U所产生的影响。调节发电机的励磁电流，使电枢电流为额定电流，功率因数为额定功率因数，端电压为额定电压，这时的励磁电流称为发电机的额定励磁电流ILe。从空载(即I=0)到额定负载(即I=Ie)的电压变化程度用电压调整率来表示，即从外特性求电压调整率ΔU为使电网电压不致有太大波动，要求凸极同步发电机ΔU=18%~30%，隐极同步发电机ΔU=30%~48%。（均为cos=0.8滞后时的数值）2、调整特性

在额定转速下，保持端电压为额定电压，功率因数为常数时，励磁电流

IL与电枢电流

I

的关系曲线IL=f(

I

)，称为同步发电机的调整特性。（即

n=ne，U=Ue，

cos

常值时，IL=f(

I

)曲线）不同功率因数时同步发电机的调整特性

发电厂通常采用多台发电机并联运行方式，即两台或两台以上发电机的三相绕组分别接在公用三相母线上，共同向用户提供有功、无功功率。许多发电厂再并联起来组成强大电网。(1)提高供电质量

单台发电机容量小，电压容易受到负载变化的影响，供电电压和频率不容易稳定。单台发电机的运行状况对负载的影响也较大。许多发电厂的发电机并联起来组成强大电网，对于单台发电机和负载来说，电网的容量近似于无穷大，用电负荷的变化对系统电压、频率的影响就很小，可视为常数，单台发电机的运行状况对负载的影响特别小，从而提高供电质量。一、并网运行的意义和条件1、发电机并网运行的意义：第三节同步发电机的并网运行(2)有利提高电力系统经济效益电力系统可根据国民经济发展的需要，逐步增加发电机的台数，分期分批投资兴建，减少储备容量；发电厂可根据季节、甚至日负荷的变动和需要，确定投入并联运行的机组台数，进行负荷调度，最大限度降低运行费用，(3)提高供电可靠性可使备用的发电机并网运行，使需要检修的发电机脱网，进行必要的检修，从而使供电系统正常供电，提高供电可靠性。特别是当某个供电线路发生故障需要处理时，可调度其他发电机并网供电。(4)合理利用资源丰水年份、季节，让水轮发电机多运行，减少汽轮发电机的并网台数，减少煤炭资源的消耗。又如利用水轮发电机起动较快的特点，让其作日荷调峰机组，抽水蓄能电站的建设，都是减少一次性能源消耗、充分利用自然资源的有效途径。

(1)待并发电机的端电压U2(空载时U2=E20)和电网电压U1相等。发电机由空载到并联接入电网运行的过程，称为并网或并车。并车时必须避免产生强大的冲击电流，以防止发电机受到强烈的电磁冲击力而损伤，电网受到严重干扰。因此，同步发电机井网时应满足下列条件：2．发电机并网的条件G2~V电网K投入并联示意图G1~母线母线

(2)发电机电压的相位和电网电压的相位一致。

(3)发电机电压的相序和电网电压的相序一致。

(4)发电机电压的频率和电网电压的频率相等。不满足并联条件的后果：(3)频率不等(4)相序不同电压差→强大环流→巨大电磁力(破坏绕组)和冲击力矩(转轴受冲击)(2)与相位不同(1)与大小不等变化电压差(拍振电压)→拍振电流→交变力矩(发电机振动)和功率振荡绝不允许并联整步、同步或同期为了满足并网条件，通过调节励磁电流及原动机的转速，来调节发电机的电压和频率，并利用配套装置和仪表检查、复核其相序和相位，这些操作过程称为整步、同步或同期。有如下两种方法：准确整步法（准确同步法、准确同期法），自整步法（自同步法、自同期法）(1)准确整步法（准确同步法、准确同期法）把发电机调整到完全合乎并联条件，然后再合闸投入电网的方法，称为准确整步法。准确整步法优点：无冲击电流；缺点：操作复杂。判断是否满足并联条件常采用同步指示器（同步指示灯、整步表等），最简单的同步指示器由三组同步指示灯组成。检查是否满足并联条件的方法：灯光法和整步表法。灯光法有两种接法：直接接法（灯光熄灭法），交叉接法（灯光旋转法）电网ƒQSNAnVVVABCABC123待投入的发电机f直接接法的接线图和相量图(a)接线图(b)相量图123ωω(a)频率不等：三组灯同时忽亮忽暗，灯光闪烁；(b)频率不等，电压大小或相位不等：三组灯长亮不闪；

在三组灯同时熄灭，且A与A之间的电压表指示为零时的瞬间，合闸投入并联。(2)自然整步法（自同步法、自同期法）

在确定相序正确的前提下，先将转子励磁绕组经附加电阻短接，按规定转向将发电机拖动到接近同步转速(可相差士2％～5％)，将发电机合闸投入电网，再立即加上直流励磁，利用定、转子磁场间形成的电磁转矩的自整步作用，迅速将发电机牵入同步。SNn~nsSNn~nsS0N0励磁电源自整步法优点：操作简单、迅速；缺点：有冲击电流。现代电厂多装备自动准确同步装置，同步过程很快，同步精度也很高。自然同步法对电网和机组本身均有冲击，在电网发生故障和频率和电压波动较大情况下，很难调整到完全合乎并联条件，为把发电机紧急投入电网，偶尔采用自整步法，二、功角特性（隐极式发电机）同步发电机接在电网上稳态对称运行时，在恒定励磁和恒定电网电压下（即E0=常值，U=常值），发电机发出的电磁功率P与功率角θ之间的关系曲线P=f(θ)，称为同步发电机的功角特性。0θ900PPmax1800前面已分析得知，隐极式发电机功角特性为：由此式可见，隐极式发电机功角特性是呈正弦函数变化的曲线。隐极式发电机的电磁转矩：（同步角速度）隐极式发电机功角特性Pe1PePe20°45°90°Peθ180°-180°发电机电动机凸极同步电机功角特性曲线功角特性(隐极式)0θ900PPmax1800同步发电机有功功率功角特性曲线θP18000900Pmax功角特性(凸极式)三、有功功率调节和稳定分析输入功率P1机械损耗pmec附加损耗pad铁损pFe电磁功率P定子铜损pcu1输出功率P2空载损耗P0分析前提：设保持IL

=常值，设发电机为隐极式，不计磁路饱和，忽略电枢电阻，电网为“无穷大电网”（即U和f为常值）。nsnsn功率角θ=0时的相量图功率角为θ时的相量图调节原动机输入功率就可以调节同步发电机输出的有功功率。（发电机空载时）

从能量守恒的观点来看，发电机输出的有功功率是由原动机输入的机械功率转换而来的，要改变输出功率，必须相应地改变输入功率。电磁转矩对原动机来说是阻转矩。以上分析已知电磁功率为：对应的电磁转矩为：空载时：式中P1为发电机的输入功率

P0为发电机的功率损耗

P2为发电机的输出功率式中M1为发电机的输入转矩

M0为发电机的转矩损耗即发电机空载时，发电机既不产生输出功率，也不产生的电磁转矩。并网带载后，无限大容量电网的电压U和频率f为常数，产生端电压的合成磁场的大小和转速（n=60f/p）都固定不变。转子加速θ角增大至某一数值转子加速停止发电机便运行在新的稳定状态

由此可见，要调节并网发电机的输出功率，必须调节发电机的输入功率，发电机内部会自行改变功率角θ，相应地改变电磁功率和输出功率，达到新的平衡。当然，θ角度的改变也会引起电枢电流、功率因数和无功功率的改变。0θ900PPmax1800假使连续不断地增加P1，当θ=90°时(指隐极式同步发电机)，电磁功率P和输出功率P2及转矩M便增大到极大值。若再增加Pl，则θ>90°，进入功角特性曲线的右半部，P随θ角增大而减小(即阻转矩减小)。转子不断加速而失去同步状态，称为失步。转子加速正反馈导致转子不断加速而失去同步状态

功率角特性的右半部是不稳定区域，左半部是稳定区域，极点(90°，Pmax，)是同步发电机静态稳定运行的临界点。0θ900PPmax1800为了确保稳定运行，提高供电可靠性，留有足够静稳态储备，额定工况时的θ角一般为20°～35°。静态稳定区域的判据是：过载系数:

Pmax与额定功率Pe

之比称为同步发电机的过载系数。其值一般为1.7～3.0。四、无功功率的调节和V形曲线1、无功功率功角特性（以隐极同步发电机为例）0°90°θ180°θAθΔPQθA隐极同步电机有功、无功功角特性

IL=常值时，增加原动机输入功率，θA→θA，功率角增大，P2增加，而Q减少。因此IL=常值时调节有功功率，会影响无功功率大小；反之IL=常值时调节无功功率，也会影响有功功率大小。前面分析已知无功功率为分析前提：设保持P2=常值，设发电机为隐极机，不计磁路饱和，忽略电枢电阻，电网为“无穷大电网”（即U=常值，f=常值）。ABCD输出有功功率和感性无功功率；只输出有功功率；输出有功功率和容性无功功率。即发电机从电网吸收感性无功功率；cos=1时的励磁电流IL称为正常励磁电流。励磁电流为IL时，正常励磁状态：只输出有功功率；IL＞IL，过励状态：输出有功功率和感性无功功率；IL＜IL，欠励状态：输出有功功率和容性无功功率。可见，调节励磁电流就可以调节同步发电机的无功功率。三种状态相比，欠励状态下功率角θ较大，同步电机稳定性差，θ＞90°时为不稳定区，欠励区域靠近不稳定区，因此同步电机一般不宜在欠励状态下运行。V形曲线:并联于无穷大电网的同步发电机，保持有功功率不变时，表示电枢电流I和励磁电流IL的关系曲线I=f（IL）同步发电机的V形曲线V形曲线的几个特点：1、每条曲线的最低点：连线向右倾斜。2、不稳定区域边缘：θ=900，连线向右倾斜。3、每条曲线上的电流变化量ΔI

为无功分量。同步发电机的V形曲线ΔI第四节同步电动机一、同步电动机运行状态

说明：左图中的δ对应于本教材中的功角θ。

同步电机是能够可逆运行的，既可以按发电机方式运行，也可以按电动机方式运行。当原动机拖动同步电机，输入机械功率而输出是电功率时，即为发电机运行；当同步电机接于电网，从电网吸收电功率，而输出是机械功率时，即为电动机运行。从原动机吸收功率P1机，向电网输送功率P2电≈P1机－P0，将机械能等转化为电能。发电机状态：合成磁极主磁极SNn1θN0S0n1电动机状态：从电网吸收功率P1电，若加机械负载，则向机械负载传递功率P2机≈P1电-P0，将电能转化为机械能。SNnθN0S0n合成磁极主磁极空载状态：SNnN0S0nM=0主磁极合成磁极补偿机同步电机从发电机运行状态过渡到电动机运行状态的分析：二、同步电动机的电磁转矩和机械特性运行于容性的相量图如右下图所示，由图可知：

对同步发电机的等效电路中的电流方向进行修改得同步电动机图示简化等效电路，则定子绕组电压方程为简化等效电路简化相量图电动机的输入功率P1(≈P）为P1<0表示同步电动机从电网吸收功率。00θ同步电动机的电磁转矩：（同步角速度）同步电动机功角特性当电源频率f1恒定时，ω为常数，即同步电机的转速n=n1是恒定的，不随负载变化，其机械特性曲线n=f(M)

是一条与横轴平行的直线。同步电动机的基本特征：同步电动机的电磁转矩：0由同步电动机M—曲线分析可知，当<90°时，负载转矩Mfz变化，引起θ变化，同步电动机内部将自动调节而始终保持M=Mfz。但当Mfz>时，电动机将失步，被迫停车。

同步电动机M—曲线

三、功率因数调节和V形曲线设同步电动机稳定运行时，电源电压U和输入功率P1保持不变=常值（即U=常值，P2

=常值）。ABCD电动机相当于电容性负载。电动机相当于电感性负载。同步电动机的V形曲线在Mfz保持不变时，改变同步电动机的励磁电流，可以调节其功率因数，即可以使同步电动机相当于电感性、电阻性或电容性负载。这是同步电动机优于异步电动机的重要特点。把过励的同步电动机并联在电网上，为超前于的容性电流，既能提高电网功率因数，又因增大而增大Mmax，提高其过载能力。因此，同步电动机通常都作过励状态运行。四、同步电动机的起动

如果转于是静止(未转动)时，转于和转轴上生产机械的惯性，电枢磁极快速掠过转子磁极，转子只会重复受到异名极向前拖引和同名极向后推斥，不能自行起动。同步电动机必须借助其他方法起动。同步电动机的起动方法有辅助电机法，变频起动法和异步起动法等。一般采用异步起动法。SNnθN0S0n合成磁极主磁极ABCNNS励磁电源采用异步起动法时，转子上需加设鼠笼式起动绕组，起动时，先把励磁绕组短接，接通电源，靠起动绕组所产生的异步转矩起动，待转速上升至接近同步转速时(约95%n0)，将励磁绕组换接到励磁电源上，使转子建立励磁磁场，此时气隙磁场与励磁磁场的转速十分接近，依靠两个磁场相互作用产生的转矩，能将电动机转子牵入同步，以同步转速稳定运行。鼠笼绕组与电枢磁场没有相对运动，自行失去作用。注意：异步起动过程异步起动时，先把励磁绕组经过大电阻短接，绝对不可以开路。（因为励磁绕组匝数比较多，起动时定子旋转磁场在励磁绕组中感应很高的电压，可能会击穿转子绕组的绝缘）第五节同步电机的励磁

励磁系统是同步电机的重要组成部分，其主要作用是调节发电机的端电压和无功功率。发电机在运行中，随着负荷的增减和负荷性质的变化，其端电压和无功功率都随之而变动，发电机在单机运行时，调节励磁电流可以改变发电机的端电压；与电网并联运行的发电机，调节励磁电流还可以改变发电机的无功功率。一、励磁系统的作用

1、在正常运行条件下，供给同步发电机励磁电流，并根据发电机电压和负荷