电力系统电机学课件chapter

第十六章同步电动机和同

步调相机

1.了解同步电动机的优缺点一、教学要求：2.理解同步电动机的基本工作原理3.熟悉同步补偿机的用途优点：大功率同步电动机与同容量的异步电动机相比，同步电动机的功率因数高，运行时，不仅不使电网的功率因数降低，而且还能够改善电网的功率因数。§16-1概述同步电动机不带机械负载运行时，可以作为同步补偿机使用，它可以改善电网的功率因数，调整电网的电压。

§16-2同步电动机的基本工作原理一、同步电动机驱动力矩产生机理同步电动机定转子磁极相互位置同步电动机驱动力矩产生机理同步电动机定转子磁极轴线重合时的磁场分布图同步电动机驱动力矩产生机理

电动机过励运行状态

(按发电机规则)发电机过励运行状态二、同步电动机的基本方程式、相量图和功率平衡关系

研究电动机时，采用电动机惯例和的参考方向：

同步电动机等效电路图同步电动机过励运行同步电动机欠励运行三、同步电动机的稳定性及过载能力

电动机运行稳定性与发电机类似，稳定不稳定功角特性：

隐

过载能力：

四、同步电动机的V形曲线

电动机的V形曲线的形状与发电机的相似，但过励时电枢电流领先端电压一个角。

§16-3同步电动机的起动

同步电动机自起动转距为零。同步电机定子通入三相对称电流，在气隙内产生转速为n1的旋转磁场，转子通入直流励磁产生N、S极，定子前后半周对转子磁极的作用力相反，产生的平均转距为零，无法自起动。

解决方法：1、异步起动——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），亦不能直接短路（对起动不利），需串入阻值约为10倍的电阻。当异步起动使转子转速上升，转速接近同步速，加入直流励磁，进入同步电机运行状态。2．变频起动：

起动时定子电流频率较低，同步转速也较低，使平均电磁转距不为零。§16-4反应式同步电动机

转子上无励磁绕组的凸极同步电动机，

此原理适用于小型同步电动机。

§16-5同步补偿机（调相机）

同步补偿机，也称同步调相机，是一台不带机械负载的同步电动机，专门用于发出（吸收）无功功率。

一、两种运行方式

1.过励：为过励时，领先于，吸收容性无功功率，即发出感性无功功率。

2.欠励：落后于，吸收感性无功功率。按照发电机惯例画出空载、过励、欠励时-空矢量图如下：

二、用途

1、受控补偿

（1）当负荷较大时，为了改善功率因素，同步补偿机应过励运行，（2）当电网负荷很轻时，高压长输电线路将呈现较大的电容作用，使受端电网电压升高，此时，同步补偿机应运行在欠励状态，吸收电网中多余的无功功率。2、中间补偿

（1）（2）当时对稳定有利，因为，角减小，稳定提高（3）当保持原过载能力时，输送的功率将增大。（4）中间加补偿机相当于线路的减小，提高了稳定性或增加输出。三、特点1、因不带机械负载，补偿机转轴可以比较细，，2、由于没有稳定问题，可较大，使得气隙较小，励磁也较小，转子用铜量少3、额定容量对应过励而言4、也存在起动问题，一般利用异步起动，加起动绕组。四、说明1、水电站在枯水期间，水轮发电机可作调相运行2、在同时有水轮机和汽轮发电机的电网，丰水期间，水轮发电机发有功功率，汽轮发电机作调相机运行。结