第八章_同步电动机.ppt

说明 上式中P1为同步电动机从电网吸收的有功功率；pCu为定子铜损；Pem为同步电动机的电磁转矩；P2为电动机的输出功率，p0为同步电动机的空载损耗，pm为机械损耗；pFe为铁损耗；pad为附加损耗。同步电动机的功率关系也可用功率流程图表示。 同步电动机功率流程图 转矩平衡方程式 从上述功率平衡方程式可推出同步电动机的转矩平衡方程式为： （4-27） 式中T为电磁转矩；T2为输出转矩；T0为空载转矩。 2、同步电动机的功角特性 同步电动机的功角特性是指在外加电源电压和励磁电流不变的条件下电磁功率Pem和功角θ之间的关系曲线，即Pem=?(θ)。 一般同步电动机的容量大效率高，可忽略定子的铜损pCu，则有： 由相量图可推出： 上式为凸极同步电动机功角特性表达式，从上式中可见，电磁功率分两部分：一部分是与励磁电流If产生的电势E0成正比，称为励磁电磁功率（或称基本电磁功率），可表示为： 从上式中可见，当U1=常数，改变励磁电流If可改变E0的大小，即可改变Pem1的大小，Pem1与功角之间的关系见曲线1所示；另一部分与励磁电流大小无关，称为凸极电磁功率（或称附加电磁功率），可表示为： 从式中可见，对于气隙均匀的隐极转子同步电抗为xc=xd=xq，所以Pem2=0。凸极电磁功率Pem2与功角之间的关系如图曲线2所示。图中曲线3是凸极同步电动机的功角特性，它是曲线1和曲线2的合成，隐极同步电动机功角特性表达式为：  隐极同步电动机功角特性曲线如图曲线1所示。 同步电动机的功角特性和矩角特性 3、同步电动机的矩角特性 将功角特性表达式两边同除以同步角速度Ω1可得凸极同步电动机矩角特性： 同理隐极同步电动机矩角特性为： 4、同步电动机的稳定运行 以隐极同步电动机为例。在0θ≤90°范围内，同步电动机原运行在A点，对应的功角为θ1，T=TL。现电动机所带负载出现扰动，假设负载增大到TLˊ，这时转子减速使功角增大至θ2，产生新的电磁转矩Tˊ与负载转矩平衡，即Tˊ=TLˊ，使电动机继续同步运行，同理，如果负载扰动消失，电动机要加速使功角恢复至θ1，所以电动机能稳定运行； 在90°θ≤180°范围内，同步电动机运行在B点，对应的功角为θ3，T=TL，现电动机出现扰动，假设负载增大到TLˊ，这时转子减速使功角增大至θ4，此时对应的转矩为T，TTLˊ，则功角继续增大，随着功角的增大，对应的电磁转矩更小，这样下去，无法达到新的平衡，电动机会出现失步。从上述分析可见，在0θ≤90°范围内，同步电动机能稳定运行；在90°θ≤180°范围内，同步电动机不能稳定运行，θ=90°是稳定运行和非稳定之间的转折点 实际产生中要考虑同步电动机应具有一定的过载能力，过载能力为： 一般过载系数λm=2～3，隐极同步电动机的额定功角θN=20°～30°，凸极同步电动机的额定功角则更小一些。 隐极同步电动机稳定运行分析 7.1.4同步电动机的励磁调节和V形曲线 1、励磁调节 电力网的主要负载是变压器和三相异步电动机，它们都是感性负载，不仅要消耗有功功率，还要从电网中吸取滞后的无功功率，使电网功率因数下降。而由于同步电动机是双边励磁机，它可通过调节励磁电流，来调节同步电动机的无功电流和功率因数，从而提高电网的功率因数。 仍以隐极同步电动机为例，设忽略定子绕组损耗，在拖动恒转矩负载运行时有：  在磁路