15第15章同步电动机和同步调相机.ppt

1 15 第15章 同步电动机和同步调相机 1 [内容] 15.3 同步电动机的起动 15.1 同步电动机的工作原理 15.2 同步电动机的功角特性与磁阻电动机 15.4 同步调相机 1 [要求] ● 理解同步电机由发电机状态过渡到电动机状态的可逆原理。 ● 掌握同步电动机的电动势方程式、相量图和功率因数的可调原理。 ● 掌握同步电动机的功角特性和磁阻电动机的工作原理。 ● 掌握同步电动机的起动方法。 ● 掌握同步调相机的工作原理和特点。 15.1 同步电动机的工作原理 同步电机可作：发电机运行、电动机运行、调相机运行。 一、同步电机的可逆原理 1. 发电机运行 电磁转矩为制动转矩。 转子磁场在前 合成磁场在后 机械功率→电功率 逐渐调节 发电机 空载 2. 空载运行 如果撤去原动机: 同步发电机 空载运行 电动机 空载 这是，合成磁场略超前转子磁场，若忽略空载损耗，则 如果撤去原动机，并带上机械负载： 3. 同步电动机运行 合成磁场在前 转子磁场在后 电功率 → 机械功率 电磁转矩为驱动转矩 电动机 发电机 空 载 二、同步电动机的电动势方程式及相量图 按发电机惯例画图，隐极同步电动机的相量图和等效电路： 有功电流为负值， 可见： 无功电流滞后电压90o 发出负的有功功率，即从电网吸收有功功率； 发出感性无功功率，即从电网吸收容性无功功率。 说明：发电机向电网 隐极同步电动机 凸极同步电动机 按电动机惯例画图，同步电动机的相量图： 同步电动机的电动势平衡方程 电流相量 转过 可见，过励运行的同步电动机，相当于电容器，可提高电网的功率因数。 同步电动机的优点： 改变励磁电流，可以改变无功电流的大小，从而改变功率因数的性质及大小。 过励时，电动机输入的超前性（容性）无功电流增大； 欠励时，电动机输入的滞后性（感性）无功电流增大。 电动机输入电流与发电机输出电流方向相反， 过励时，发电机输出滞后的电流，电动机输入超前的电流，电枢反应有去磁作用； 欠励时，发电机输出超前的电流，电动机输入滞后的电流，电枢反应有增磁作用。 同步电动机的电枢反应性质： [例15.1.1] 15.2 同步电动机的功角特性与磁阻电动机 一、同步电动机的功角特性 发出负功率， 即吸收功率。 发电机运行时， 为正；电动机运行时， 为负。 按发电机来写电动机功角特性 （吸收正功率） 按电动机来写电动机功角特性： （设 为正） 二、磁阻电动机 在小容量凸极同步电动机中，转子上不安放励磁绕组， 此时电动机的电磁功率为： 该电磁功率对应的电磁转矩，称为磁阻转矩。 可见，凸极同步电动机的转子上无励磁时，也能拖动一定的机械负载工作。 它是由于电机的交、直磁阻不等（ ）而产生的。 这种电动机称为磁阻电动机。 15.3 同步电动机的起动 一、同步电动机不能自行起动 同步电动机定子接入电源时， 定子磁场立即以同步速旋转， 转子因惯性不能立即旋转起来， 转子时而受到逆时针方向的转矩， 时而又受到顺时针方向的转矩， 因此起动时转子上的平均转矩为零。 所以，同步电动机不能自行起动 。 第15章 同步电动机和同步调相机