同步电动机和同步调相机(1)

12.1 同步电动机的基本方程式和相量图
三、功角特性和功率、转矩平衡关系
3.功角特性
功率角正方向：电压超前于空载电动势为正
表达式
隐极机：PM
m UE0 xs
sin
凸极机：PM
m
E0U xd
sin
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ mU 2 2
(1 xq
1 xd
) sin 2
同步电动机和同步调相机
12.1 同步电动机的基本方程式和相量图
同步电动机和同步调相机
12.1 同步电动机的基本方程式和相量图
一、从发电机状态过渡到电动机状态
结论：
一台同步电机既可以作发电机运行，也可作电动机运 行；当由发电机变为电动机运行时，功率角和相应的 电磁转矩、电磁功率均由正值变为负值，电磁转矩由 制动性质变为驱动性质。随着负载的增加，功率角和 相应的电磁转矩、电磁功率都增大。
同步电动机和同步调相机
12.1 同步电动机的基本方程式和相量图
二、同步电动机的电动势方程式和相量图
发电机惯例
采用发电机惯例规定正方向，隐极同步电动机的电动
势方程式为：
E0 U Ira jIxs
此时， φ >90º, mUIcos φ <0, 功率为负值；常采用电 动机惯例。
同步电动机和同步调相机
同步电动机和同步调相机
12.1 同步电动机的基本方程式和相量图
三、功角特性和功率、转矩平衡关系
1.功率平衡
电磁功 输入功率 （电）P1 率PM
输出功率 （机）P2
定子铜耗 pcua
机械损耗pm 铁耗pfe
附加损耗 pad
同步电动机和同步调相机
12.1 同步电动机的基本方程式和相量图
三、功角特性和功率、转矩平衡关系
同步电动机和同步调相机
12.1 同步电动机的基本方程式和相量图
二、同步电动机的电动势方程式和相量图
电动机惯例 2.凸极机
E0 U Ira jId xd jIqxq
U E0 Ira jId xd jIqxq
jId xd E0
jIxq U Ira
jIq xq
I
Id
Iq
同步电动机和同步调相机
1.发电机运行状态
1) φ >0, mUIcos φ >0, 输出电功率；
2) θ >0, 转子磁极轴线超前于 定子 等效磁极轴线；
3) TM 为反转矩,吸收机械能；
4) E0 为主电动势。
同步电动机和同步调相机
12.1 同步电动机的基本方程式和相量图
一、从发电机状态过渡到电动机状态
2.空载发电机状态
三、功角特性和功率、转矩平衡关系
3.功角特性 曲线
隐极机
凸极机
同步电动机和同步调相机
本章基本要求
1.了解同步电机的可逆性原理 2.掌握同步电动机的基本电磁关系 3.了解同步电动机的起动 4.了解反应式同步电动机的基本原理 5.掌握同步调相机的原理、特点和应用
同步电动机和同步调相机
主要内容
➢同步电动机的基本方程式和相量图 ➢同步电动机的V形曲线 ➢同步电动机的起动方法 ➢反应式同步电动机 ➢同步调相机
1.功率平衡
P1=pCua +PM
PM =p fe +pm +pad +P2
2.转矩平衡
PM
=(p
fe
+pm
)+P2
=p0
+P（2 忽略附加损耗）
1
=
2 n1
60
=
2
p
f
PM = p0 + P2 1 1 1
TM =T0 +T2
TM T0 +T2
电磁转矩 空载转矩 输出转矩
同步电动机和同步调相机
1) φ =90º, mUIcos φ =0, 不发有功功率；
2) θ =0, 转子磁极轴 线与定子 等效磁 极轴线重合；
3) T1 = T0。
同步电动机和同步调相机
12.1 同步电动机的基本方程式和相量图
一、从发电机状态过渡到电动机状态
3.电动机运行状态
1) φ >90º, mUIcos φ <0, 输入电功率；
12.1 同步电动机的基本方程式和相量图
二、同步电动机的电动势方程式和相量图
电动机惯例
1.隐极机
U
E0 U Ira jIxs
ra jxs
U E0 Ira jIxs 1)电枢电流超前于电
压，E0 >U, 过励； 2)输入容性无功, 即
输出感性无功；
I
θ
E0
U
同步电动机等效电路图
3)电枢反应为去磁作用。
2) θ <0, 转子磁极轴 线落后于定子等效 磁极轴线；
3) TM 为主转矩，输 出机械功率；
4) E0 为反电动势。
同步电动机和同步调相机
12.1 同步电动机的基本方程式和相量图
一、从发电机状态过渡到电动机状态
同步电动机和同步调相机
12.1 同步电动机的基本方程式和相量图
一、从发电机状态过渡到电动机状态
12.1 同步电动机的基本方程式和相量图
二、同步电动机的电动势方程式和相量图
电动机惯例
结论
1)电动机惯例规定的正方向与发电机惯例相反,正向 电流与空间相轴正方向不符合右手螺旋,故正电流 产生负的磁动势,电流相量与电枢磁动势矢量相反。
2)除了输出机械功率外,还可向电网输出无功功率。 过励时,电流超前于电压,吸收容性无功,即发出感性 无功,去磁电枢反应。欠励时,电流滞后于电压,吸收 感性无功,即发出容性无功,可能为加磁电枢反应。
同步电动机和同步调相机
同步电动机的特点
1. 转速与负载的大小无关，一般用于恒速负载； 2. 本身无起动转矩； 3. 与异步电动机相比，需要直流励磁； 4. 可向电网发出感性无功，提高电网的功率因数。
同步电动机和同步调相机
12.1 同步电动机的基本方程式和相量图
一、从发电机状态过渡到电动机状态
电机的可逆性原理：任何旋转电机既可 以作为发电机运行，也可以作为电动机 运行，视其运行的条件而定。