第12章 同步电动机和同步调相机(动画)

N
一、辅助电动机起动
用异步机（同步电动机额定功率的5～15％ ）拖 动同步机接近同步速，并网，加励磁→自整步拉 入同步。
缺点：不能带负载起动。 14
二、调频起动
f n
三、异步起动 转子上安装起动绕组，异步起动，当转子转速
接近同步速时，加励磁。
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§12-3 反应式同步电动机 （磁阻式）
-jI3xUs
-jI1xs
-jI4 xs A
I1
I3
C E 01
E03I4 B
E04 D
欠励
11
E0 sin CC
-jI2 xs E02
I
cos 0.8 (滞后) cos 0.8
cos 1 (超前)
不稳定区
-jI3xUs
-jI1xs
A
I cos C
-jI4 xs I2
I1
I3
E01
E03I4 B E04
8
四、功角特性
功角特性与发电机相同；
静态稳定概念与发电机相似；
过载能力
km
Tm a x TN
一般 km 2 ~ 3
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五、V 形曲线 负载不变时，T2 ＝常数，I f (if ) 。
忽略T0 ，TM T2 ＝常数，TM
→ E0 sin ＝常数。
mUE 0 1 xs
s in
常数，
滞后
欠励 正常 励磁
PM 常数 PM 常数 PM 0
超前
过励
if
D
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结论： 1.调励磁可以改变同步电动机的功率因数； 2.过励时吸收容性无功（发感性无功）； 3. 欠励时吸收感性无功（发容性无功）。
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§12-2 同步电动机的起动方法
同步电动机
不能自起动
N
TM
N
S
S
N
S
TM
S
第十二章 同步电动机和同步调相机
主要内容：
1. 同步发电机和同步电动机的运行特点。 2．同步电动机的功率、转矩守恒关系；
励磁调节与无功功率的关系。 3．同步电动机的起动方法。 4．反应式同步电动机和同步调相机的
基本原理。
1
§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
及压降。 ⒉中间补偿：长输电线，提高输电的稳定性。
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本章小结：
同步发电机、同步电动机、同步调相机 ①能量转换 ②功角特性 ③励磁调节对无功功率的影响
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E0 U Ira jIxs U jIxs
(a)发电机状态
E0 jIxs
U
I
定子合成磁场等效磁极
n1
S
N
Bu
T1
NTMຫໍສະໝຸດ STMBf
n1 转子磁极
T1
2
E0 jIxs
U
I
发电机运行特点：
Bu
TM
Bf
T1
① E0 超前于 U ， 为正， E0 为主电势， 输出电功率，P2 0 ；
②TM 与n 反向，TM 为制动转矩，吸收机械功率；
转子采用凸极式 用于自动及遥控装置、仪表等
if 0
PM
mU 2 2
1 xq
1 xd
sin 2
xd xq 相差越大，PM 越大。
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§12-4 同步调相机（补偿机）
I 线损， Ul ，就地供给无功功率。 一、原理
不c带os机的械同负步载电（动P2机 称0 之）。，jI用xs 于E0改善电网
负载不变时，忽略损耗，P1 PM P2 常数， P1 mUI cos = 常数，
→ I cos = 常数
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E0 sin =常数 I cos =常数
E0 sin C C
U jI1xs E01
C -jI2 xs E02
U
E 01
A
I1
I cos C
正常励磁
B A I2
D
I1 过励
B D
P1 p0 PM 0
忽略 p0 cos 0
U
U jIxs
E0
E0 U j I xs
I
I
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二、特点 ⒈ 额定容量：指过励时容量； ⒉ TL 0 ，无过载能力要求。
较小，xd 大， Ff 小
⒊磁极数少，转速高； ⒋ 起动——异步起动。
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三、装置位置 ⒈用户端：减少无功电流在线路上的损耗
③机械功率⇒电功率。
3
(b)空载发电机状态
00 90
I
E0
U jIxs
n1
T1
运行特点：
P2 0
0
S
N
T0
P1 p0
N
00
S
4
(c)电动机状态
I
U jIxs
S
N
E0
n1 TM
N
T2
S
运行特点：
① E0 落后于 U ， 为负， E0 为反电势， 吸收电功率，P2 0 ；
②TM 与n 同向，TM 为驱动转矩，输出机械功率；
③ 电功率⇒机械功率。
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二、同步电动机的电势方程式和相量图 ⒈ 规定正方向
A
发电机
E0
I 电动机 U
jIxs E0 U Ira
X
⒉隐极机：
E0 U Ira jIxs
I
6
⒊ 凸极机： E0 U Ira jId xd jIq xq
jId xd E0
U Ira jIxq
I Id
jIq xq Iq
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三、功率、转矩守恒 1. 功率守恒
P1 pcua PM
PM ( pFe pm pad ) P2 p0 P2 2. 转矩守恒
PM P0 P2 1 1 1
1
2 n1
60
(rad
s)
TM T0 T2