同步电动机与同步补偿机.ppt

同步电动机同步电动机与同步补偿机与同步补偿机电机学电机学 6.10电气工程学院韩力电气工程学院韩力20111电机学电机学同步电动机与同步补偿机同步电动机与同步补偿机Electric MachineryElectric Machineryl同步电动机概述同步电动机概述l同步电动机的工作原理同步电动机的工作原理l同步补偿机简介同步补偿机简介本节内容本节内容2电机学教案，2011 by 重庆大学电气工程学院韩力，电机学电机学同步电动机与同步补偿机同步电动机与同步补偿机Electric MachineryElectric Machineryl同步电动机的同步电动机的结构结构一般采用凸极结构；一般采用凸极结构；磁极表面安装有起动绕组（阻尼绕组）。磁极表面安装有起动绕组（阻尼绕组）。l同步电动机的同步电动机的优点优点可以改善功率因数；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；转速的感应电动机要小；气隙大，气隙大，Xd小，过载能力高，静态稳定性好。小，过载能力高，静态稳定性好。l同步电动机的同步电动机的缺点缺点起动不方便；起动不方便；只适合恒速负载；只适合恒速负载；结构复杂、成本高。结构复杂、成本高。同步电动机概述同步电动机概述3电机学教案，2011 by 重庆大学电气工程学院韩力，电机学电机学同步电动机与同步补偿机同步电动机与同步补偿机Electric MachineryElectric Machineryl电压方程、相量图电压方程、相量图l功角特性功角特性l功率方程、转矩方程功率方程、转矩方程l功率因数特性功率因数特性lV形曲线形曲线l起动方法起动方法同步电动机工作原理同步电动机工作原理4电机学教案，2011 by 重庆大学电气工程学院韩力，电机学电机学同步电动机与同步补偿机同步电动机与同步补偿机Electric MachineryElectric Machinery同步电机运行状态的变化同步电机运行状态的变化SN定子合成磁场定子合成磁场N0S0主磁极主磁极TensT1SN定子合成磁场定子合成磁场Te=0N0S0主磁极主磁极nsT1SN定子合成磁场定子合成磁场N0S0主磁极主磁极T2nsTe5电机学教案，2011 by 重庆大学电气工程学院韩力，电机学电机学同步电动机与同步补偿机同步电动机与同步补偿机Electric MachineryElectric Machinery同步电机电压方程与相量图同步电机电压方程与相量图发电机惯例：发电机惯例：电动机惯例：电动机惯例：同步电动机电压方程同步电动机电压方程6电机学教案，2011 by 重庆大学电气工程学院韩力，电机学电机学同步电动机与同步补偿机同步电动机与同步补偿机Electric MachineryElectric Machinery同步电机电压方程与相量图同步电机电压方程与相量图发电机惯例：发电机惯例：电动机惯例：电动机惯例：7电机学教案，2011 by 重庆大学电气工程学院韩力，电机学电机学同步电动机与同步补偿机同步电动机与同步补偿机Electric MachineryElectric Machinery凸极同步电动机的相量图凸极同步电动机的相量图8电机学教案，2011 by 重庆大学电气工程学院韩力，电机学电机学同步电动机与同步补偿机同步电动机与同步补偿机Electric MachineryElectric Machinery同步电动机的功角特性同步电动机的功角特性发电机惯例：发电机惯例：电动机惯例：电动机惯例：9电机学教案，2011 by 重庆大学电气工程学院韩力，电机学电机学同步电动机与同步补偿机同步电动机与同步补偿机Electric MachineryElectric Machinery同步电动机的同步电动机的功率方程和转矩方程功率方程和转矩方程功率方程：功率方程：转矩方程：转矩方程：其中：其中：10电机学教案，2011 by 重庆大学电气工程学院韩力，电机学电机学同步电动机与同步补偿机同步电动机与同步补偿机Electric MachineryElectric Machinery隐极同步电机的标幺值系统隐极同步电机的标幺值系统发电机：发电机：电动机：电动机：11电机学教案，2011 by 重庆大学电气工程学院韩力，电机学电机学同步电动机与同步补偿机同步电动机与同步补偿机Electric MachineryElectric Machinery同步电动机的工作特性同步电动机的工作特性O前提：前提：UUN，IfIfN工作特性：工作特性：Tef(P2)IMf(P2)f(P2)cosf(P2)TeT0IMI012电机学教案，2011 by 重庆大学电气工程学院韩力，电机学电机学同步电动机与同步补偿机同步电动机与同步补偿机Electric MachineryElectric Machinery同步电动机的功率因数特性同步电动机的功率因数特性IfIfI”fIfIfI”f1.01.0O超超前前滞滞后后变化规律：变化规律：l在同一励磁电流下，随在同一励磁电流下，随着负载的增加，功率因着负载的增加，功率因数从超前变到滞后；数从超前变到滞后；l在同一负载下，调节励在同一负载下，调节励磁电流，可以改善功率磁电流，可以改善功率因数。因数。13电机学教案，2011 by 重庆大学电气工程学院韩力，电机学电机学同步电动机与同步补偿机同步电动机与同步补偿机Electric MachineryElectric Machinery同步电动机无功功率的调节同步电动机无功功率的调节正常励磁：正常励磁：M=0，cosM=1，Q=0过励磁：过励磁：M0，cosM超前，超前，Q0，cosM滞后，滞后，Q0(感性感性)14电机学教案，2011 by 重庆大学电气工程学院韩力，电机学电机学同步电动机与同步补偿机同步电动机与同步补偿机Electric MachineryElectric Machinery同步电动机的同步电动机的V形曲线形曲线正常正常励磁励磁超前超前过励过励滞后滞后欠励欠励不稳定区不稳定区IfIMOPe=0Pe0P”e Pecos M=1cos M=0.8cos(-M)=0.8结论：结论：l调节励磁电流，就调节励磁电流，就可以调节同步电动可以调节同步电动机的无功电流和功机的无功电流和功率因数；率因数；l当同步电动机工作当同步电动机工作在过励状态时，向在过励状态时，向电网吸收电网吸收超前超前无功，无功，可改善电网的功率可改善电网的功率因数。因数。15电机学教案，2011 by 重庆大学电气工程学院韩力，电机学电机学同步电动机与同步补偿机同步电动机与同步补偿机Electric MachineryElectric Machinery超前与滞后的无功功率超前与滞后的无功功率功率功率因数角因数角电压与电电压与电流的关系流的关系同步发电机同步发电机同步电动机同步电动机0I滞后于滞后于U向电网发出滞后向电网发出滞后的无功功率的无功功率(过励过励)从电网吸收滞后从电网吸收滞后的无功功率的无功功率(欠励欠励)从电网吸收超前从电网吸收超前的无功功率的无功功率(过励过励)向电网发出超前向电网发出超前的无功功率的无功功率(欠励欠励)0(滞后滞后)Q0(滞后滞后)Q0(超前超前)17电机学教案，2011 by 重庆大学电气工程学院韩力，电机学电机学同步电动机与同步补偿机同步电动机与同步补偿机Electric MachineryElectric Machinery同步电动机的起动问题同步电动机的起动问题 同同步步电电动动机机没没有有自自起起动动转转距距。定定子子通通入入三三相相对对称称电电流流，在在气气隙隙内内产产生生转转速速为为ns的的旋旋转转磁磁场场，转转子子通通入入直直流流励励磁磁，产产生生N、S极极，定定子子前前后后半半周周对对转转子子磁磁极极的的作作用用力力相相反反，产产生生的的平平均转距为零，无法自起动。均转距为零，无法自起动。A AX XB BCYA AX XB BCYSaNa+AZA AX XB BCYA AX XB BCYSaNa+AZA AX XB BCYA AX XB BCYSaNa+AA AX XB BCYA AX XB BCYSaNaA AX XB BCYA AX XB BCYSaNa+AZNS18电机学教案，2011 by 重庆大学电气工程学院韩力，电机学电机学同步电动机与同步补偿机同步电动机与同步补偿机Electric MachineryElectric Machineryl异步起动法异步起动法l辅助电动机拖动起动法辅助电动机拖动起动法l变频起动法变频起动法同步电动机的起动方法同步电动机的起动方法19电机学教案，2011 by 重庆大学电气工程学院韩力，电机学电机学同步电动机与同步补偿机同步电动机与同步补偿机Electric MachineryElectric Machinery 采用感应电动机工作原理。在转子极靴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）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，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），需串入阻能直接短路（对起动不利），需串入阻值约为值约为10倍的电阻。当异步起动使转子倍的电阻。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。磁，进入同步电机运行状态。同步电动机的异步起动法同步电动机的异步起动法20电机学教案，2011 by 重庆大学电气工程学院韩力，电机学电机学同步电动机与同步补偿机同步电动机与同步补偿机Electric MachineryElectric Machinery同步电动机的异步起动法同步电动机的异步起动法21电机学教案，2011 by 重庆大学电气工程学院韩力，电机学电机学同步电动机与同步补偿机同步电动机与同步补偿机Electric MachineryElectric Machineryl定义：一台不带机械负载的同步电动机，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。也称改善电网的功率因数。也称同步调相机同步调相机。l相量图：相量图：同步补偿机同步补偿机过励：电容器过励：电容器欠励：电感器欠励：电感器结论结论：只要调节励磁电流的大小，就可：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。以灵活的调节无功功率的大小与性质。22电机学教案，2011 by 重庆大学电气工程学院韩力，电机学电机学同步电动机与同步补偿机同步电动机与同步补偿机Electric MachineryElectric Machineryl当电网负荷较大时，为了改善功率因素，同步当电网负荷较大时，为了改善功率因素，同步补偿机应过励运行。补偿机应过励运行。l当电网负荷很轻时，高压长输电线路将呈现较当电网负荷很轻时，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，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。余的无功功率。同步补偿机的应用同步补偿机的应用23电机学教案，2011 by 重庆大学电气工程学院韩力，电机学电机学同步电动机与同步补偿机同步电动机与同步补偿机Electric MachineryElectric Machinery6-23、6-25、6-27作业（自己做，不交）作业（自己做，不交）24电机学教案，2011 by 重庆大学电气工程学院韩力，