,电机学,同步电动机与同步补偿机,*,Electric Machinery,电机学教案，2008 by 重庆大学电气工程学院韩力，023-65111229,同步电动机与同步补偿机,电机学 6.9,1,同步电动机与同步补偿机电机学 6.91,同步电动机概述,同步电动机的工作原理,同步补偿机简介,本节内容,2,电机学教案，2008 by 重庆大学电气工程学院韩力，023-65111229,同步电动机概述本节内容2电机学教案，2008 by 重庆大,同步电动机的,结构,一般采用凸极结构；,磁极表面安装有起动绕组（阻尼绕组）。,同步电动机的,优点,可以改善功率因数；,低速时，同步电动机的体积与重量比同容量、同转速的感应电动机要小；,气隙大，,X,d,小，过载能力高，静态稳定性好。,同步电动机的,缺点,起动不方便；,只适合恒速负载；,结构复杂、成本高。,同步电动机概述,3,电机学教案，2008 by 重庆大学电气工程学院韩力，023-65111229,同步电动机的结构同步电动机概述3电机学教案，2008 by,电压方程、相量图,功角特性,功率方程、转矩方程,功率因数特性,V形曲线,起动方法,同步电动机工作原理,4,电机学教案，2008 by 重庆大学电气工程学院韩力，023-65111229,电压方程、相量图同步电动机工作原理4电机学教案，2008,同步电机运行状态的变化,S,N,定子合成磁场,N,0,S,0,主磁极,T,e,n,s,T,1,S,N,定子合成磁场,T,e,=0,N,0,S,0,主磁极,n,s,T,1,S,N,定子合成磁场,N,0,S,0,主磁极,T,2,n,s,T,e,5,电机学教案，2008 by 重庆大学电气工程学院韩力，023-65111229,同步电机运行状态的变化SN定子合成磁场N0S0主磁极Ten,同步电机电压方程与相量图,发电机惯例：,电动机惯例：,同步电动机电压方程,6,电机学教案，2008 by 重庆大学电气工程学院韩力，023-65111229,同步电机电压方程与相量图发电机惯例：电动机惯例：同步电动机电,同步电机电压方程与相量图,发电机惯例：,电动机惯例：,7,电机学教案，2008 by 重庆大学电气工程学院韩力，023-65111229,同步电机电压方程与相量图发电机惯例：电动机惯例：7电机学教案,凸极同步电动机的相量图,8,电机学教案，2008 by 重庆大学电气工程学院韩力，023-65111229,凸极同步电动机的相量图8电机学教案，2008 by 重庆大,同步电动机的功角特性,发电机惯例：,电动机惯例：,9,电机学教案，2008 by 重庆大学电气工程学院韩力，023-65111229,同步电动机的功角特性发电机惯例：电动机惯例：9电机学教案，,同步电动机的功率方程和转矩方程,功率方程：,转矩方程：,其中：,10,电机学教案，2008 by 重庆大学电气工程学院韩力，023-65111229,同步电动机的功率方程和转矩方程功率方程：转矩方程：其中：1,隐极同步电机的标幺值系统,发电机：,电动机：,11,电机学教案，2008 by 重庆大学电气工程学院韩力，023-65111229,隐极同步电机的标幺值系统发电机：电动机：11电机学教案，2,同步电动机的工作特性,O,前提：,U,U,N,，,I,f,I,fN,工作特性：,T,e,f,(,P,2,),I,M,f,(,P,2,),f,(,P,2,),cos,f,(,P,2,),T,e,T,0,I,M,I,0,12,电机学教案，2008 by 重庆大学电气工程学院韩力，023-65111229,同步电动机的工作特性O前提：UUN，IfIfNTeT0,同步电动机的功率因数特性,I,f,I,f,I”,f,I,f,I,f,I”,f,1.0,1.0,O,超前,滞后,结论：,在同一励磁电流下，随着负载的增加，功率因数从超前变到滞后；,在同一负载下，调节励磁电流，可以改善功率因数。,13,电机学教案，2008 by 重庆大学电气工程学院韩力，023-65111229,同步电动机的功率因数特性IfIfI”fIfIfI”f,同步电动机无功功率的调节,正常励磁：,M,=0，cos,M,=1，,Q,=0,过励磁：,M,0，cos,M,超前，,Q,0，cos,M,滞后，,Q,0(感性),14,电机学教案，2008 by 重庆大学电气工程学院韩力，023-65111229,同步电动机无功功率的调节正常励磁：M=0，cosM=1，,同步电动机的V形曲线,正常,励磁,超前,过励,滞后,欠励,不稳定区,I,f,I,M,O,P,e,=0,P,e,0,P”,e,P,e,cos,M,=1,cos,M,=0.8,cos(-,M,)=0.8,结论：,调节励磁电流，就可以调节同步电动机的无功电流和功率因数；,当同步电动机工作在过励状态时，向电网吸收,超前,无功，可改善电网的功率因数。,15,电机学教案，2008 by 重庆大学电气工程学院韩力，023-65111229,同步电动机的V形曲线正常超前滞后不稳定区IfIMOPe=0P,超前与滞后的无功功率,功率,因数角,电压与电流的关系,同步发电机,同步电动机,0,I,滞后于,U,向电网发出滞后,的无功功率(过励),从电网吸收滞后,的无功功率(欠励),从电网吸收超前,的无功功率(过励),向电网发出超前,的无功功率(欠励),0(滞后),Q0(滞后),Q0(滞后)Q0(超前,同步电动机的起动问题,同步电动机没有自起动转距,。定子通入三相对称电流，在气隙内产生转速为n,s,的旋转磁场，转子通入直流励磁，产生N、S极，定子前后半周对转子磁极的作用力相反，产生的平均转距为零，无法自起动。,A,X,B,C,Y,A,X,B,C,Y,S,a,N,a,+A,Z,A,X,B,C,Y,A,X,B,C,Y,S,a,N,a,+A,Z,A,X,B,C,Y,A,X,B,C,Y,S,a,N,a,+A,A,X,B,C,Y,A,X,B,C,Y,S,a,N,a,A,X,B,C,Y,A,X,B,C,Y,S,a,N,a,+A,Z,N,S,18,电机学教案，2008 by 重庆大学电气工程学院韩力，023-65111229,同步电动机的起动问题 同步电动机没有自起动转距。定子通,异步起动法,辅助电动机拖动起动法,变频起动法,同步电动机的起动方法,19,电机学教案，2008 by 重庆大学电气工程学院韩力，023-65111229,异步起动法同步电动机的起动方法19电机学教案，2008 b,采用感应电动机工作原理。在转子极靴上加装起动绕组（发电机称为阻尼绕组），起动时，励磁绕组不能开路（以免产生过大的感应电势，击穿绝缘），亦不能直接短路（对起动不利），需串入阻值约为10倍的电阻。当异步起动使转子转速上升、转接近同步速，加入直流励磁，进入同步电机运行状态。,同步电动机的异步起动法,20,电机学教案，2008 by 重庆大学电气工程学院韩力，023-65111229,采用感应电动机工作原理。在转子极靴上加装起动绕组（发电,同步电动机的异步起动法,21,电机学教案，2008 by 重庆大学电气工程学院韩力，023-65111229,同步电动机的异步起动法21电机学教案，2008 by 重庆,定义：一台不带机械负载的同步电动机，专门用于发出（或者吸收）无功功率，以改善电网的功率因数。也称,同步调相机,。,相量图：,同步补偿机,过励：电容器,欠励：电感器,结论,：只要调节励磁电流的大小，就可以灵活的调节无功功率的大小与性质。,22,电机学教案，2008 by 重庆大学电气工程学院韩力，023-65111229,定义：一台不带机械负载的同步电动机，专门用于发出（或者吸收）,当电网负荷较大时，为了改善功率因素，同步补偿机应过励运行。,当电网负荷很轻时，高压长输电线路将呈现较大的电容作用，使受端电网电压升高。此时，同步补偿机应运行在欠励状态，吸收电网中多余的无功功率。,同步补偿机的应用,23,电机学教案，2008 by 重庆大学电气工程学院韩力，023-65111229,当电网负荷较大时，为了改善功率因素，同步补偿机应过励运行。同,6-17、6-18,6-24、6-25、6-26,作业(自己练习，不交),24,电机学教案，2008 by 重庆大学电气工程学院韩力，023-65111229,6-17、6-18作业(自己练习，不交)24电机学教案，2,