6.9 同步电动机与同步补偿机

6.9同步电动机和同步补偿机一、教学要求：3．熟悉同步补偿机的用途1．了解同步电动机的优缺点2、掌握同步电动机的运行原理第一节概述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。第二节同步电动机的运行原理1、同步电动机运行的可逆原理结论：同步电机以角的正负判断电机的运行状态。发电机：超前与，为正电动机：滞后与，为负U0E0EU00090电动机过励运行状态(按发电机规则)00090发电机过励运行状态(按发电机规则)UIcjIX0EaF1fFF1cos0PmUI1cos0PmUI向电网输送电功率从电网吸收电功率0EUI1fFF隐极同步电机，电磁功率：0McUEPmSinX2022dqMddqXXUEPmSinmUSinXXX凸极同步电机，电磁功率：0,0MP说明电磁功率是从电网吸收电功率转变为机械功率，绝大部分通过转轴送给机械负载。2020MPTTTPP功率关系：转矩平衡式：2TTT同步电机的可逆原理：同步电机并联到电网上，如果用原动机去拖动它，它就成为发电机运行；如果让它去拖动机械负载，就成为电动机运行，同步电机的这种性质，称可逆原理．2、同步电动机的基本方程式、相量图和功率平衡关系研究电动机时，采用电动机惯例和的参考方向：IU00SSUEIrjIXEIZ0ER同步电动机等效电路图SXUIUI1fFFSjIXaF0E(b)0欠励磁sin0QmUI从电网吸收有功功率也吸收无功功率cos0PmUI0EUI1fFFSjIX(b)180欠励磁sin0QmUI吸收无功功率电动机惯例发电机机惯例电动机惯例与发电机惯例比较:电枢电流正方向发生改变;电动势和电压的正方向没变,空间坐标轴+A的位置也没变,所以空间相矢时图中方向不变的方向也不变,电枢磁动势方向不变,此时电枢磁动势与电枢电流方向相反。0,,EEU1,fFFcos0PmUI从电网中吸收有功功率sin0QmUI从电网中吸收无功功率同步电动机功率关系1MCuPPP20MPPP同步电机作为电动机还是发电机运行判断：励磁磁动势超前气隙磁动势，发电机运行；滞后为电动机运行．3、同步电动机的V形曲线在不同的负载下，电枢电流、励磁电流和功率因素之间的关系负载不变，指负载转矩不变0TCmEUSinX常数cosPmUI常数负载不变，认为输入功率近似不变0sinE常数cosI常数cos1的点，电枢电流为最小.比正常励磁电流小，即欠励时，功率因素是滞后；过励时，功率因素是超前的。UISjIX0E'I'SjIX'0E'''I''''SjIx''0EIfI0If00mP'emPemP'emP'emPemP'emP'emPemP'emP正常励磁超前欠励滞后过励cos0.8cos1cos0.8四、同步电动机的V形曲线同步电动机的突出优点：它能够在超前的功率因素下运行，能够起到改善电网功率因素的作用。4同步电机的起动同步电动机自起动转距为零。同步电机定子通入三相对称电流，在气隙内产生转速为n1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。AXBCYAXBCYSaNa+AZAXBCYAXBCYSaNa+AZAXBCYAXBCYSaNa+AAXBCYAXBCYSaNaAXBCYAXBCYSaNa+AZNS1、异步起动: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（以免产生大电流），需串入阻值约为10倍的电阻。起动过程就是依靠电磁感应原理产生电磁转矩而旋转.当异步起动使转子转速上升接近同步转速，加入直流励磁，进入同步电机运行状态。解决方法：2．变频起动：对大型电动机起动采用一种软起动的方法.起动时改变同步电动机的频率，使电动机始终在同步状态下从静止起动加速,平滑地加速到电机的同步转速后，再将电机并入到电网运行．这种起动损耗低，起动平滑，对电网没有冲击，且功率因素高，时间短，运行可靠，是一种理想的起动方法5同步补偿机（调相机）同步补偿机，也称同步调相机，是一台不带机械负载的同步电动机，专门用于发出（吸收）无功功率。一、两种运行方式IU1.过励：为过励时，滞后于，发出感性无功功率。即吸收容性无功功率，UI2.欠励：超前于，吸收感性无功功率。按照发电机惯例画出空载、过励、欠励时-空矢量图如下：二、用途1．受控补偿当电网在负载下工作时,由于滞后性负载引起线路电压的下降;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。当负荷较大时，为了改善功率因素，同步补偿机应过励运行.2、中间补偿同步补偿机装在线路上,可以达到自动维持线路电压接近为恒定的目的三、说明1、水电站在枯水期间，水轮发电机可作调相机运行2、在同时有水轮机和汽轮发电机的电网，丰水期间，水轮发电机发有功功率，汽轮发电机作调相机运行。1某工厂电力设备所消耗的总功率为2400KW，（滞后），今欲添置功率为400KW的电动机。现有400KW、（滞后），的感应电动机和400KW、（超前）的同步电动机可供选用，试问在两种情况下，工厂的总视在功率和功率因数各为多少（电动机的损耗略去不计）？cos0.8cos0.8cos0.82、分别按电动机和发电机惯例画出同步电机在下列运行状态下的电动势相量图(1)发出有功功率,发出电感性无功功率;(3)吸收有功功率,发出电感性无功功率;(2)发出有功功率,发出电容性无功功率;(4)吸收有功功率,发出电容性无功功率;(1)发电机惯例0,0,090,0PQ电动机惯例0,0,180270,0PQ(2)发电机惯例0,0,900,0PQ电动机惯例0,0,90180,0PQ(3)发电机惯例0,0,90180,0PQ电动机惯例0,0,900,0PQ(2)发电机惯例0,0,180270,0PQ电动机惯例0,0,090,0PQ作业：6-266-28