電機學(xué)第15章同步電動機和同步調(diào)相機.ppt

1、內(nèi)容,15.3 同步電動機的起動,15.1 同步電動機的工作原理,15.2 同步電動機的功角特性與磁阻電動機,15.4 同步調(diào)相機,要求, 理解同步電機由發(fā)電機狀態(tài)過渡到電動機狀態(tài)的可逆原理。 掌握同步電動機的電動勢方程式、相量圖和功率因數(shù)的可調(diào)原理。 掌握同步電動機的功角特性和磁阻電動機的工作原理。 掌握同步電動機的起動方法。 掌握同步調(diào)相機的工作原理和特點。,15.1 同步電動機的工作原理,同步電機可作：發(fā)電機運行、電動機運行、調(diào)相機運行。,一、同步電機的可逆原理,1. 發(fā)電機運行,電磁轉(zhuǎn)矩為制動轉(zhuǎn)矩。,機械功率電功率,2. 空載運行,如果撤去原動機:,同步發(fā)電機 空載運行,電動機 空載,

2、這是，合成磁場略超前轉(zhuǎn)子磁場，若忽略空載損耗，則,如果撤去原動機，并帶上機械負載：,3. 同步電動機運行,電動機,發(fā)電機,空 載,二、同步電動機的電動勢方程式及相量圖,按發(fā)電機慣例畫圖，隱極同步電動機的相量圖和等效電路：,隱極同步電動機,凸極同步電動機,按電動機慣例畫圖，同步電動機的相量圖：,同步電動機的電動勢平衡方程,可見，過勵運行的同步電動機，相當于電容器，可提高電網(wǎng)的功率因數(shù)。,同步電動機的優(yōu)點：,改變勵磁電流，可以改變無功電流的大小，從而改變功率因數(shù)的性質(zhì)及大小。 過勵時，電動機輸入的超前性（容性）無功電流增大； 欠勵時，電動機輸入的滯后性（感性）無功電流增大。,電動機輸入電流與發(fā)電機

3、輸出電流方向相反， 過勵時，發(fā)電機輸出滯后的電流，電動機輸入超前的電流，電樞反應(yīng)有去磁作用； 欠勵時，發(fā)電機輸出超前的電流，電動機輸入滯后的電流，電樞反應(yīng)有增磁作用。,同步電動機的電樞反應(yīng)性質(zhì)：,例15.1.1,15.2 同步電動機的功角特性與磁阻電動機,一、同步電動機的功角特性,發(fā)出負功率， 即吸收功率。,發(fā)電機運行時， 為正；電動機運行時， 為負。,按發(fā)電機來寫電動機功角特性,（吸收正功率）,二、磁阻電動機,在小容量凸極同步電動機中，轉(zhuǎn)子上不安放勵磁繞組，,此時電動機的電磁功率為：,該電磁功率對應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩，稱為磁阻轉(zhuǎn)矩。,可見，凸極同步電動機的轉(zhuǎn)子上無勵磁時，也能拖動一定的機械負載工作。

4、,這種電動機稱為磁阻電動機。,15.3 同步電動機的起動,一、同步電動機不能自行起動,同步電動機定子接入電源時， 定子磁場立即以同步速旋轉(zhuǎn)， 轉(zhuǎn)子因慣性不能立即旋轉(zhuǎn)起來， 轉(zhuǎn)子時而受到逆時針方向的轉(zhuǎn)矩， 時而又受到順時針方向的轉(zhuǎn)矩， 因此起動時轉(zhuǎn)子上的平均轉(zhuǎn)矩為零。 所以，同步電動機不能自行起動 。,二、同步電動機的起動方法,對于凸極同步電動機，由于存在磁阻轉(zhuǎn)矩，很容易被拉入同步， 因此，為了改善起動性能，同步電動機大多采用凸極式結(jié)構(gòu)。,轉(zhuǎn)子磁極表面裝有導(dǎo)條短路繞組，稱為起動繞組，實際上也是阻尼繞組。,起動時，把勵磁繞組串聯(lián)一個比自身電阻大510倍電阻后再短接起來。 當定子加上電壓后，定子旋轉(zhuǎn)

5、磁場與轉(zhuǎn)子起動繞組產(chǎn)生異步轉(zhuǎn)矩，而使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動， 當轉(zhuǎn)速上升到接近同步轉(zhuǎn)速時，再給轉(zhuǎn)子加上勵磁，把轉(zhuǎn)子拉入同步轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。,注意：起動時勵磁繞組不能開路，否則將產(chǎn)生高電壓； 勵磁繞組也不能直接短路，否則對起動將產(chǎn)生不利影響。,1. 異步起動,選用與同步電動機極數(shù)相同的異步電動機（容量為主機的5%15%） 作為輔助電動機。首先給輔助電動機加交流電源，使其拖動同步電動機旋轉(zhuǎn)， 當轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時，用自整步法將主機投入電源，并切斷輔助電動機電源。 這種方法只適合于空載起動，所需設(shè)備較多，操作復(fù)雜。,2. 輔助電動機起動,3.變頻起動 同步電動機采用變頻電源供電。 起動時轉(zhuǎn)子繞組加勵磁建立磁極磁場，定子繞組接變頻電源，以低頻電壓進行起動。 隨著轉(zhuǎn)速升高逐步上調(diào)電源頻率，則轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速將始終跟隨定子磁場轉(zhuǎn)速而同步上升， 直至額定轉(zhuǎn)速。,變頻起動過程平穩(wěn)，性能優(yōu)越。采用變頻器供電的交流電動機還可以實現(xiàn)無級調(diào)速。,15.4 同步調(diào)相機,同步調(diào)相機，也稱同步補償機，是一種專門設(shè)計的無功功率發(fā)電機， 準確說，就是不帶機械負載的同步電動機。 它不發(fā)有功，只發(fā)無功，調(diào)節(jié)勵磁電流大小可以調(diào)節(jié)無功大小及性質(zhì)。,正常勵磁 過勵 欠勵 同步調(diào)相機的相量圖,在電力網(wǎng)中，每100萬kVA的發(fā)電容量，一般要求有1530萬kVar的調(diào)相,容量