同步電動機和同步調(diào)相機

關(guān)于同步電動機和同步調(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?！裾莆胀诫妱訖C的電動勢方程式、相量圖和功率因數(shù)的可調(diào)原理?！裾莆胀诫妱訖C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?！裾莆胀秸{(diào)相機的工作原理和特點。第2頁,共17頁，2024年2月25日，星期天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。

轉(zhuǎn)子磁場在前合成磁場在后

機械功率→電功率第3頁,共17頁，2024年2月25日，星期天逐漸調(diào)節(jié)發(fā)電機

空載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

空載這是，合成磁場略超前轉(zhuǎn)子磁場，若忽略空載損耗，則第4頁,共17頁，2024年2月25日，星期天如果撤去原動機，并帶上機械負載：3.同步電動機運行合成磁場在前轉(zhuǎn)子磁場在后電功率→機械功率電磁轉(zhuǎn)矩為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩第5頁,共17頁，2024年2月25日，星期天電動機發(fā)電機空載第6頁,共17頁，2024年2月25日，星期天二、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：有功電流為負值，可見：無功電流滯后電壓90o發(fā)出負的有功功率，即從電網(wǎng)吸收有功功率；發(fā)出感性無功功率，即從電網(wǎng)吸收容性無功功率。說明：發(fā)電機向電網(wǎng)第7頁,共17頁，2024年2月25日，星期天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電流相量轉(zhuǎn)過第8頁,共17頁，2024年2月25日，星期天可見，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]第9頁,共17頁，2024年2月25日，星期天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）按電動機來寫電動機功角特性：（設(shè)為正）第10頁,共17頁，2024年2月25日，星期天二、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?？梢姡箻O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。它是由于電機的交、直磁阻不等（）而產(chǎn)生的。這種電動機稱為磁阻電動機。第11頁,共17頁，2024年2月25日，星期天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

。第12頁,共17頁，2024年2月25日，星期天二、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5～10倍電阻后再短接起來。當定子加上電壓后，定子旋轉(zhuǎn)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.異步起動第13頁,共17頁，2024年2月25日，星期天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。第14頁,共17頁，2024年2月25日，星期天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)相機的相量圖忽略損耗，則定子電流全是無功電流。正常勵磁不發(fā)無功功率。過勵時：向電網(wǎng)發(fā)出感性無功功率，即從電網(wǎng)吸取容性無功功率，調(diào)相機起電容器的作用。欠勵時：向電網(wǎng)發(fā)出容性無功功率，即從電網(wǎng)吸取感性無功功率。第15頁,共17頁，2024年2月25日，星期天在電力網(wǎng)中，每100萬kVA的發(fā)電容量，一般要求有15～30萬kVar的調(diào)相容量與之配合，所以調(diào)相