第十二章---同步电动机和同步调相机

第十二章同步电动机和同步调相机随着工业的发展一些生产机模的功率越来越大，例如空气压缩机，大型鼓风机，电动发电机组等，它们的功率达数百kw到数万kw，同时这些生产机械本身也没有调节速度的要求，一般都采用同步电动机去拖动，因为同步电动机在比异步电动机的功率因数高，可以改善电网的功率因数，这点是异步电动机做不到的。而同步调相机只相当于空载运行的同步电动机，它不用来拖动机械负载而专门用来调节无功功率，提高电网的功率因数。§12-1．同步电动机的基本方程式和相量图1．同步电机的可逆原理同步电机和其它旋转电机一样，具有可逆性，即可做为发电机，也可做为电动机。前面已讲一台发电机并联到无限大电网后，向电网输出电功率的根本原因是把拖动发电机运行的原动机S冷门，水门开大，增加拖动转矩，使标志转子位置的1FfF比气隙合成磁势Fδ超前一个角度θ，出现了电磁功率，此时、PePθ为正值，•Eo超前角度•Uθ。若减小输入功率，转子减速，θ角减少，减小，当ePθ角减小到零时，相应电磁功率也为零，发电机在输入功率，发电机入于空载，不向电网发电。1PP=0这时撤掉原动机，相反在转子上加机械负载，电机减速，•Eo滞后，功率角变为负值，电机的电流关系有了新的变化——即变为电动机。•U发电机惯例在这种规定的正方向下1cos0PmUIϕ=，电机吸收电功率1cos0PmUIϕ=，电机发出电功率-1-因此当时，，说明电机吸收电功率90ϕD10P此时0sinetEuPmθχ=。90ϕD时，，说明吸收电功率变为机械功率。10P2ePPP=+02P—机械功率2．同步电动机的基本方程式相量图由于，90ϕD1cos0PmUIϕ=t说明此时从电网吸收电功率按照电动机惯例，把电流正方向倒一下，则90ϕD表示电机吸取电功率。此时方程式0aUEIkjIX••••=++在电动机惯例下：1cos0PmUIϕ=表示从电磁吸收电功率1cos0PmUIϕ=表示发电电功率根据能量守恒：1ePPPω−=20PPPe=−P2——输出的机械功率即-2-无论用发电机惯例还是电动机惯例，判断一台同主电机究竟是发电机还是电动机运行，关键要看转子励磁磁动势是超前Fδ还是滞后Fδ。是0E•超前U•，还是0E•落后U•3．同步电动机后稳定性及过载能力静态稳定与发电机一样：即0dTedθ稳定0dTedθ不稳定隐极机：0sinEUmTxtθ=Ω凸极机：2011sin()sineqdPEUmmUTxtθθχχ===−ΩΩΩmaxmNTKT=-3-§12-2．同步电动机的V形曲线电动机在某一定负载下，改变它的励磁电流，找出它的电枢电流的变化曲线。就是所谓的V形曲线。同步电动机的负载不变，sinemUEoPxtθ==常数0sinEθ=常数负载不变，输入的电功率P1也近似不变1cosPmUIϕ==常数cosIϕ=常数同步电动机比较突出的优点：就是能够在超前的功率因数下运行，能够起到改善电网总功率因故作用。从V形曲线看出，要想让同主电动机在超前的功率下运行，就必须增大励磁电流，使同步电动机处于过励状态下运行。-4-励磁电流大于正常励磁电流时，电流超前U，功率因数超前，从电网吸收超前无功。励磁电流小于正常励磁电流时，电流滞后U，功率因数滞后，从电网吸收滞后无功。§12-3．同步调相机专供无功功率的同步电机称为同步调相机（同步补偿机）随着电力系统日益扩大，而系统中的主要负载是异步电机与变压器，均为感性负载，因此电网除了供给感性负载必要的有功功率外，还要供很大一部分防感性无功，从而使整个电网的功率因数降低。功率因数越低，则发电站容量越不能充分利用。而且线路损耗和压降增大，输电质量变坏，运行不经济。因此提出了提高电网功率因数的要求。当然在电网里装上一部分同步电动机，并使它工作在过励状态，可以起到改善本因数的作用。但仅仅靠同步电动机来改善功率因数还不能满足要求，因此有必要在受电端装上一些同步调相机，专门来改善电网的功率因数。因为当电网担负滞后功率因故的负载时，同步电动机采用过励运行，从电网吸收容性无功（即超前）活动电流。当电网担负起前功率因数的负载时，同步电动机采用欠励磁运行，从电网吸收滞后的无功电流。通过举例说明。-5-