第15章 三相同步电动机.ppt

第15章 三相同步电动机 同步电动机：转速不随负载的变化而改变 15.1 同步电机的三种运行方式 一、同步电机的三种运行方式： 如右图： 1）转子轴线超前定子轴线，产生的电磁转矩为制动性质显然是发电机。 2）转子轴线和定子轴线相重合，此时的功 角为零，电磁转矩为0，所以这是一种从发 电机向电动机过度的临界状态。 3）转子轴线滞后与定子轴线一个功角，此 时产生的电磁转矩为驱动性质，所以我们 可以断定电机为电动机。   15.2同步电动机的基本方程式、相量图及功角特性 同步电动机的电势平衡方程式及相量图， 可以通过同步发电机的电势平衡方程式及相量图转化求得。 一、基本方程式： 1、电动势： 同理可得出凸极式： 2、相量图：相对与发电机，即可作出相应的电动机的相量图。 3）功角特性：在同步发电机中，我们令电流流出的方向为正方向，而在电动机中，理论上，我们仍然可以这样，但为了大家好理解，我们设电流流入的方向为正方向。这样，我们可以仿照同步发电机列出同步电动机的功角特性表达示： 即： 这样，我们就可以画出凸极同步电动机的功 角特性曲线。为了结构上的简单，在某些小 容量同步电动机的转子上不安放直流励磁绕 组，因此转子就不能产生磁场，感应电势 ，此时电动机的电磁功率并不为零， 仍有 有了电磁功率就有电磁转矩，因此转子没有励磁 的凸极同步电动机也能旋转。 15.3同步电动机无功功率的调节 一、无功功率的调节： 同步电动机的功率因数是超前还是滞后，和 发电机一样决定于励磁状态。 先看一下同 步电动机的V型曲线，注意到： 1）过励时，电动机从电网中吸入超前的无 功电流， 2）欠励时，从电网中吸入滞后的无功功率电流， 显然，电动机的功率因数是可以通过改变励磁 电流来进行调节的。 我们知道，感应电动机必须从电网吸收激磁 电流来建立磁场，所以现代电网的功率因数 经常是滞后性的。而同步电动机在过励时， 能够从电网吸入超前电流。因此，如将同步 电动机在过励状态下和感应电动机接在同一 电网上，便可以使供电系统的功率因数提高。 同步电动机能够改善电网的功率因数，这是 它最可贵的优点。 15.4 同步电动机的起动 一、异步起动方法： 同步电动机的起动不同于异步电动机的启动方式，它有非常特殊的地方，如图所示： 即：转子绕组加入直流励磁以后，在气隙中生成静止的转子磁场。当在定子绕组中能入三相交流电以后，在气隙中则产生旋转磁场。定、转子磁场之间存在有相对运动，转子上的平均转矩为零，所以同步电动机不产生起动转矩。因此，在同步电动机起动时，我们经常采用的是异步起动方法。 异步启动法：在磁极表面上装设有类似感应电机笼型导条的短路绕组，称为起动绕组。在起动时，电压施加于定子绕组，在气隙中产生旋转磁场，如同感应电机工作原理一样，这个旋转磁场将在转子上的起动绕组中感应电波经电流和旋转磁场相互作用产生转矩，所以同步电机按照感应电机原理转动起来。待速度上升到接近同步转速时，再给予直流励磁，产生转子磁场，此时它和定子磁场间得到转速已非常接近，依靠这两个磁场间相互吸引力，把转子拉入同步速一起旋转。所以同步电动机 的起动过程可以分为两个阶段： （1）首先按感应电机方式起动，使转子转速接近同步速； （2）加直流励磁，使转子拉入同步。 由于磁阻转矩的影响，凸极式同步电动机很 容易拉 入同步。甚至在未加励磁的情况下， 有时转子也能拉入同步。因此，为了改善起 动性能，同步电动机绝大多数采用凸极式结 构。 注意：当同步电动机按感应电机方式起 动时，励磁绕组绝对不能开路 ！ 必须短路 ！ * *