第605_三相同步电动机.ppt

武汉大学电气工程学院刘启胜 武汉大学电气工程学院刘启胜 6.5 三相同步电动机和调相机 同步电动机：转速不随负载的变化而改变 * 武汉大学电气工程学院刘启胜 一、同步电机的三种运行方式 发电机状态 转子轴线超前定子轴线，产生的电磁转矩为制动性质显然是发电机。 N S N S θi 6.5.1 同步电动机的基本电磁关系 * 武汉大学电气工程学院刘启胜 空载状态 N S N S n1 n1 转子轴线和定子轴线相重合，此时的功角为零，电磁转矩为0，所以这是一种从发电机向电动机过度的临界状态。 * 武汉大学电气工程学院刘启胜 电动机状态 N S N S θi 转子轴线滞后定子轴线，产生的电磁转矩为驱动性质，显然是电动机。 * 武汉大学电气工程学院刘启胜 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 d轴 q轴 φ ψ θ φ ψ θ 发电机状态 电动机状态 空载状态 * 武汉大学电气工程学院刘启胜 二、同步电动机的电动势平衡、相量图和功角特性 电势平衡方程及相量图 发电机状态 φ ψ θ 电动机状态 φ ψ θ 发 电 机 惯 例 * 武汉大学电气工程学院刘启胜 电动机状态，发电机惯例 电动机状态，电动机惯例 发出功率P2=mUIcosφ0 吸收功率P2=mUIcosφ0 * 武汉大学电气工程学院刘启胜 吸收功率P2=mUIcosφ0 凸极同步电动机（电动机惯例） * 武汉大学电气工程学院刘启胜 2. 功角特性 　　在同步发电机中，我们令电流流出的方向为正方向，而在电动机中，理论上，我们仍然可以这样，但为了大家好理解，我们设电流流入的方向为正方向。这样，我们可以仿照同步发电机列出同步电动机的功角特性表达示： * 武汉大学电气工程学院刘启胜 凸 极 机 的 功 角 特 性 曲 线 180 0 0 90 0 180 0 0 90 0 180 0 0 90 0 0 90 0 附加电磁功率 基本电磁功率 * 武汉大学电气工程学院刘启胜 　　为了结构上的简单，在某些小容量同步电动机的转子上不安放直流励磁绕组，因此转子就不能产生磁场，感应电势Ｅ0＝０，此时电动机的电磁功率并不为零，仍有电磁功率（电磁转矩），因此转子没有励磁的凸极同步电动机也能旋转。 * 武汉大学电气工程学院刘启胜 6.5.2 同步电动机无功功率的调节 一、无功功率的调节 　　同步电动机的有功功率取决于负载。而同步电动机的功率因数是超前还是滞后，取决于电动机励磁状态。 　　若在调节无功功率时，假定电动机的有功功率不变（电动机的负载不变），于是： * 武汉大学电气工程学院刘启胜 当发电机输出一定的有功功率并保持不变 D E0的变化必须满足在CD直线，而相应的I的变化必须在AB线上。 E0sinθ=常数 Icosφ=常数 A B C * 武汉大学电气工程学院刘启胜 1）当I与U同相，φ＝0，即cosφ=1.0。此时电动机的无功功率为零，此时的电枢电流为最小值，所对应的励磁电流我们叫做正常励磁电流。 D A B C * 武汉大学电气工程学院刘启胜 2）增加励磁电流，则空载电动势E0相应增加， 电枢电流由I1 ,I2,电动势变化到E02，此时整个系统出现了无功电流，并且是超前，即此时电动机将吸收超前的无功功率，整个状态我们称之为过励。 D A B C * 武汉大学电气工程学院刘启胜 3）减小励磁电流，则电动势亦减小（在正常励磁电流对应的情况下） 此时电流滞后电压，即吸收一滞后的无功功率，整个状态我们称之为欠励。对于电动机无功功率的调节，可以通过对励磁电流的调节实现。 D A B C * 武汉大学电气工程学院刘启胜 二、同步电动机的V型曲线 　　将不同励磁电流及与其对应的电枢电流画成曲线，此曲线称V形曲线，曲线的最低点对应的cosφ=1.0 ，电枢电流最小，此时的励磁电流为正常励磁电流，如果增大则进入过励，吸收容性无功（输出感性无功）；反之为欠励，吸收感性无功（输出容性无功） 。 D A B C * 武汉大学电气工程学院刘启胜 同步电动机的V形曲线 正常励磁 滞后 欠励 超前 过励 不稳定区 em P em P em P em P em P em P em P em P em P I f I 0 I f 0 * 武汉大学电气工程学院刘启胜 小结 　　感应电动机必须从电网吸收滞后的激磁电流来建立磁场，所以现代电网的功率因数经常是滞后性的。 　　同步电动机在过励时，能够从电网吸入超前电流。可以使供电系统的功率因数提高。同步电动机能够改善电网的功率因