第十四次11.3同步电动机及补偿机.pptVIP

同步电动机 教学要求： 了解同步电动机的优缺点 了解同步电动机的起动，功率因数的调节 熟悉同步补偿机的用途。 了解特殊同步电动机工作原理 第一节 同步电动机的基本电磁关系、方程式和相量图 第二节 同步电动机的无功功率调节 第三节 三相同步电动机的起动 第四节 同步调相机 第五节 特殊同步电动机 大功率同步电动机与同容量的异步电动机相比，同步电动机的功率因数高，在运行时，不仅不使电网的功率因数降低，而且能够改善电网的功率因数。 同步电动机一般都作成凸极式的，为了能够自起动，在转子磁极的极靴上装起动绕组。 同步电动机不带机械负载运行时，可以作为同步补偿机使用，它可以改善电网的功率因数，调整电网的电压。 第一节 同步电动机的基本电磁关系、方程式和相量图 一、从发电机状态过渡到电动机状态过程 同步电机运行于发电机状态时，如图所示。 转子磁极轴线超前定子合成磁极轴线，δ0，电机把机械能转变成电能。 二、方程式和相量图 同步电动机分析时采用电动机惯例，则电流 超前端电压 （从电网吸收超前的容性电流），励磁电动势 滞后与电压 ，?和?角为正值，产生的电磁功率也为正值。 电动势平衡方程式分别为： 隐极同步电动机： 根据电动势方程可以画出等效电路和相量图，如图17-2。 三、功率与转矩平衡方程和功角特性 （一）功率平衡方程式 同步电动机正常运行时，由电网输入的电功率P1除了很小部分消耗于定子铜耗外，即为由电磁场从定子传送到转子的电磁功率Pem。转子上获得的总机械功率Pm为Pem中减去定子铁心损耗、机械损耗pm，总机械功率Pm除去和附加损耗ps（有的还包括励磁机功率pf）后才是电动机最后的输出功率P2。 第二节 同步电动机的无功功率调节 一、同步电动机的无功功率调节 同步电动机并在恒压电网上运行时，若输出功率P2恒定，以隐极同步电动机为例，且忽略电枢电阻损耗。则 由于m、U、xs均不变，则 图17-3给出了输出功率不变而励磁电势变化时隐极发电机的电势相量图，和的末端必须落在直线AB和CD上。可见， 同步电动机输出有功功率P2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 二、同步电动机的V型曲线 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，即I=f(If) ，如图 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； 改变励磁可以调节电动机的功率因数； 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 第四节 同步调相机 同步调相机，也称同步补偿机，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。 一、调相机两种运行状态 过励状态； 欠励状态， 同步调相机由于不带有功负载，运行只有两种状态，如图（a）为过励状态， 领先于 ，吸收容性无功功率，即发出感性无功功率。 如图（b）为欠励状态， 落后于 ，吸收感性无功功率。 二、调相机用途 调相机向电网补充无功功率，根据其所在位置不同，补偿作用也不同。 如图，调相机在负荷节点补偿，当负荷较大时，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。 （二）中间补偿 如图，调相机在输电线路上进行补偿，发电机送到系统的功率为 三、调相机特点 （1）因不带机械负载，补偿机转轴可以比细。因为输出有功功率为零（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°， 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。 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。 （2）由于没有稳定问题，xs可较大，使得气隙较小，励磁也较小，转子用铜量少。 （3)额定容量对应过励而言。 （4)也存在起动问题，一般利用异步起动，加起动 绕组。 水电站在枯水期间，水轮发电机可作调相运行；在同时有水轮机