同步電動(dòng)機(jī)和同步調(diào)相機(jī)

1、6.5 同步電動(dòng)機(jī)和同步調(diào)相機(jī)同步電動(dòng)機(jī)和同步調(diào)相機(jī) 教學(xué)要求：教學(xué)要求：1了解同步電動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)了解同步電動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)2熟悉同步補(bǔ)償機(jī)的用途熟悉同步補(bǔ)償機(jī)的用途一、概述一、概述大功率同步電動(dòng)機(jī)與同容量的異步電動(dòng)機(jī)相比，同大功率同步電動(dòng)機(jī)與同容量的異步電動(dòng)機(jī)相比，同步電動(dòng)機(jī)的步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)高功率因數(shù)高，在運(yùn)行時(shí)，不僅不使電網(wǎng)，在運(yùn)行時(shí)，不僅不使電網(wǎng)的功率因數(shù)降低，而且能夠改善電網(wǎng)的功率因數(shù)。的功率因數(shù)降低，而且能夠改善電網(wǎng)的功率因數(shù)。同步電動(dòng)機(jī)一般都作成同步電動(dòng)機(jī)一般都作成凸極式凸極式的，為了能夠自起動(dòng)，的，為了能夠自起動(dòng)，在轉(zhuǎn)子磁極的極靴上裝起動(dòng)繞組。在轉(zhuǎn)子磁極的極靴上裝起動(dòng)繞組。同步電

2、動(dòng)機(jī)不帶機(jī)械負(fù)載運(yùn)行時(shí)，可以作為同步補(bǔ)同步電動(dòng)機(jī)不帶機(jī)械負(fù)載運(yùn)行時(shí)，可以作為同步補(bǔ)償機(jī)使用，它可以改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，調(diào)整電網(wǎng)償機(jī)使用，它可以改善電網(wǎng)的功率因數(shù)，調(diào)整電網(wǎng)的電壓。的電壓。 二、二、 同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理 1、同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的可逆原理、同步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的可逆原理 結(jié)論：同步電機(jī)以結(jié)論：同步電機(jī)以 角的正負(fù)判斷電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。角的正負(fù)判斷電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。 發(fā)電機(jī)：發(fā)電機(jī)： 超前與超前與 ， 為正為正 電動(dòng)機(jī)：電動(dòng)機(jī)： 滯后與滯后與 ， 為負(fù)為負(fù) 0E0EUUU 電動(dòng)機(jī)過勵(lì)運(yùn)行狀態(tài)電動(dòng)機(jī)過勵(lì)運(yùn)行狀態(tài) (按發(fā)電機(jī)規(guī)則按發(fā)電機(jī)規(guī)則)發(fā)電機(jī)過勵(lì)運(yùn)行狀態(tài)發(fā)電機(jī)過勵(lì)運(yùn)行狀態(tài)(

3、按發(fā)電機(jī)規(guī)則按發(fā)電機(jī)規(guī)則). .I. .URajIXjIXt t. .E0. .I. .I. .UjIXjIXt t. .E0 2、同步電動(dòng)機(jī)的基本方程式、相量圖和、同步電動(dòng)機(jī)的基本方程式、相量圖和 功功 率平衡關(guān)系率平衡關(guān)系按發(fā)電機(jī)慣例，按發(fā)電機(jī)慣例， P Pemem、 為負(fù)，為負(fù)，90900 0，相量圖對(duì)相量圖對(duì)分析不方便。分析不方便。采用采用電動(dòng)機(jī)慣例電動(dòng)機(jī)慣例，將發(fā)電機(jī)慣例的電流方向改變，將發(fā)電機(jī)慣例的電流方向改變即可，此時(shí)電流超前于電壓，即可，此時(shí)電流超前于電壓，P Pemem、 為正，為正，輸入輸入電功率和所產(chǎn)生的電磁功率電功率和所產(chǎn)生的電磁功率為正為正. . 電動(dòng)機(jī)過勵(lì)運(yùn)行狀態(tài)電

4、動(dòng)機(jī)過勵(lì)運(yùn)行狀態(tài) (按發(fā)電機(jī)按發(fā)電機(jī)慣例慣例). .I. .UjIXjIXt t. .E0 電動(dòng)機(jī)過勵(lì)運(yùn)行狀態(tài)電動(dòng)機(jī)過勵(lì)運(yùn)行狀態(tài) (按按電動(dòng)動(dòng)機(jī)慣例慣例). .I. .UjIXjIXt t. .E0 )jXR( IE)jXjXR( IEUta0aa0 按按電動(dòng)動(dòng)機(jī)慣例慣例隱極機(jī)：隱極機(jī)：凸極機(jī)：凸極機(jī)：)jXR( IE)jXjXR( IEUta0aa0 0)addqqUEIRjI XjI X電磁轉(zhuǎn)矩：電磁轉(zhuǎn)矩：3 3、功角特性與功率、功角特性與功率平衡平衡功角特性：功角特性： 0sinemtUEPmX2011sin()sin22emdqdUEmUPmXXX 2sin)X1X1(2mUsinXU

5、Em1Tdq2d0 電網(wǎng)主要電網(wǎng)主要負(fù)載為異步電動(dòng)機(jī)、變壓器，負(fù)載為異步電動(dòng)機(jī)、變壓器，為感為感性負(fù)載性負(fù)載，需吸收感性無功，使電網(wǎng)功率因數(shù)下降，需吸收感性無功，使電網(wǎng)功率因數(shù)下降，線路壓降和損耗增大，發(fā)電設(shè)備的利用率和效率線路壓降和損耗增大，發(fā)電設(shè)備的利用率和效率降低。降低。 在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)裝上調(diào)相機(jī)裝上調(diào)相機(jī)，吸收容性無功，吸收容性無功，發(fā)發(fā)出感性無功出感性無功，可顯著提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性與供，可顯著提高電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性與供電質(zhì)量。電質(zhì)量。 三、調(diào)相機(jī)三、調(diào)相機(jī) 不帶機(jī)械負(fù)載的同步電動(dòng)機(jī)不帶機(jī)械負(fù)載的同步電動(dòng)機(jī)。它利用同步電。它利用同步電動(dòng)機(jī)改變勵(lì)磁可以調(diào)節(jié)功率因數(shù)的原理并聯(lián)運(yùn)行動(dòng)機(jī)

6、改變勵(lì)磁可以調(diào)節(jié)功率因數(shù)的原理并聯(lián)運(yùn)行于電網(wǎng)上。其吸收的有功功率僅供給電機(jī)本身的于電網(wǎng)上。其吸收的有功功率僅供給電機(jī)本身的損耗，總是在接近于零電磁功率和零功率因數(shù)的損耗，總是在接近于零電磁功率和零功率因數(shù)的情況下運(yùn)行。情況下運(yùn)行。1、兩種運(yùn)行方式、兩種運(yùn)行方式(1) 過勵(lì)：過勵(lì)： 為過勵(lì)時(shí)，為過勵(lì)時(shí)， 領(lǐng)先于領(lǐng)先于 ，吸收容性無，吸收容性無功功率，即發(fā)出感性無功功率。功功率，即發(fā)出感性無功功率。(按照電動(dòng)機(jī)慣例按照電動(dòng)機(jī)慣例)(2) 欠勵(lì)：欠勵(lì)： 落后于落后于 ，吸收感性無功功率。，吸收感性無功功率。(按照按照電動(dòng)機(jī)慣例電動(dòng)機(jī)慣例)IUIU按照發(fā)電機(jī)慣例畫出空載、過勵(lì)、欠勵(lì)時(shí)按照發(fā)電機(jī)慣例畫出

7、空載、過勵(lì)、欠勵(lì)時(shí)-空矢量圖空矢量圖如下：如下：2、用途、用途 (受控補(bǔ)償受控補(bǔ)償) (2) 當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷很輕時(shí)，高壓長輸電線路將呈現(xiàn)較大的當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷很輕時(shí)，高壓長輸電線路將呈現(xiàn)較大的電容作用，使受端電網(wǎng)電壓升高，此時(shí)同步補(bǔ)償機(jī)電容作用，使受端電網(wǎng)電壓升高，此時(shí)同步補(bǔ)償機(jī)應(yīng)運(yùn)行在欠勵(lì)狀態(tài)，吸收電網(wǎng)中多余的無功功率。應(yīng)運(yùn)行在欠勵(lì)狀態(tài)，吸收電網(wǎng)中多余的無功功率。(1) 當(dāng)負(fù)荷較大時(shí)，為了改善功率因素，同步補(bǔ)償機(jī)當(dāng)負(fù)荷較大時(shí)，為了改善功率因素，同步補(bǔ)償機(jī)應(yīng)過勵(lì)運(yùn)行應(yīng)過勵(lì)運(yùn)行.3、中間補(bǔ)償、中間補(bǔ)償 （3）當(dāng)保持原過載能力時(shí)，輸送的功率將增大。）當(dāng)保持原過載能力時(shí)，輸送的功率將增大。),(sin) 1

8、(02UPXUEmPPem（4）中間加補(bǔ)償機(jī)相當(dāng)于線路的）中間加補(bǔ)償機(jī)相當(dāng)于線路的 減小，提減小，提高了穩(wěn)定性或增加輸出。高了穩(wěn)定性或增加輸出。 X（2）當(dāng)）當(dāng) 時(shí)對(duì)穩(wěn)定有利，因?yàn)闀r(shí)對(duì)穩(wěn)定有利，因?yàn)?， 角減小，角減小，穩(wěn)定提高。穩(wěn)定提高。 X XUE0 4、特點(diǎn)、特點(diǎn)(1) 因不帶機(jī)械負(fù)載，補(bǔ)償機(jī)轉(zhuǎn)軸可以比細(xì)因不帶機(jī)械負(fù)載，補(bǔ)償機(jī)轉(zhuǎn)軸可以比細(xì).(2) 由于沒有穩(wěn)定問題，由于沒有穩(wěn)定問題，Xt可較大，使得氣隙較小，可較大，使得氣隙較小， 勵(lì)磁也較小，轉(zhuǎn)子用銅量少勵(lì)磁也較小，轉(zhuǎn)子用銅量少.(3) 額定容量對(duì)應(yīng)過勵(lì)而言額定容量對(duì)應(yīng)過勵(lì)而言.(4) 也存在起動(dòng)問題，一般利用異步起動(dòng)，加起也存在起動(dòng)問

9、題，一般利用異步起動(dòng)，加起動(dòng)繞組動(dòng)繞組。5、說明、說明(1) 水電站在枯水期間，水輪發(fā)電機(jī)可作調(diào)相運(yùn)行水電站在枯水期間，水輪發(fā)電機(jī)可作調(diào)相運(yùn)行(2) 在同時(shí)有水輪機(jī)和汽輪發(fā)電機(jī)的電網(wǎng)，豐水期在同時(shí)有水輪機(jī)和汽輪發(fā)電機(jī)的電網(wǎng)，豐水期間，水輪發(fā)電機(jī)發(fā)有功功率，汽輪發(fā)電機(jī)作調(diào)相間，水輪發(fā)電機(jī)發(fā)有功功率，汽輪發(fā)電機(jī)作調(diào)相機(jī)運(yùn)行。機(jī)運(yùn)行。 三、同步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定性及過載能力三、同步電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定性及過載能力電動(dòng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性與發(fā)電機(jī)類似電動(dòng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性與發(fā)電機(jī)類似。穩(wěn)定穩(wěn)定不穩(wěn)定不穩(wěn)定0emdTd0emdTd過載能力：過載能力： k kM M=P=Pemmaxemmax/P/PN N=1/sin=1/sin

10、N N滯后滯后(吸收滯后無功吸收滯后無功)超前超前(吸收超前無功吸收超前無功)四、同步電機(jī)的起動(dòng)四、同步電機(jī)的起動(dòng) 同步電動(dòng)機(jī)同步電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)轉(zhuǎn)距為零自起動(dòng)轉(zhuǎn)距為零。 將靜止的同步電動(dòng)機(jī)加勵(lì)磁電將靜止的同步電動(dòng)機(jī)加勵(lì)磁電流后直接投入電網(wǎng)，定子旋流后直接投入電網(wǎng)，定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以同步轉(zhuǎn)速相對(duì)于轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以同步轉(zhuǎn)速相對(duì)于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子承受交的子磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子承受交的脈振轉(zhuǎn)矩脈振轉(zhuǎn)矩，平均值為零。同，平均值為零。同步電動(dòng)機(jī)步電動(dòng)機(jī)不能自行啟動(dòng)。不能自行啟動(dòng)。A AX XB BCYA AX XB BCYSaNa+AZA AX XB BCYA AX XB BCYSaNa+AZA AX XB BCYA A

11、X XB BCYSaNa+AA AX XB BCYA AX XB BCYSaNaA AX XB BCYA AX XB BCYSaNa+AZNS 采用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)工作原理采用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)工作原理. .在轉(zhuǎn)子極靴上在轉(zhuǎn)子極靴上加裝起加裝起動(dòng)繞組動(dòng)繞組（發(fā)電機(jī)稱為阻尼繞組），起動(dòng)時(shí)，勵(lì)磁繞（發(fā)電機(jī)稱為阻尼繞組），起動(dòng)時(shí)，勵(lì)磁繞組不能開路（以免產(chǎn)生過大的感應(yīng)電勢(shì)，擊穿絕緣組不能開路（以免產(chǎn)生過大的感應(yīng)電勢(shì)，擊穿絕緣），亦不能直接短路（對(duì)起動(dòng)不利），需串入阻值），亦不能直接短路（對(duì)起動(dòng)不利），需串入阻值約為約為1010倍的電阻。倍的電阻。 定子接通電源，能產(chǎn)生異步轉(zhuǎn)矩，并不斷加速定子接通電源，能產(chǎn)生異步轉(zhuǎn)矩

12、，并不斷加速接近同步速，接近同步速，加入直流勵(lì)磁，進(jìn)入同步電機(jī)運(yùn)行狀加入直流勵(lì)磁，進(jìn)入同步電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。態(tài)。解決方法：解決方法：1、異步起動(dòng)、異步起動(dòng):2 2變頻起動(dòng)：變頻起動(dòng)： 起動(dòng)時(shí)定子電流頻率起動(dòng)時(shí)定子電流頻率f1較低，較低，n1定子同步轉(zhuǎn)速定子同步轉(zhuǎn)速 也較低，使平均電磁轉(zhuǎn)距不為零。也較低，使平均電磁轉(zhuǎn)距不為零。n起動(dòng)時(shí)，定子電源不是直接電網(wǎng)，而是起動(dòng)時(shí)，定子電源不是直接電網(wǎng)，而是由由變頻電源變頻電源供電。供電。n開始啟動(dòng)，轉(zhuǎn)子繞組開始啟動(dòng)，轉(zhuǎn)子繞組加勵(lì)磁加勵(lì)磁，且定子電，且定子電源源頻率盡量調(diào)低頻率盡量調(diào)低，使轉(zhuǎn)子啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)，然，使轉(zhuǎn)子啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)，然后上調(diào)定子電源頻率至額定頻率，則轉(zhuǎn)后上調(diào)定子電源頻率至額定頻率，則轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速將隨定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速上升而子轉(zhuǎn)速將隨定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速上升而同步上升，直到額定轉(zhuǎn)速。同步上升，直到額定轉(zhuǎn)速。3、輔助電動(dòng)機(jī)起動(dòng)、輔助電動(dòng)機(jī)起動(dòng):n選于同步電動(dòng)機(jī)極數(shù)相同的選于同步電動(dòng)機(jī)極數(shù)相同的異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)作輔助電動(dòng)機(jī)作輔助電動(dòng)機(jī)。先用輔助電動(dòng)機(jī)將主機(jī)。先用輔助電動(dòng)機(jī)將主機(jī)拖動(dòng)至接近于同步轉(zhuǎn)速，然后用自整步拖動(dòng)至接近于同步轉(zhuǎn)