《同步电机工作原理》PPT课件.ppt

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1、第章同步电机6.1 同步同步电机的基本工作原理与机的基本工作原理与结构构6.2 同步同步发电机的空机的空载运行运行同步同步发电机的机的电枢反枢反应6.4 同步同步发电机的机的负载运行运行同步同步发电机的并机的并联运行运行同步同步电动机和同步机和同步调相机相机思考题与习题 同步同步电机是交流旋机是交流旋转电机的一种机的一种,因其因其转速恒等于同步速机速恒等于同步速机时得名。同步得名。同步电机主要用作机主要用作发电机，也可用作机，也可用作电动机和机和调相机。相机。本章主要分析同步本章主要分析同步发电机的机的稳态运行原理和运行特性，运行原理和运行特性，简要分要分析同步析同步电动机和机和调相机的运行状

2、相机的运行状态。第章同步电机.1同步电机的基本工作原理与结构 同步电机的基本结构以汽以汽轮发电机机为例例:定子定子铁心心：硅：硅钢片叠成。片叠成。机座：机座：钢板板焊接面成，有足接面成，有足够的的强度和度和钢度。度。电枢枢绕组：三相：三相对称称绕组铜线制成制成定子定子(电枢枢)转子子铁心：采用整心：采用整块的含的含铬、镍和和钼的合金的合金钢锻成成护环：保：保护励磁励磁绕组受离心力受离心力时不甩出不甩出励磁励磁绕组：铜线制成制成滑滑环：引励磁：引励磁电流流经电刷、滑刷、滑环进入励磁入励磁绕组中心中心环：支持：支持护环，阻止励磁，阻止励磁绕组轴向移向移动转子子第章同步电机机械端口机械端口转子转子定

3、子绕组定子绕组定子铁心定子铁心电端口电端口ABC返回第章同步电机返回第章同步电机1 1、汽轮发电机结构、汽轮发电机结构 （1 1）定子铁心）定子铁心返回第章同步电机返回第章同步电机1 1、汽、汽轮发电轮发电机结构机结构返回第章同步电机2 2、水轮发电机结构、水轮发电机结构(1)(1)立式水轮发电机立式水轮发电机(2)(2)卧式水轮发电机卧式水轮发电机第章同步电机2 2、水轮发电机结构、水轮发电机结构转子结构转子结构10000kW10000kW水轮机转子水轮机转子第章同步电机1.1.发电环节发电环节各种电机各种电机 引进引进600MW汽轮发电机汽轮发电机第章同步电机国产国产300MW汽轮发电机汽

4、轮发电机第章同步电机国产国产200MW汽轮发电机定子汽轮发电机定子第章同步电机国产国产200MW汽轮发电机定子铁心汽轮发电机定子铁心第章同步电机现场运行的水轮发电机现场运行的水轮发电机第章同步电机.1同步电机的基本工作原理与结构 同步电机的基本工作原理与分类一、同步发电机的基本工作原理大小大小：频率率：励磁励磁绕组通入直流通入直流电流后建立恒定磁流后建立恒定磁场，原，原动机拖机拖动转子以子以转速速旋旋转时，其，其磁磁场切割定子切割定子绕组而感而感应交流交流电动势.相序相序：由：由转子的子的转向决定。向决定。波形波形：由：由可知，波形可知，波形取决于取决于的空的空间分布。分布。第章同步电机U2U

5、1W2V1W1V2发电机的物理机的物理过程可用程可用图示表示示表示旋转示意图1旋转示意图2第章同步电机二、同步电机的分类按按运行运行方式，同步方式，同步电机分机分发电机、机、电动机和机和调相机。相机。按按结构构型式，同步型式，同步电机分旋机分旋转电枢式和旋枢式和旋转磁极式。磁极式。旋旋转磁极式同步磁极式同步电机按磁极形状，又分机按磁极形状，又分隐极式和凸极式两种。极式和凸极式两种。按原按原动机机类别,同步同步电机分机分为汽汽轮发电机、水机、水轮发电机和柴油机和柴油发电机等。机等。汽汽轮发电机一般作成机一般作成隐极式，极式，现代汽代汽轮发电机均机均为2极，极，转速速为3000转/分分钟，水，水轮

6、发电机采用凸极式，极数多，机采用凸极式，极数多，转速低。速低。同步同步电动机、柴油机、柴油发电机和机和调相机一般作成凸极式。相机一般作成凸极式。第章同步电机.1.3 同步电机的额定值对同步同步发电机机额定定值之之间关系关系为：额定运行定运行时加在加在三相定子三相定子绕组上上的的线电压。指指电机机额定运行定运行时，输出功率的保出功率的保证值。同步。同步发电机是指机是指输出的出的额定定视在功率或有功功率，在功率或有功功率，单位是位是KVA或或KW。电动机机额定定容量是指容量是指额定条件下定条件下转轴上上输出的机械功率，出的机械功率，单位是位是KW。调相相机用机用KVA或或Kvar表示。表示。在在额

7、定运行状定运行状态下三相定子下三相定子绕组的的线电流流.第章同步电机.2 同步发电机的空载运行电磁关系：磁关系：空空载特性：特性：同步同步发电机被原机被原动机拖机拖动到同步到同步转速，励磁速，励磁绕组中通入直流中通入直流电流流，定子，定子绕组开路的运行称开路的运行称为空空载运行运行。空空载电动势大小：大小：第章同步电机.3 同步电机的电枢反应电枢反枢反应:电机机带上上负载后，后，电枢磁枢磁动势的基波在气隙中使气隙的基波在气隙中使气隙磁通的大小及位置均磁通的大小及位置均发生生变化化,这种影响称种影响称为电枢反枢反应.电枢反枢反应的性的性质，取决于，取决于电枢磁枢磁动势基波基波和励磁磁和励磁磁动势

8、基波基波之之间的相的相对位置，即与空位置，即与空载电动势和和电枢枢电流流之之间的的夹角角有关有关.励磁磁励磁磁势和和电枢磁枢磁势的区的区别基波基波波形波形大小大小位置位置转速转速转向转向励磁磁动励磁磁动势势正弦正弦波波恒定，由励恒定，由励磁电流决定磁电流决定由转子位置由转子位置决定决定由原动机的转速由原动机的转速决定决定由原动机由原动机决定决定电枢反应电枢反应磁动势磁动势正弦正弦波波恒定，由电恒定，由电枢电流决定枢电流决定由电流瞬时由电流瞬时值决定值决定由磁极对数和电由磁极对数和电流频率决定流频率决定由电流相由电流相序决定序决定第章同步电机.3.1 时的电枢反应d轴轴q轴轴 U轴轴U1U1U2

9、U2 W2W2V1V1W1V2NSW轴轴V轴电枢反枢反应性性质：交轴电枢反应空空载电动势和和电枢枢电流流同同相位相位.第章同步电机d轴轴q轴轴 U轴轴U1U1U2U2 W2W2V1V1W1V2NSW轴轴V轴.3.2 时的电枢反应空空载电动势超超前前电枢枢电流流电枢反枢反应性性质：直轴去磁电枢反应第章同步电机d轴轴q轴轴 U轴轴U1U1U2U2 W2W2V1V1W1V2NSW轴轴V轴6.3.36.3.3 时的电枢反应时的电枢反应空空载电动势滞后滞后电枢枢电流流 电枢反枢反应性性质：直轴助磁电枢反应第章同步电机d轴轴q轴轴 U轴轴U1U1U2U2 W2W2V1V1W1V2NSW轴轴V轴 一般情况下

10、的电枢反应空空载电动势超前超前电枢枢电流流角角,电枢反枢反应性性质：既有交轴,还有直轴去磁电枢反应第章同步电机此种情况下此种情况下-直直轴分量分量-交交轴分量分量-直直轴分量分量电流流产生的合成磁生的合成磁动势-交交轴分量分量电流流产生的合成磁生的合成磁动势第章同步电机 一般情况下的电枢反应（总结）上升上升下降下降 上升上升下降下降下降下降下降下降不不变不不变下降下降R、C增增强交交轴直直轴助磁助磁d、q轴R、L削弱削弱交交轴直直轴去磁去磁d、q轴C增增强直直轴助磁助磁d轴L削弱削弱直直轴去磁去磁d轴R波形波形畸畸变交交轴q轴 负载性性质对电机的影响电枢反应性质记作作夹角角 位置位置第章同步电

11、机 电枢反应与机-电能量转换 电枢反枢反应是同步是同步电机在机在负载运行运行时的重要物理的重要物理现象，它不象，它不仅是引起端是引起端电压变化的主要原因，而且也是化的主要原因，而且也是电机机实现机机-电能能量量转换的枢的枢纽。输出的有功功率越大，有功分量出的有功功率越大，有功分量电流就越流就越大，交大，交轴电枢反枢反应越越强，越大，越大，这就就要求原要求原动机机输入更大的入更大的驱动转矩，矩，维持持电机的机的转速不速不变。第章同步电机 说明明发电机机带感性感性(或容性或容性)无无功功负载时,不需要原不需要原动机增加能量机增加能量.但是直但是直轴去磁（或助磁）去磁（或助磁）电枢反枢反应对气隙气隙

12、磁磁场有去磁（或助磁）作用，致使有去磁（或助磁）作用，致使电压下降下降（或上升）。（或上升）。为维持持电压恒定所需的励磁恒定所需的励磁电流流也需要相也需要相应增加（或减小）。增加（或减小）。直直轴电枢反枢反应磁磁场与励磁与励磁电流共同作用流共同作用,在励磁在励磁绕组上上产生生电磁力磁力,但不能形成但不能形成电磁磁转矩矩.第章同步电机 一般情况下，一般情况下，发电机既机既带有功有功负载，又，又带感性无功感性无功负载，有功，有功电流的流的变化影响化影响发电机的机的转速及速及频率，无功率，无功电流流的的变化影响化影响发电机的机的电压。综上所述，交上所述，交轴电枢反枢反应的存在是的存在是实现机机电能量

13、能量转换的关的关键。为了保持了保持发电机的机的频率和率和电压的的稳定，必定，必须随随负载变化及化及时调节发电机的机的输入功率和励磁入功率和励磁电流。流。第章同步电机 凸极同步发电机的电动势方程和相量图.4 同步电机的负载运行一、凸极同步发电机的电动势方程电磁关系：磁关系：不不计磁路磁路饱和和时有下列关系有下列关系由于由于且令且令则电动势平衡方程平衡方程-直直轴同步同步电抗抗-交交轴同步同步电抗抗分分别表征在表征在对称称负载下，下，单位直位直轴或或交交轴三相三相电流流产生的生的总电枢磁枢磁场在在电枢每一相枢每一相绕组中感中感应的的电动势。第章同步电机二、凸极同步发电机的相量图作作图步步骤第章同步

14、电机隐极同步发电机的电动势方程、相量图和等效电路一、电动势方程电磁关系：磁关系：不不计磁路磁路饱和和时有下列关系有下列关系令令电动势平衡方程平衡方程-同步同步电抗抗 表征在表征在对称称负载下，下，单位三相位三相电流流产生的生的电枢枢总磁磁场在在电枢每一相枢每一相绕组中中感感应的的电动势。第章同步电机二、等效电路和相量图等效等效电路路相量相量图根据相量根据相量图可求出可求出第章同步电机 当忽略当忽略电枢回路枢回路电阻阻时得到的等效得到的等效电路称路称为简化等化等效效电路路,对应的相量的相量图称称为简化相量化相量图思考题 分分别作出汽作出汽轮同步同步发电机机带阻性阻性、纯感性感性、纯容性容性、电感

15、性感性、电容性容性负载时的的简化相量化相量图？并？并说明各种情况明各种情况下下电枢反枢反应的性的性质？第章同步电机 同步发电机特性一、空载特性定定义：空空载特性是特性是发电机的基本特性机的基本特性之一。它一方面表征了磁路的之一。它一方面表征了磁路的饱和和情况，另一方面把它和短路特性、情况，另一方面把它和短路特性、零功率因数零功率因数负载特性配合，可确定特性配合，可确定电机的基本参数、机的基本参数、额定励磁定励磁电流和流和电压变化率等。化率等。实际生生产中，它中，它还可以可以检查三相三相电枢枢绕组的的对称性、匝称性、匝间短路、判短路、判断励磁断励磁绕组和定子和定子铁心有无故障等。心有无故障等。第

16、章同步电机二、短路特性定定义：短路短路时的等效的等效电路路短路特性曲短路特性曲线 短路特性与短路特性与空空载特性配合可特性配合可以求出以求出电机的同机的同步步电抗。抗。第章同步电机三、外特性定定义：外特性曲外特性曲线 当当发电机机带阻性阻性和和感性感性负载时，外特性是下降的，原因是外特性是下降的，原因是电枢反枢反应的的去磁作用和去磁作用和电枢漏阻抗枢漏阻抗产生了生了电压降降.带容性容性负载时且（且（发电机机负载的的容抗大于同步容抗大于同步电抗）抗）时，外特性是上，外特性是上升的，原因是升的，原因是电枢反枢反应的助磁作用和的助磁作用和容性容性电流在漏抗上的流在漏抗上的压降。降。第章同步电机四、调

17、节特性定定义：调整特性曲整特性曲线 在在感性感性和和阻性阻性负载时，随着，随着负载电流流的增加，必的增加，必须增加励磁增加励磁电流，流，补偿电枢反枢反应的去磁作用和漏阻抗的去磁作用和漏阻抗压降，保持端降，保持端电压恒定；恒定；对容性容性负载，随着，随着负载电流的增加，流的增加，必必须减小励磁减小励磁电流。流。在功率因数一定情况下在功率因数一定情况下,根据根据调整特整特性曲性曲线,可确定在可确定在负载变化范化范围内内,维持持电压不不变所需的励磁所需的励磁电流的流的变化范化范围。运。运行人行人员可利用可利用调整特性曲整特性曲线,使系使系统中无中无功功率的分配更合理一些。功功率的分配更合理一些。第章

18、同步电机并联运行的含义.5 同步电机的并联运行1、提高供、提高供电的可靠性；的可靠性；2、提高供、提高供电的的经济性；性；3、提高、提高电能的能的质量。量。无穷大电网的含义 将两台或更多台将两台或更多台发电机分机分别接在接在电力系力系统对应母母线上，或上，或通通过变压器、器、输电线接在接在电力系力系统的公共母的公共母线上，共同向上，共同向负荷荷供供电。并联运行的优点并列方法1.准同期法准同期法2.自同期法自同期法第章同步电机 并联运行的条件一、准同期并列的条件1.待并待并发电机的机的电压与与电网网电压大小相等；大小相等；2.待并待并发电机机电压相位相同与相位相同与电网网电压相位相同；相位相同；

19、3.待并待并发电机机电压频率与率与电网网电压频率相同；率相同；4.待并待并发电机的相序与机的相序与电网的相序相同。网的相序相同。上述条件（上述条件（4）一般在安装）一般在安装发电机机时，根据，根据发电机的机的转向确向确定了定了发电机的相序而机的相序而满足，因此运行人足，因此运行人员在并列在并列时只需只需调节发电机使其机使其满足其它三个条件即可。足其它三个条件即可。不不满足任一条件的并列称足任一条件的并列称为非同期并列，将非同期并列，将对电机机产生生严重的危害。重的危害。重点重点内容内容第章同步电机1.电压大小不等大小不等此此时,ab两端有两端有电位差位差 在在电位差的作用下位差的作用下发电机机

20、产生生冲冲击电流，即流，即 冲冲击电流流为无功无功分量，不会加重原分量，不会加重原动机的机的负担，但会在担，但会在电枢枢绕组中中产生很大的生很大的冲冲击力，使力，使电枢枢绕组端部受冲端部受冲击力的作用力的作用而而变形。形。第章同步电机2.相位不同相位不同 电位差可达位差可达发电机机电压的两倍，若此的两倍，若此时并并列，会列，会产生很大的冲生很大的冲击电流，流，发电机会因遭受机会因遭受巨大的冲巨大的冲击力而力而损坏。坏。冲冲击电流的影响：流的影响：1)电枢枢绕组端端部受部受力力变形形;2)转轴上受冲上受冲击转矩矩的作用的作用,使机使机轴扭曲扭曲变形形;)电枢枢绕组发热.此此时,ab两端有两端有电

21、位差位差第章同步电机3.频率不同率不同转轴上上时而而产生制生制动转矩、矩、时而而产生生驱动转矩，矩，结果是果是电机振机振动。拍振拍振电流使流使电枢枢绕组端端部受力部受力变形，使形，使电枢枢绕组发热。第章同步电机 频率差率差过大大电机不能并列；机不能并列；频率差率差较小小时，靠，靠自整步作作用，可以把用，可以把发电机拉入同步。机拉入同步。第章同步电机4.相序不同相序不同 发电机机实际并列并列时，除了相序必，除了相序必须一致外，其它条件允一致外，其它条件允许有一定的偏差，如有一定的偏差，如U不超不超过10%，相位差不超，相位差不超过10%，频率偏差不超率偏差不超过0.2%0.5%（0.10.25H

22、z)。二、自同期法 相序正确前提下，起相序正确前提下，起动未加励磁的未加励磁的发电机，当其机，当其转速接近同速接近同步速步速时，合上同步开关，将，合上同步开关，将发电机并网，然后加上机并网，然后加上发电机励磁机励磁将将发电机机牵入同步。并网前，励磁入同步。并网前，励磁绕组需需经限流限流电阻阻闭合。合。第章同步电机 有功功角特性及有功功率调节.5 同步电机的并联运行一、功率和转矩平衡输入入功率功率P1机械机械损耗耗pmec附加附加损耗耗pad铁损pFe电磁功磁功率率Pem定子定子铜损pcu1输出功出功率率P2第章同步电机可得可得转矩平衡方程矩平衡方程为或 上式上式说明，明，电机机稳定运行定运行时

23、，驱动性性质的原的原动机机转矩与制矩与制动性性质的的电磁磁转矩和空矩和空载转矩之和平衡。矩之和平衡。第章同步电机二、有功功率功角特性定定义：并并联于无于无穷大大电网的同步网的同步发电机，当机，当电网网电压和和频率一定、率一定、参数（参数（）为常数、空常数、空载电动势不不变（即（即不不变）时，为有功功率功角特性。有功功率功角特性。凸极凸极发电机的有功功率功角特性机的有功功率功角特性隐极极发电机的有功功率功角特性机的有功功率功角特性第章同步电机水水轮发电机有功功机有功功率功角特性曲率功角特性曲线 水水轮发电机的有功功机的有功功率功角特性分两部分率功角特性分两部分:附加附加电磁功率的特点磁功率的特点

24、:第章同步电机汽汽轮发电机的功角特机的功角特性曲性曲线汽汽轮发电机的有功功机的有功功率功角特性的特点率功角特性的特点:第章同步电机1、是、是电动势和和电压间的的时间相位角相位角;或称是励磁磁或称是励磁磁势和合成磁和合成磁势间的空的空间夹角。角。2、是感、是感应电动势的主磁通和的主磁通和产生生电压的的电枢等效假想枢等效假想磁通之磁通之间的的夹角。角。功角功角 的双重物理意的双重物理意义第章同步电机用用图示功角的双重物理意示功角的双重物理意义第章同步电机 转子因有原动机的驱动转矩克服定子合成磁极的制动转矩而作功,实现机电能量转换,将由原动机输入的机械能转变为电能输出。可见，功角是研究同步发电机运行

25、状态的一个重要参数，可见，功角是研究同步发电机运行状态的一个重要参数，它不仅决定了发电机输出有功功率的大小，而且还反映发电它不仅决定了发电机输出有功功率的大小，而且还反映发电机转子的相对空间位置，通过它把同步电机的电磁关系和机机转子的相对空间位置，通过它把同步电机的电磁关系和机械运动紧密联系起来。械运动紧密联系起来。第章同步电机 发电机空机空载运行运行时，原，原动机机输入的功率用来平衡各种入的功率用来平衡各种损耗，耗，此此时，定、，定、转子磁极子磁极轴线重合，它重合，它们之之间只有径向力而无只有径向力而无切向力，所以切向力，所以，在功角特性的，在功角特性的0点上。点上。可可见，并，并联于无于无

26、穷大大电网的同步网的同步发电机要机要调节有功功率有功功率输出，只需出，只需调节原原动转矩。在功率极限角范矩。在功率极限角范围内，内，输入入转矩越大，有功功率矩越大，有功功率输出就越大。出就越大。第章同步电机四、静态稳定的概念静态稳定：指并指并联在在电网上网上稳定运行的同步定运行的同步发电机，当受机，当受电网或原网或原动机方面某些微小机方面某些微小扰动时，能在，能在这种干种干扰消失后，消失后，继续保持原来保持原来稳定运行状定运行状态的能力。的能力。在在a点运行点运行时电机具有静机具有静态稳定的能力。定的能力。若干若干扰使功角使功角增大到增大到a点，点，Pem和和Tem增增大，迫使大，迫使电机减速

27、，功角机减速，功角变小，小，电机回机回到到a点。点。干干扰使功角使功角减小减小时，有同，有同样结论。所以。所以a点称点称为稳定运行点。定运行点。而而b点点为不不稳定运行点，分析略。定运行点，分析略。第章同步电机静态稳定的判据：比整步功率(kW/rad)对汽汽轮发电机，机，比整步功率比整步功率为在在电机机稳定区域内，定区域内，越大，越大，电机机稳定增定增长性越好。性越好。第章同步电机五、过载能力汽汽轮发电机的机的过载能力能力最大最大电磁功率与磁功率与额定功率的比定功率的比值称称为过载能力。能力。过载能力越大，能力越大，电机的机的稳定性越好。定性越好。过载能力是表达静能力是表达静态稳定的能力，不是

28、定的能力，不是发电机可以机可以过载的倍数。的倍数。过载能力能力设计得在一点，是从提高称定得在一点，是从提高称定观点考点考虑的，不是从的，不是从发热观点考点考虑的。的。第章同步电机 无功功角特性及V形曲线一、无功功率功角特性 并并联于无于无穷大大电网的同步网的同步发电机当机当电网网电压和和频率恒定、参率恒定、参数（数（xd、xq、xt）为常数、空常数、空载电势E0不不变（即（即 If 不不变）时，Q=f()为无功功率功角特性无功功率功角特性。水水轮发电机无功功率的功角特性机无功功率的功角特性汽汽轮发电机无功功率的功角特性机无功功率的功角特性第章同步电机汽汽轮发电机无功功率的功角特性曲机无功功率的

29、功角特性曲线几个特殊点几个特殊点:第章同步电机 从能量守恒从能量守恒观点看，并点看，并网运行的同步网运行的同步发电机机调节无无功功率，不需功功率，不需调节原原动机来机来的的输入功率，只需改入功率，只需改变励磁励磁电流。流。调节 前，增大 后调节不影响不影响发电机的有功功率机的有功功率输出出,但影响但影响电机的机的稳定性能。定性能。调节无功无功时不影响有功功率的不影响有功功率的输出出,但是但是调节有功有功时影响无功功影响无功功率率输出出.第章同步电机三、相量分析1.正常励磁正常励磁2.过励磁励磁3.欠励磁欠励磁第章同步电机四、V形曲线 并并联于无于无穷大大电网的同步网的同步发电机，保持有功功率不

30、机，保持有功功率不变时，表，表示示电枢枢电流流和励磁和励磁电流流的关系曲的关系曲线称称为“V”形形曲曲线。发电机运行机运行时，定子定子电流流和和励磁励磁电流流是运行人是运行人员主要主要监视的的两个物理量，两个物理量，这两个量关系到定子两个量关系到定子绕组和励磁和励磁绕组的温度，又的温度，又牵涉到功率因数的超前或滞后以及运行的涉到功率因数的超前或滞后以及运行的稳定性定性问题。对于一个于一个给定的有功功率定的有功功率输出就有一条出就有一条V形曲形曲线，有功功率，有功功率越大，曲越大，曲线向上移，因此可是以得到一簇向上移，因此可是以得到一簇“V”形曲形曲线。第章同步电机第章同步电机V形曲线的特点2.

31、不不稳定区域定区域边缘：=900，连线向右向右倾斜斜;1.每条曲每条曲线的最低点的最低点,定子定子电流最小流最小,且全且全为有功有功电流，流，这些些点的点的连线向右向右倾斜；斜；3.每条曲每条曲线上的上的电流流变化量化量I 为无功分量无功分量;4.励磁励磁电流从零开始增大流从零开始增大时，定子，定子电枢枢电流流变化化规律律为先减小先减小后增大。后增大。表明要输出纯有功功率，必须相应增加一些励磁电流。表明要输出纯有功功率，必须相应增加一些励磁电流。表明输出有功功率越多，维持稳定所需的励磁电流也越大。第章同步电机 同步电动机.6 同步电动机和同步调相机一、同步电机的可逆原理 同步同步电机运行于机运

32、行于发电机状机状态时，如，如图所示。所示。转子磁极子磁极轴线超前定子超前定子合成磁极合成磁极轴线，0，电机机把机械能把机械能转变成成电能。能。同步同步电机的运行是可逆机的运行是可逆的，既可以用作的，既可以用作发电机，机，还可以用作可以用作电动机。机。第章同步电机 逐步减少逐步减少发电机的机的输入功率，入功率，转子将瞬子将瞬时减速，减速，角减小，相角减小，相应的的电磁功率也减少。磁功率也减少。当当发电机的机的输入功率入功率只能只能满足空足空载损耗耗时，发电机机处于空于空载运行状运行状态。第章同步电机 继续减少减少发电机的机的输入功率，入功率，则和和 Pem变为负值。卸。卸动原原动机，机，电机从机

33、从电网吸收功率网吸收功率满足空足空载损耗，耗，成成为空空转的的电动机。机。电机机轴上加上机械上加上机械负载，负值的的增大增大，由，由电网向网向电机机输入入的的电功率和相功率和相应的的电磁功率增大，磁功率增大，转子磁极子磁极轴线落后定子合成磁极落后定子合成磁极轴线，转子受到子受到驱动性性质的的电磁磁转矩作用。矩作用。第章同步电机二、同步电动机的基本方程 按照按照发电机机惯例，同步例，同步电动机可以看成是一台机可以看成是一台输出出负的有功的有功功率的功率的发电机，其机，其电动势方程与方程与发电机的方程相同，以机的方程相同，以隐极机极机为例：例：按照按照电动机机惯例，把例，把输出出负电流看成是流看成

34、是输入正入正电流即可，其流即可，其电动势方程：方程：隐极机：极机：凸极机：凸极机：同步同步电动机的功角特性与机的功角特性与发电机的也相似，用机的也相似，用M=-代替代替即可。即可。第章同步电机三、同步电动机的V形曲线 与同步与同步发电机相似机相似,当同步当同步电动机的机的输入有功功率恒定而入有功功率恒定而调节励磁励磁电流流时,也有三种励磁状也有三种励磁状态,“正常励正常励磁磁”时,电动机没有无功功率机没有无功功率输出；出；“过励励”时电动机从机从电网吸收容性网吸收容性无功（或无功（或发出感性无功）出感性无功）;“欠励欠励”时电动机从机从电网吸收感性无功（或网吸收感性无功（或发出容性无功）出容性

35、无功）.也可以也可以调节无功功无功功率率.调节励磁励磁电流可以流可以调节同步同步电动机的无功功率和功率因数机的无功功率和功率因数,这是同步是同步电动最可最可贵的特点的特点.第章同步电机 由于同步由于同步电动机的平均起机的平均起动转矩矩为零，所不能自行起零，所不能自行起动，必必须借用其它方法。借用其它方法。常用的起常用的起动方法有：方法有：辅助助电动机起机起动法、法、变频起起动法和异法和异步起步起动法。其中异步起法。其中异步起动法法应用最广泛。用最广泛。同步调相机 同步同步调相机是相机是专门发送无功功率的同步送无功功率的同步电机，机，实质上是一上是一台空台空载运行的同步运行的同步电动机。机。在在

36、电网的受网的受电端接上同步端接上同步调速相机，是提高速相机，是提高电网功率因数网功率因数的重要方法之一的重要方法之一。第章同步电机一、同步调相机的励磁1.正常励磁2.过励磁3.欠励磁第章同步电机二、同步调相机的特点1.调相机的相机的额定容量指的是在定容量指的是在过励状励状态下的下的额定定视在功率。在功率。2.由于由于转轴上不上不带机械机械负载，所以，所以调相机的相机的转轴比同容量的比同容量的电动机机转轴细，没有，没有过载能力的要求。能力的要求。3.为了提高了提高调相机提供感性无功的能力，励磁相机提供感性无功的能力，励磁线圈圈导线截面截面较大，但励磁大，但励磁损耗仍然很大，耗仍然很大，对通通风冷却要求冷却要求较高。高。同步同步调相机的起相机的起动一般采用异步起一般采用异步起动法或法或辅助助电动机法。机法。选择起起动方法方法时，首先考，首先考虑限制起限制起动电流，然后考流，然后考虑满足起足起动转矩矩的要求。的要求。