同步電動機與同步補償機分析課件

同步電動機

與同步補償機電機學6.91同步電動機

與同步補償機電機學6.91同步電動機概述同步電動機的工作原理同步補償機簡介本節(jié)內(nèi)容2電機學教案，?2008by重慶大學電氣工程學院韓力，hanli@步電動機概述本節(jié)內(nèi)容2電機學教案，?2008by重慶大同步電動機的結(jié)構(gòu)一般采用凸極結(jié)構(gòu)；磁極表面安裝有起動繞組（阻尼繞組）。同步電動機的優(yōu)點可以改善功率因數(shù)；低速時，同步電動機的體積與重量比同容量、同轉(zhuǎn)速的感應(yīng)電動機要??；氣隙大，Xd小，過載能力高，靜態(tài)穩(wěn)定性好。同步電動機的缺點起動不方便；只適合恒速負載；結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高。同步電動機概述3電機學教案，?2008by重慶大學電氣工程學院韓力，hanli@步電動機的結(jié)構(gòu)同步電動機概述3電機學教案，?2008by電壓方程、相量圖功角特性功率方程、轉(zhuǎn)矩方程功率因數(shù)特性V形曲線起動方法同步電動機工作原理4電機學教案，?2008by重慶大學電氣工程學院韓力，hanli@壓方程、相量圖同步電動機工作原理4電機學教案，?2008同步電機運行狀態(tài)的變化SN定子合成磁場N0S0主磁極TeδnsT1SN定子合成磁場Te=0N0S0主磁極nsT1SN定子合成磁場N0S0主磁極T2δnsTe5電機學教案，?2008by重慶大學電氣工程學院韓力，hanli@步電機運行狀態(tài)的變化SN定子合成磁場N0S0主磁極Teδn同步電機電壓方程與相量圖發(fā)電機慣例：電動機慣例：同步電動機電壓方程～6電機學教案，?2008by重慶大學電氣工程學院韓力，hanli@步電機電壓方程與相量圖發(fā)電機慣例：電動機慣例：同步電動機電同步電機電壓方程與相量圖發(fā)電機慣例：電動機慣例：7電機學教案，?2008by重慶大學電氣工程學院韓力，hanli@步電機電壓方程與相量圖發(fā)電機慣例：電動機慣例：7電機學教案凸極同步電動機的相量圖8電機學教案，?2008by重慶大學電氣工程學院韓力，hanli@極同步電動機的相量圖8電機學教案，?2008by重慶大同步電動機的功角特性發(fā)電機慣例：電動機慣例：9電機學教案，?2008by重慶大學電氣工程學院韓力，hanli@步電動機的功角特性發(fā)電機慣例：電動機慣例：9電機學教案，?同步電動機的

功率方程和轉(zhuǎn)矩方程功率方程：轉(zhuǎn)矩方程：其中：10電機學教案，?2008by重慶大學電氣工程學院韓力，hanli@步電動機的

功率方程和轉(zhuǎn)矩方程功率方程：轉(zhuǎn)矩方程：其中：1隱極同步電機的標幺值系統(tǒng)發(fā)電機：電動機：11電機學教案，?2008by重慶大學電氣工程學院韓力，hanli@極同步電機的標幺值系統(tǒng)發(fā)電機：電動機：11電機學教案，?2同步電動機的工作特性O(shè)前提：U＝UN，If＝IfN工作特性：Te＝f(P2)IM＝f(P2)η＝f(P2)cosφ＝f(P2)ηTeT0IMI012電機學教案，?2008by重慶大學電氣工程學院韓力，hanli@步電動機的工作特性O(shè)前提：U＝UN，If＝IfNηTeT0同步電動機的功率因數(shù)特性IfI’fI”fIf<I’f<I”f1.01.0O超前滯后結(jié)論：在同一勵磁電流下，隨著負載的增加，功率因數(shù)從超前變到滯后；在同一負載下，調(diào)節(jié)勵磁電流，可以改善功率因數(shù)。13電機學教案，?2008by重慶大學電氣工程學院韓力，hanli@步電動機的功率因數(shù)特性IfI’fI”fIf<I’f<I”f同步電動機無功功率的調(diào)節(jié)正常勵磁：φM=0，cosφM=1，Q=0過勵磁：φM<0，cosφM超前，Q<0(容性)欠勵磁：φM>0，cosφM滯后，Q>0(感性)14電機學教案，?2008by重慶大學電氣工程學院韓力，hanli@步電動機無功功率的調(diào)節(jié)正常勵磁：φM=0，cosφM=1，同步電動機的V形曲線正常勵磁超前過勵滯后欠勵不穩(wěn)定區(qū)IfIMOPe=0P’e>0P”e>P’ecosφM=1cosφM=0.8cos(-φM)=0.8結(jié)論：調(diào)節(jié)勵磁電流，就可以調(diào)節(jié)同步電動機的無功電流和功率因數(shù)；當同步電動機工作在過勵狀態(tài)時，向電網(wǎng)吸收超前無功，可改善電網(wǎng)的功率因數(shù)。15電機學教案，?2008by重慶大學電氣工程學院韓力，hanli@步電動機的V形曲線正常超前滯后不穩(wěn)定區(qū)IfIMOPe=0P超前與滯后的無功功率功率因數(shù)角電壓與電流的關(guān)系同步發(fā)電機同步電動機φ>0I滯后于U向電網(wǎng)發(fā)出滯后的無功功率(過勵)從電網(wǎng)吸收滯后的無功功率(欠勵)從電網(wǎng)吸收超前的無功功率(過勵)向電網(wǎng)發(fā)出超前的無功功率(欠勵)φ<0I超前于U向電網(wǎng)發(fā)出超前的無功功率(欠勵)從電網(wǎng)吸收超前的無功功率(過勵)從電網(wǎng)吸收滯后的無功功率(欠勵)向電網(wǎng)發(fā)出滯后的無功功率(過勵)16電機學教案，?2008by重慶大學電氣工程學院韓力，hanli@前與滯后的無功功率功率電壓與電流的關(guān)系同步發(fā)電機同步電動機欠勵過勵超前與滯后的無功功率無窮大電網(wǎng)Q>0(滯后)Q<0(超前)Q>0(滯后)Q<0(超前)17電機學教案，?2008by重慶大學電氣工程學院韓力，hanli@勵過勵超前與滯后的無功功率無窮大Q>0(滯后)Q<0(超前同步電動機的起動問題

同步電動機沒有自起動轉(zhuǎn)距。定子通入三相對稱電流，在氣隙內(nèi)產(chǎn)生轉(zhuǎn)速為ns的旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子通入直流勵磁，產(chǎn)生N、S極，定子前后半周對轉(zhuǎn)子磁極的作用力相反，產(chǎn)生的平均轉(zhuǎn)距為零，無法自起動。AXBCYAXBCYSaNa+AZAXBCYAXBCYSaNa+AZAXBCYAXBCYSaNa+AAXBCYAXBCYSaNaAXBCYAXBCYSaNa+AZNS18電機學教案，?2008by重慶大學電氣工程學院韓力，hanli@步電動機的起動問題同步電動機沒有自起動轉(zhuǎn)距。定子通異步起動法輔助電動機拖動起動法變頻起動法同步電動機的起動方法19電機學教案，?2008by重慶大學電氣工程學院韓力，hanli@步起動法同步電動機的起動方法19電機學教案，?2008b采用感應(yīng)電動機工作原理。在轉(zhuǎn)子極靴上加裝起動繞組（發(fā)電機稱為阻尼繞組），起動時，勵磁繞組不能開路（以免產(chǎn)生過大的感應(yīng)電勢，擊穿絕緣），亦不能直接短路（對起動不利），需串入阻值約為10倍的電阻。當異步起動使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速上升、轉(zhuǎn)接近同步速，加入直流勵磁，進入同步電機運行狀態(tài)。同步電動機的異步起動法20電機學教案，?2008by重慶大學電氣工程學院韓力，hanli@用感應(yīng)電動機工作原理。在轉(zhuǎn)子極靴上加裝起動繞組（發(fā)電同步電動機的異步起動法21電機學教案，?2008by重慶大學電氣工程學院韓力，hanli@步電動機的異步起動法21電機學教案，?2008by重慶定義：一臺不帶機械負載的同步電動機，專門用于發(fā)出（或者吸收）無功功率，以改善電網(wǎng)的功率因數(shù)。也稱同步調(diào)相機。相量圖：同步補償機過勵：電容器欠勵：電感器結(jié)論：只要調(diào)節(jié)勵磁電流的大小，就可以靈活的調(diào)節(jié)無功功率的大小與性質(zhì)。22電機學教案，?2008by重慶大學電氣工程學院韓力，hanli@義：一臺不帶機械負載的同步電動機，專門用于發(fā)出（或者吸收）當電網(wǎng)負荷較大時，為了改善功率因素，同步補償機應(yīng)過勵運行。當電網(wǎng)負荷很輕時，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，同步補償機應(yīng)運行在欠勵狀態(tài)，吸收電網(wǎng)中多余的無功功率。同步補償機的應(yīng)用23電機學教案，?2008by重慶大學電氣工程學院韓力，hanli@電網(wǎng)負荷較大時，為了改善功率因素，同步補償機應(yīng)過勵運行。同6-17、6-186-24、6-25、6-26作業(yè)(自己練習，不交)24電機學教案，?2008by重慶大學電氣工程學院韓力，hanli@，023-651112296-17、6-18作業(yè)(自己練習，不交)24電機學教案，?2同步電動機

與同步補償機電機學6.925同步電動機

與同步補償機電機學6.91同步電動機概述同步電動機的工作原理同步補償機簡介本節(jié)內(nèi)容26電機學教案，?2008by重慶大學電氣工程學院韓力，hanli@步電動機概述本節(jié)內(nèi)容2電機學教案，?2008by重慶大同步電動機的結(jié)構(gòu)一般采用凸極結(jié)構(gòu)；磁極表面安裝有起動繞組（阻尼繞組）。同步電動機的優(yōu)點可以改善功率因數(shù)；低速時，同步電動機的體積與重量比同容量、同轉(zhuǎn)速的感應(yīng)電動機要?。粴庀洞?，Xd小，過載能力高，靜態(tài)穩(wěn)定性好。同步電動機的缺點起動不方便；只適合恒速負載；結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高。同步電動機概述27電機學教案，?2008by重慶大學電氣工程學院韓力，hanli@步電動機的結(jié)構(gòu)同步電動機概述3電機學教案，?2008by電壓方程、相量圖功角特性功率方程、轉(zhuǎn)矩方程功率因數(shù)特性V形曲線起動方法同步電動機工作原理28電機學教案，?2008by重慶大學電氣工程學院韓力，hanli@壓方程、相量圖同步電動機工作原理4電機學教案，?2008同步電機運行狀態(tài)的變化SN定子合成磁場N0S0主磁極TeδnsT1SN定子合成磁場Te=0N0S0主磁極nsT1SN定子合成磁場N0S0主磁極T2δnsTe29電機學教案，?2008by重慶大學電氣工程學院韓力，hanli@步電機運行狀態(tài)的變化SN定子合成磁場N0S0主磁極Teδn同步電機電壓方程與相量圖發(fā)電機慣例：電動機慣例：同步電動機電壓方程～30電機學教案，?2008by重慶大學電氣工程學院韓力，hanli@步電機電壓方程與相量圖發(fā)電機慣例：電動機慣例：同步電動機電同步電機電壓方程與相量圖發(fā)電機慣例：電動機慣例：31電機學教案，?2008by重慶大學電氣工程學院韓力，hanli@步電機電壓方程與相量圖發(fā)電機慣例：電動機慣例：7電機學教案凸極同步電動機的相量圖32電機學教案，?2008by重慶大學電氣工程學院韓力，hanli@極同步電動機的相量圖8電機學教案，?2008by重慶大同步電動機的功角特性發(fā)電機慣例：電動機慣例：33電機學教案，?2008by重慶大學電氣工程學院韓力，hanli@步電動機的功角特性發(fā)電機慣例：電動機慣例：9電機學教案，?同步電動機的

功率方程和轉(zhuǎn)矩方程功率方程：轉(zhuǎn)矩方程：其中：34電機學教案，?2008by重慶大學電氣工程學院韓力，hanli@步電動機的

功率方程和轉(zhuǎn)矩方程功率方程：轉(zhuǎn)矩方程：其中：1隱極同步電機的標幺值系統(tǒng)發(fā)電機：電動機：35電機學教案，?2008by重慶大學電氣工程學院韓力，hanli@極同步電機的標幺值系統(tǒng)發(fā)電機：電動機：11電機學教案，?2同步電動機的工作特性O(shè)前提：U＝UN，If＝IfN工作特性：Te＝f(P2)IM＝f(P2)η＝f(P2)cosφ＝f(P2)ηTeT0IMI036電機學教案，?2008by重慶大學電氣工程學院韓力，hanli@步電動機的工作特性O(shè)前提：U＝UN，If＝IfNηTeT0同步電動機的功率因數(shù)特性IfI’fI”fIf<I’f<I”f1.01.0O超前滯后結(jié)論：在同一勵磁電流下，隨著負載的增加，功率因數(shù)從超前變到滯后；在同一負載下，調(diào)節(jié)勵磁電流，可以改善功率因數(shù)。37電機學教案，?2008by重慶大學電氣工程學院韓力，hanli@步電動機的功率因數(shù)特性IfI’fI”fIf<I’f<I”f同步電動機無功功率的調(diào)節(jié)正常勵磁：φM=0，cosφM=1，Q=0過勵磁：φM<0，cosφM超前，Q<0(容性)欠勵磁：φM>0，cosφM滯后，Q>0(感性)38電機學教案，?2008by重慶大學電氣工程學院韓力，hanli@步電動機無功功率的調(diào)節(jié)正常勵磁：φM=0，cosφM=1，同步電動機的V形曲線正常勵磁超前過勵滯后欠勵不穩(wěn)定區(qū)IfIMOPe=0P’e>0P”e>P’ecosφM=1cosφM=0.8cos(-φM)=0.8結(jié)論：調(diào)節(jié)勵磁電流，就可以調(diào)節(jié)同步電動機的無功電流和功率因數(shù)；當同步電動機工作在過勵狀態(tài)時，向電網(wǎng)吸收超前無功，可改善電網(wǎng)的功率因數(shù)。39電機學教案，?2008by重慶大學電氣工程學院韓力，hanli@步電動機的V形曲線正常超前滯后不穩(wěn)定區(qū)IfIMOPe=0P超前與滯后的無功功率功率因數(shù)角電壓與電流的關(guān)系同步發(fā)電機同步電動機φ>0I滯后于U向電網(wǎng)發(fā)出滯后的無功功率(過勵)從電網(wǎng)吸收滯后的無功功率(欠勵)從電網(wǎng)吸收超前的無功功率(過勵)向電網(wǎng)發(fā)出超前的無功功率(欠勵)φ<0I超前于U向電網(wǎng)發(fā)出超前的無功功率(欠勵)從電網(wǎng)吸收超前的無功功率(過勵)從電網(wǎng)吸收滯后的無功功率(欠勵)向電網(wǎng)發(fā)出滯后的無功功率(過勵)40電機學教案，?2008by重慶大學電氣工程學院韓力，hanli@前與滯后的無功功率功率電壓與電流的關(guān)系同步發(fā)電機同步電動機欠勵過勵超前與滯后的無功功率無窮大電網(wǎng)Q>0(滯后)Q<0(超前)Q>0(滯后)Q<0(超前)41電機學教案，?2008by重慶大學電氣工程學院韓力，hanli@勵過勵超前與滯后的無功功率無窮大Q>0(滯后)Q<0(超前同步電動機的起動問題

同步電動機沒有自起動轉(zhuǎn)距。定子通入三相對稱電流，在氣隙內(nèi)產(chǎn)生轉(zhuǎn)速為ns的旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子通入直流勵磁，產(chǎn)生N、S極，定子前后半周對轉(zhuǎn)子磁極的作用力相反，產(chǎn)生的平均轉(zhuǎn)距為零，無法自起動。AXBCYAXBCYSaNa+AZAXBCYAXBCYSaNa+AZAXBCYAXBCYSaNa+AAXBCYAXBCYSaNaAXBCYAXBCYSaNa+AZNS42電機學教案，?2008by重慶大學電氣工程學院韓力，hanli@步電動機的起動問題同步電動機沒有自起動轉(zhuǎn)距。定子通異步起動法輔助電動機拖動起動法變頻起動法同步電動機的起動方法43電機學教案，?2008by重慶大學電氣工程學院韓力，hanli@步起動法同步電動機的起動方法19電機學教案，?2008b采用感應(yīng)電動機工作原理。在轉(zhuǎn)子極靴上加裝起動繞組（發(fā)電機稱為阻尼繞組），起動