第5章 同步电机 《Electric Machinery 电机学（英汉双语）》课件.ppt

第一节 同步电机的分类、结构和工作原理 第二节 同步发电机的的空载和负载运行 第三节 同步发电机的电压方程、相量图和等效电路 第四节 同步发电机的功率方程和转矩方程 第五节 同步发电机的运行特性 第六节 同步发电机与电网的并联运行 第七节 同步电动机 2.变频起动法 改变定子旋转磁场转速、利用同步转矩起动的方法,也称软起动法。 起动时，同步电动机转子通入励磁电流，定子绕组由变频电源供电。起动时频率很低，使转子跟随定子旋转磁场起动旋转，逐渐上调至额定频率，利用同步转矩的作用使电机转速随变频电源频率同步升至额定转速。 起动过程平稳，性能优越，在中、大型容量同步电动机中应用越来越多。但需要变频电源，且励磁机不能与主机同轴，否则在最初转速低时，励磁机无法提供所需的励磁电压。 3.异步起动法 需在同步电动机主极极靴装设起动绕组，形似笼型感应电机的转子绕组。 起动时，先把励磁绕组经10倍于励磁绕组电阻值的附加电阻短接，定子绕组接电源，产生使转子转动的异步转矩，加速至接近同步转速时，把励磁绕组换接到励磁电源，依靠同步转矩将转子牵入同步。 同步电动机在异步起动过程中，转子受到多种转矩，在投励磁前，起主要作用的是起动绕组所产生的异步转矩和由励磁绕组产生的单轴转矩。 异步起动法简单易行，在中、小容量同步电动机中应用较多。 四、同步电动机的起动 同步电机只在定子旋转磁场和转子旋转磁场相对静止且相差一个空间夹角时，才能得到平均电磁转矩，稳定地实现机电能量转换。 静止的同步电动机转子通入直流励磁后直接投入电网，产生定子旋转磁场以同步转速相对于转子运动，转子上受到交变的脉振转矩,平均值为零。因此，同步电动机不能自起动,必须借助于其它的起动方法。 1.辅助电动机起动法 采用与主机极数相同的感应电动机（容量一般为 主机的10%?15%）作辅机。 起动时，用辅助电动机将主机拖到接近同步转速，用自整步法将其投入电网，然后切断辅助电动机。可用与主机同轴的直流励磁机兼作辅助电动机。 适合于空载起动，所需设备多，操作复杂。 第六节 同步发电机与电网的并联运行 一、并联运行 二、功角特性 三、有功功率调节和静态稳定 四、无功功率调节 一、并联运行 发电厂通常采用发电机并联运行方式，即两台或两台以上发电机的三相绕组分别接在公用三相母线上，共同向用户提供有功、无功功率。许多发电厂再并联起来组成强大电网。 并联运行优点： (1)、提高发电厂运行效率； (2)、提高供电可靠性； (3)、提高供电质量； (4)、合理利用能源，提高经济效益。 1、投入并联的条件 (1)、发电机相序应与电网一致； (2)、发电机频率应与电网相同； (3)、 发电机激磁电动势 应与电网电压 大小相等、 相位相同，即 。 G ~ V 电网 Q 投入并联示意图 不满足并联条件的后果： (3)、频率不等 (4)、相序不同 电压差→冲击电流→电磁力(破坏绕组)和冲击力矩(转轴受冲击) (2)、 与 相位不同 (1)、 与 大小不等 变化电压差(拍振电压) →拍振电流→交变力矩(发电机振动)和功率振荡 绝不允许并联 2、投入并联的方法 (1)、准确整步法 把发电机调整到完全合乎并联条件，然后投入电网，称为准确整步。 准确整步法优点：无冲击电流；缺点：操作复杂，时间长。 (2)、自整步法 电力系统发生故障时，电压、频率均在变化，很难调整到完全合乎并联条件，为把发电机迅速投入电网，采用自整步法，事故后能迅速合闸，但冲击电流大。 自整步法优点：操作简单、迅速；缺点：有冲击电流。 判断是否满足并联条件常采用同步指示器（包括同步指示灯、电压表、频率表、整步表等），最简单的同步指示器由三组同步指示灯组成。 检查是否满足并联条件的方法：整步表法和灯光法。 灯光法有两种接法：直接接法（灯光熄灭法） 交叉接法（灯光旋转法） (1)、准确整步法 待投入的发电机 f ? 电网? Q S N A n V V V A B C A? B? C? 1 2 3 直接接法的接线图和相量图 (a) 接线图 (b) 相量图 1 2 3 ω ω? (2)、自整步法 首先校验发电机相序，然后将励磁绕组经限流电阻短路，用原动机将发电机拖动到接近同步转速时，将发电机投入电网，再立即加上直流励磁，利用定、转子磁场间形成的电磁转矩的“自整步作用”，迅速将发电机牵入同步。 S N n S N n 自整步法的接线示意图 ~ ~ ns ns S0 N0 励磁电源 (1) (2) 二、功角特性 不计电枢电阻时的相量图 同步发电机接在电网上稳态对称运行时，在恒定励磁和恒定电网电压下（即E0 =