《CH同步电动机》PPT课件

第十九章同步电动机第一节同步电动机的基本电磁关系、方程式和相量图第二节同步电动机的无功功率调节第三节同步调相机第四节同步电动机的起动*第五节特殊同步电机本章主要内容概述同步电动机特点:同步电机的另一种重要的运行方式。转速恒定为同步转速，同负载大小无关，调节电源频率可以调速。功率因数可以任意调节（调If），双边励磁，无功从定子和转子两边提供，调节励磁电流使同步电动机功率因数从滞后到超前范围内平滑改变。与异步电动机比，气隙大，电抗小，过载能力强(x小，Pemax大），静态稳定好。概述同步电动机特点:异步电动机，对电源电压波动敏感。η高。最大转矩与电源电压成正比主要缺点：起动复杂，需直流励磁电源，结构复杂，制造成本和维护成本高。概述同步电动机分类凸极式隐极式（转子装笼型起动绕组）广泛应用于拖动恒速机械负载。小型同步电机广泛应用于自动控制系统中，如步进同步电机、永磁同步机等，尤其永磁同步机近年来作为发电机引起极大的关注，风力发电作为绿色能源之一，已在世界上和我国得到一定的应用，风力发电采用永磁同步发电机有重量轻、可靠性和效率高的优点。1、同步发电机出线端单相对中点短路时，序等效电路是如何连接的？两相线间短路序等效电路又是如何连接的?2、多于两台定子完全相同的电机，一台转子磁极用钢片叠成，一台为实心磁极，问哪台电机的负序电抗小，为什么？思考3、同步发电机不对称运行时，主要是什么分量影响电机正常运行？4、突然短路对发电机产生什么不好的影响？短路过程中，电机同步电抗如何变化？5、什么是失磁运行？什么是进相运行？思考第一节同步电动机的基本电磁关系、方程式和相量图由同步发电机过渡到同步电动机发电运行状态：Ff超前于Fδδ角，Ff拖着Fδ一起旋转，电磁力矩对转子来说是阻力矩。转子在原动机带动下克服阻力矩，将转子边机械能转化为定子边电能。由同步发电机过渡到同步电动机减少原动机输出的机械功率，δ减小，不计空载损耗，δ减小到0时，电机处于理想空载状态，既不向电网提供有功，也不吸收电网有功。由同步发电机过渡到同步电动机电动机状态：把原动机撤掉并在转子上加机械负载，Ff落后于Fδ，Fδ拖着Ff一起旋转，电磁力矩对转子来说是动力矩，带动转子上的机械负载作机械功，将电能转化为转子边机械能。由同步发电机过渡到同步电动机保持励磁不变发电机原动机拖动转子旋转，转子磁极超前气隙合成磁场δ角。转子拖动前进。气隙磁场给一制动性质电磁转矩。另外还受制动,输出转矩。SNδδ发电机状态SN原动机输入功率↓，δ角↓，发电机输出电功率↓，当降至,发电机不输出有功。空载运行。空载状态由同步发电机过渡到同步电动机发电机若去掉原动机转子降速，δ角为负，超前，此时拖动前进。电磁转矩为驱动转矩。空载时。若在转子上加负载转矩，转子磁极更加落后，δ角↑，T↑，电机带负载运行。SNδδ电动机状态由同步发电机过渡到同步电动机电动机图19-1从发电机到电动机的过渡方程式和相量图参考方向规定：采用电动机惯例，电流流入电动机方向为正方向，电流滞后于电压，功率因数角和功角为正值，则输入的电功率和产生的电磁功率都为正值。隐极同步电动机电势平衡方程图19-2电动机惯例 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示的隐极同步电动机的等效电路和相量图方程式和相量图凸极同步电动机：方程式和相量图功率平衡方程式正常运行时，P1除了很小部分消耗于定子铜耗外，即为从定子传送到转子的Pem。转子总机械功率Pm为Pem中减去定子铁心损耗、机械损耗pm，总机械功率Pm除去附加损耗ps（有的还包括励磁机功率pf）是电动机最后的输出功率P2。功率与转矩平衡方程和功角特性其中称为空载损耗转矩平衡方程式各项除以功率与转矩平衡方程和功角特性转矩平衡方程：T=T0+T2结论：电动机稳定运行时，驱动性质的电磁转矩与制动性质的输出转矩和空载转矩之和平衡。功角特性电动机运行时，励磁电动势滞后于电压功角为正值，凸极电机有：功率与转矩平衡方程和功角特性则隐极电机有：第二节同步电动机的无功功率调节一.同步电动机的无功功率调节运行时，从电网吸收的P1由负载T2决定，因为P1等于P2=T21加电机内部损耗。与同步发电机类似，当励磁电流不变时，有功的改变将引起功角改变，也引起无功变化。同步电动机作为电网的有功负荷，其无功可以依靠改变励磁电流来调节，这是同步电动机的一大特点。曲线1表示，若调节同步电动机励磁电流，使电机空载时cos=1，保持此励磁电流不变，随电机负载↑，cos↓，且为滞后性质。同步电动机的无功功率调节图19-3不同励磁时同步电动机的功率因数特性曲线2表示，若调节励磁电流，使电机半载时cos=1，保持此励磁电流不变，当负载低于半载时，cos↓，且为超前性质；若负载高于半载，cos↓，且为滞后性质。同步电动机的无功功率调节图19-3不同励磁时同步电动机的功率因数特性曲线3表示，调节励磁电流，使电机满载时cos=1，此后随负载减小，cos减小，且为超前。结论：改变同步电动机励磁电流，使cos改变，也即同步机可用调节励磁电流的方法，使其成为电网的感性负荷、容性负荷和纯电阻性负荷。同步电动机的无功功率调节图19-3不同励磁时同步电动机的功率因数特性以隐极同步电动机为例，在恒压电网上运行时，若输出功率P2恒定，且忽略电枢电阻损耗，则：由于m、U、xs均不变，则同步电动机的无功功率调节图19-4P2=常数，调节励磁时的相量图同步电动机的无功功率调节定义：电枢电流随励磁电流变化的关系曲线称为同步电动机的V型曲线，即I=f(If)。同步电动机输出P2恒定，改变励磁可调节无功；同步电动机的V型曲线“正常”励磁时cos=1，电枢电流全部为有功电流，故数值最小；欠励时，电动机cos滞后，同步电动机相当于感性负载，从电网吸取滞后无功。图19-5同步电动机的V型曲线同步电动机的V型曲线过励时，电动机cos超前，同步电动机相当于容性负载，向电网输出感性无功；欠励区，励磁电流减小到一定数值时，电动机将失步，不能稳定运行；同步电动机的V型曲线改变励磁可调节电动机功率因数，这是同步电动机最可贵的特点。利用功率因数可调的特点，让其工作于过励，向电网输出感性无功，可改善电网无功平衡状况，提高电网功率因数和运行性能及效益。第三节同步调相机也叫同步补偿机(SYC)，就是不带机械负载的同步电动机。改变励磁可调节功率因数。在电网适当位置装上调相机，就地补偿无功，提高功率因数，降低线路压降和损耗，提高发电设备的利用率和效率。不带机械负载的同步电动机，其吸收的有功仅供电机本身的损耗，因此它总是在接近零电磁功率和零功率因数情况下运行。由于不带有功负载，忽略全部损耗，则电枢电流只有无功分量，即，，根据电动势方程式可知，同步电动机运行只有两种状态。同步调相机的原理图19-6同步调相机的相量图同步调相机的原理调相机向电网补充无功功率，根据其所在位置不同，补偿作用也不同。受控补偿调相机在负荷节点补偿，负荷较大时，过励运行；电网负荷很轻时，高压长输电线路将呈现较大的电容作用，使受端电网电压升高，补偿机运行在欠励状态，吸收电网多余无功。同步调相机的用途中间补偿调相机在输电线路上进行补偿，发电机送到系统的功率为同步调相机的用途当减小时对稳定有利，因为增加，角减小，稳定提高；当保持原过载能力时，输送的功率将增大；中间加补偿机相当于线路的x减小，提高了稳定性或增加输出。中间补偿同步调相机的用途1、同步电动机能否直接起动？怎样才能起动？思考起动方法电机只在定子旋转磁场和转子旋转磁场相对静止时，才能得到平均电磁转矩，稳定地实现机电能量转换。静止的同步电动机通入直流电后直接投入电网，定子旋转磁场以同步转速相对于转子运动，转子上受到的交变的脉振转矩，平均值为零。因此，同步电动机不能自起动，而必须借助于其它的起动方法。同步调相机的起动起动方法同步调相机的起动1.辅助电动机起动法2.变频起动法3.异步起动法起动方法同步调相机的起动1.辅助电动机起动法采用和主机相同极对数的异步电动机（容量一般为主机的5%15%）。起动时，由辅助电动机将主机拖到接近同步转速，用自同步法将其投入电网，然后切断辅助电动机。可用和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。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速。起动过程平稳，性能优越，中、大型容量电机中应用越来越多。但需要变频电源，且励磁机不能和主机同轴，否则在最初转速低时，励磁机无法提供所需的励磁电压。同步调相机的起动3.异步起动法在磁极表面装设类似感应电机笼型导条的短路绕组，称为起动绕组。同步调相机的起动3.异步起动法起动前先把励磁绕组经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，再加入励磁，依靠同步转矩将转子牵入同步。异步起动法简单易行，在中、小容量同步电动机中应用较多。同步调相机的起动起动绕组形似鼠笼式异步电机的转子绕组，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。异步起动法原理同步调相机的起动本章内容结束谢谢！每分每客meifenmeike.com