第6章5同步电动机和调相机

6.5,同步电动机和调相机,基本电磁关系,同步电动机的无功功率调节,同步电动机的起动和调速方法,同步调相机的原理和特点,从发电机状态过渡到电动机状态过程：,1.,发电机状态：,转子主极轴线沿转向超前于气隙合成磁场轴线，电磁转矩为制动性质。原动机输入机械转矩克服电磁转矩，将机械能转变为电能。,一、基本电磁关系,2.,空载状态：,逐步减少原动机输入功率，使转子瞬时减速，,角和电磁功率相应减小。当,角减至零时，发电机变为空载，其输入功率正好抵偿空载损耗。,3.,电动机状态：,主极磁场落后于气隙合成磁场，电磁转矩为驱动性质，电机进入电动机运行状态，将电网输入的电能转换成机械能。,二、无功功率调节,(,电动机）,电动机并在恒压电网上运行时，若,P,2,恒定，且忽略电枢电阻损耗。,1.,矢量图,同步电动机输出有功功率,P,2,恒定，,改变励磁电流可以调节其无功功率,“正常”励磁时功率因数,cos,=1,，电枢电流全部为有功电流，故数值最小,励磁电流小于正常励磁值,(,欠励,),时，电动机,功率因数,cos,滞后,，,同步电动机相当于感性负载，要,从电网吸取滞后无功,励磁电流大于正常励磁值,(,过励,),时，电动机,功率因数,cos,超前,，,同步电动机相当于容性负载，要,从电网吸取超前无功,2.,特点,同步电动机的,V,形曲线,I,=,f,(,I,f,),：,同步电动机在有功功率恒定、励磁电流变化时，电枢电流随励磁电流变化的曲线,在欠励区，励磁电流减小到一定数值时，电动机将,失步,，不能稳定运行（原因）,利用同步电动机功率因数可调的特点，让其工作于过励状态，从电网吸收容性无功，可以改善电网的无功平衡状况，从而提高电网的功率因数和运行性能及效益。,改变励磁可以调节电动机的功率因数,3.V,形曲线,三、起动与调速,1.,起动方法,同步电动机不能自起动，必须借助其它起动方法,原因,：,定子旋转磁场将以同步转速相对于转子磁场运动，转子上承受的是交变的脉振转矩，平均值为零。,常用起动方法,辅助电动机起动,变频起动,异步起动,2.,同步电动机调速,随着电力电子技术和计算机控制技术的发展，用同步电动机、特别是,特种同步电动机,(,如永磁式同步电动机、磁阻式同步电动机、开关磁阻式同步电动机等,),构成,高品质交流变速传动系统,已成为调速研究领域的主要发展趋势。,同步电动机通常应用于不需要调速的场合，少数情况下,(,如风机、水泵的节能运行,),，需要两至三种转速，也都用变极方式实现。,四、调相机,2.,用途：,在适当地点装上调相机，就地补偿负载所需的感性无功功率，即,吸收容性无功、发出感性无功,，,就能显著提高电力系统的经济性与供电质量。,1.,原理：,利用不带机械负载的同步电动机,改变励磁可以调节功率因数,的原理，并联运行于电网上提供感性无功功率，提高功率因数，降低线路压降和损耗，提高发电设备的利用率和效率。,3.,特点,若输出有功功率为零（忽略调相机本身的损耗），过励时，电流超前电压,90,；欠励时，电流滞后电压,90,电力系统在大多数情况下呈感性，故,调相机通常都是在过励状态下运行,，,作为无功功率电源，提供感性无功，改善电网功率因数，保持电网电压稳定,只要调节励磁电流，就能灵活地调节无功功率的性质和大小,