第11章--同步電動(dòng)機(jī)分析課件目錄第一節(jié)12第二節(jié)目錄第一節(jié)12第二節(jié)2第11章同步電動(dòng)機(jī)11.1同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析

同步電機(jī)運(yùn)行的可逆原理

發(fā)電機(jī)負(fù)載運(yùn)行工況勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)Ff1超前氣隙磁通密度B；超前，

＞0，Pem＞0；T1＝T＋T0。第11章同步電動(dòng)機(jī)11.1同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析同步3同步電機(jī)運(yùn)行的可逆原理空載運(yùn)行：發(fā)電機(jī)狀態(tài)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)負(fù)載時(shí)減小T1空載

＝0，Pem＝0；T1＝T0。發(fā)電機(jī)狀態(tài)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)T1＝0電動(dòng)機(jī)空載

≈0(＜0)，Pem＝p0

；T＝T0。采用發(fā)電機(jī)慣例同步電機(jī)運(yùn)行的可逆原理空載運(yùn)行：發(fā)電機(jī)狀態(tài)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)負(fù)4同步電機(jī)運(yùn)行的可逆原理負(fù)載運(yùn)行——電動(dòng)機(jī)狀態(tài)在轉(zhuǎn)軸上帶上機(jī)械負(fù)載，轉(zhuǎn)子減速，的絕對(duì)值增大；滯后，＜0，Pem＜0；

90＜＜180，P2＜0；

T＝T2＋T0。T2為電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，其大小等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL。采用發(fā)電機(jī)慣例同步電機(jī)運(yùn)行的可逆原理負(fù)載運(yùn)行——電動(dòng)機(jī)狀態(tài)在轉(zhuǎn)軸上帶上機(jī)械5同步電機(jī)運(yùn)行的可逆原理負(fù)載運(yùn)行——電動(dòng)機(jī)狀態(tài)電機(jī)向電網(wǎng)發(fā)出感性無(wú)功功率，為過(guò)勵(lì)狀態(tài)

。采用發(fā)電機(jī)慣例同步電機(jī)運(yùn)行的可逆原理負(fù)載運(yùn)行——電動(dòng)機(jī)狀態(tài)電機(jī)向電網(wǎng)發(fā)出感6同步電機(jī)運(yùn)行的可逆原理負(fù)載運(yùn)行——電動(dòng)機(jī)狀態(tài)采用發(fā)電機(jī)慣例電機(jī)向電網(wǎng)發(fā)出無(wú)功功率為零，為正常勵(lì)磁狀態(tài)

。同步電機(jī)運(yùn)行的可逆原理負(fù)載運(yùn)行——電動(dòng)機(jī)狀態(tài)采用發(fā)電機(jī)慣例電7同步電機(jī)運(yùn)行的可逆原理負(fù)載運(yùn)行——電動(dòng)機(jī)狀態(tài)采用發(fā)電機(jī)慣例電機(jī)向電網(wǎng)吸收感性無(wú)功功率，為欠勵(lì)狀態(tài)

。同步電機(jī)運(yùn)行的可逆原理負(fù)載運(yùn)行——電動(dòng)機(jī)狀態(tài)采用發(fā)電機(jī)慣例電8同步電機(jī)運(yùn)行的可逆原理可逆原理一臺(tái)電機(jī)在一定條件下可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，在另一種條件下可以作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。根據(jù)功角的正負(fù)。如何判斷一臺(tái)同步電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)？采用發(fā)電機(jī)慣例時(shí)，

超前，＞0，Pem＞

0——發(fā)電機(jī)狀態(tài)

滯后，＜0，Pem＜0——電動(dòng)機(jī)狀態(tài)同步電機(jī)運(yùn)行的可逆原理可逆原理根據(jù)功角的正負(fù)。如何判斷一9同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析按發(fā)電機(jī)慣例：Pem<0，表示電網(wǎng)吸收電功率轉(zhuǎn)換為機(jī)械功率。

超前，

<0，P1＝mUIcos<0，表示電樞輸出的有功功率為負(fù)。即從電網(wǎng)輸入電功率給電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩拖動(dòng)機(jī)械負(fù)載，通過(guò)轉(zhuǎn)軸向負(fù)載輸出機(jī)械功率，同步電機(jī)運(yùn)行在電動(dòng)狀態(tài)。>900同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析按發(fā)電機(jī)慣例：Pem<0，表示電網(wǎng)吸收電10同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，采用發(fā)電機(jī)慣例，則

＜0，＞90，不方便。因此改用電動(dòng)機(jī)慣例。電流參考方向反向同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，采用發(fā)電機(jī)慣例，則＜0112.同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析電動(dòng)勢(shì)相量圖按電動(dòng)機(jī)慣例：凸極電動(dòng)機(jī)隱極電動(dòng)機(jī)Pem＞0，表示電功率轉(zhuǎn)換為機(jī)械功率。

超前，

＞0，P1＝mUIcos＞0，表示輸入電功率。2.同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析電動(dòng)勢(shì)相量圖按電動(dòng)機(jī)慣例：凸極電動(dòng)機(jī)122.同步電動(dòng)機(jī)的電壓關(guān)系電壓方程式隱極同步電動(dòng)機(jī)凸極同步電動(dòng)機(jī)采用電動(dòng)機(jī)慣例電動(dòng)機(jī)慣例2.同步電動(dòng)機(jī)的電壓關(guān)系電壓方程式隱極同步電動(dòng)機(jī)凸極同步電動(dòng)13同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析電動(dòng)勢(shì)相量圖按電動(dòng)機(jī)慣例：＞0，表示I超前U，為過(guò)勵(lì)狀態(tài)。Q＝mUIsin＜0，表示吸收電容性（發(fā)出電感性）無(wú)功功率。P1＝mUIcos＞0同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析電動(dòng)勢(shì)相量圖按電動(dòng)機(jī)慣例：＞0，表示I14同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析電動(dòng)勢(shì)相量圖按電動(dòng)機(jī)慣例：Q＝mUIsin=0，表示無(wú)功功率為零。=0，表示I與U同相，為正常勵(lì)磁狀態(tài)。P1＝mUIcos＞0同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析電動(dòng)勢(shì)相量圖按電動(dòng)機(jī)慣例：Q＝mUIsi15同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析電動(dòng)勢(shì)相量圖按電動(dòng)機(jī)慣例：Q＝mUIsin>0，表示發(fā)出電容性（吸收電感性）無(wú)功功率。<0，表示I滯后U，為欠勵(lì)狀態(tài)。P1＝mUIcos＞0同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析電動(dòng)勢(shì)相量圖按電動(dòng)機(jī)慣例：Q＝mUIsi163.同步電動(dòng)機(jī)的功率關(guān)系功率平衡關(guān)系P1為電動(dòng)機(jī)的輸入功率（電功率），P1＝mUIcosP1＝Pem

+pCuPem

＝P2+p0功率流程圖P2為電動(dòng)機(jī)的輸出功率（機(jī)械功率)，

P2＝T2＝TLpCu、p0分別為電動(dòng)機(jī)的銅耗和空載損耗。3.同步電動(dòng)機(jī)的功率關(guān)系功率平衡關(guān)系P1為電動(dòng)機(jī)的輸入功率（173.同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩關(guān)系轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系以轉(zhuǎn)矩的實(shí)際方向作為其參考方向。T

為電磁轉(zhuǎn)矩（拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩），T0為空載轉(zhuǎn)矩，T

＝TL

+T0＝T2

+T0T2為發(fā)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，等于轉(zhuǎn)軸上拖動(dòng)的機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL

，3.同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩關(guān)系轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系以轉(zhuǎn)矩的實(shí)際方向作為其參18

(1)有功功率調(diào)節(jié)——功角特性

4.同步電動(dòng)機(jī)的功率調(diào)節(jié)隱極同步電動(dòng)機(jī)凸極同步電動(dòng)機(jī)(1)有功功率調(diào)節(jié)——功角特性4.同步電動(dòng)機(jī)19當(dāng)同步電機(jī)接在電源上，認(rèn)為電源電壓以及頻率都不變。另外讓電機(jī)拖動(dòng)的有功負(fù)載也為常數(shù)，即改變它的勵(lì)磁電流，就能調(diào)節(jié)它的功率因數(shù)。忽略電動(dòng)機(jī)的各種損耗。同步電機(jī)的負(fù)載不變，是指電機(jī)轉(zhuǎn)軸輸出的轉(zhuǎn)矩T2不變，忽略空載轉(zhuǎn)矩，有T=T2，當(dāng)T2不變時(shí)，可認(rèn)為電磁轉(zhuǎn)矩T也不變。(2)無(wú)功功率功率調(diào)節(jié)當(dāng)同步電機(jī)接在電源上，認(rèn)為電源電壓以及頻率都20根據(jù)，由于電源電壓、頻率以及電機(jī)的同步電抗等都是常數(shù)，上式中當(dāng)改變勵(lì)磁電流If時(shí)，電動(dòng)勢(shì)E0的大小要跟隨變化，但必須滿足上式的關(guān)系。(2)無(wú)功功率功率調(diào)節(jié)根據(jù)，(2)無(wú)功功率功率調(diào)節(jié)21

當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩T不變時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸入功率P1不變（忽略電機(jī)各種損耗），于是：在電壓U不變的條件下，必有即電動(dòng)機(jī)定子邊的有功電流，應(yīng)維持不變。圖畫(huà)出三種不同勵(lì)磁電流及對(duì)應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)的相量圖。其中所以當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩T不變時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸入功率P1不變22根據(jù)ù?0?j?xtù?0?q?j?xtù?0?q?j?xt根據(jù)ù?0?j?xtù?0?q?j?xtù?23

從圖看出，當(dāng)改變勵(lì)磁電流If時(shí)，同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)變化的規(guī)律如下:(1)當(dāng)改變勵(lì)磁電流If時(shí),使定子電流與同相，稱為正常勵(lì)磁狀態(tài)，此時(shí)同步電動(dòng)機(jī)只從電網(wǎng)吸收有功功率。

(2)當(dāng)勵(lì)磁電流比正常勵(lì)磁電流小時(shí)，稱為欠勵(lì)狀態(tài)，這時(shí)，定子電流落后角，此時(shí)電機(jī)除吸收有功功率外還吸收滯后性無(wú)功功率。此時(shí)運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)類似電阻、電感負(fù)載。

從圖看出，當(dāng)改變勵(lì)磁電流If時(shí)，同步電動(dòng)機(jī)的24

(3)當(dāng)勵(lì)磁電流比正常勵(lì)磁電流大時(shí)，稱為過(guò)勵(lì)狀態(tài)，這時(shí)，定子電流領(lǐng)先角，此時(shí)電機(jī)除吸收有功功率外還吸收領(lǐng)先無(wú)功功率。此時(shí)運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)類似電阻、電容負(fù)載。

總之，當(dāng)改變同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流時(shí)，能夠改變它的功率因數(shù)，這點(diǎn)三相異步電動(dòng)機(jī)是辦不到的。所以同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)負(fù)載運(yùn)行時(shí)，一般要過(guò)勵(lì)，至少運(yùn)行在正常勵(lì)磁狀態(tài)下，不會(huì)讓它運(yùn)行在欠勵(lì)狀態(tài)。(3)當(dāng)勵(lì)磁電流比正常勵(lì)磁電流大時(shí)，稱為過(guò)勵(lì)25

當(dāng)改變同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流時(shí)，只有正常勵(lì)磁時(shí)，定子電流為最小，過(guò)勵(lì)或欠勵(lì)時(shí)，定子電流都會(huì)增大。把定子電流I的大小與勵(lì)磁電流If大小的關(guān)系如圖所示。圖中定子電流變化規(guī)律像U字型，故稱為U型曲線。當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶有不同的負(fù)載時(shí)，對(duì)應(yīng)有一組U型曲線如圖所示。輸出功率越大，在相同的勵(lì)磁電流條件下，定子電流增大，所以U型曲線往右上方移。圖中各條U型曲線對(duì)應(yīng)的功率為

2.U型曲線超前滯后當(dāng)改變同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流時(shí)，只有正常勵(lì)磁時(shí)262.U型曲線2.U型曲線27對(duì)每條U型曲線，定子電流有一最小值，這時(shí)定子僅從電網(wǎng)吸收有功功率，功率因數(shù)。在線的左邊是欠勵(lì)區(qū)，右邊是過(guò)勵(lì)區(qū)。當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)帶有一定負(fù)載時(shí)，減小勵(lì)磁電流，電動(dòng)勢(shì)減小，與成正比，當(dāng)小到一定程度，超過(guò)900，電動(dòng)機(jī)就失去同步，如圖中虛線所示的不穩(wěn)定區(qū)。2.U型曲線對(duì)每條U型曲線，定子電流有一最小值，這時(shí)定子28總結(jié)：同步電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)由定子邊電樞反應(yīng)磁通勢(shì)和轉(zhuǎn)子邊勵(lì)磁磁通勢(shì)共同建立的。因此（1）轉(zhuǎn)子邊欠勵(lì)時(shí)，定子邊需要從電源輸入滯后的無(wú)功功率建立磁場(chǎng)，定子邊便呈滯后性功率因數(shù)。（2）轉(zhuǎn)子邊正常勵(lì)磁，不需要定子邊提供無(wú)功功率，定子邊便呈電阻性，。（3）轉(zhuǎn)子邊過(guò)勵(lì)時(shí)，定子邊反而要吸收領(lǐng)先型無(wú)功功率，定子邊便呈領(lǐng)先型的功率因數(shù)。

同步電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)呈電感性還是電阻性還是電容性，完全可以人為地調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流改變勵(lì)磁磁通勢(shì)大小來(lái)改變?？偨Y(jié)：同步電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)由定子邊電樞反應(yīng)磁通勢(shì)2911.2同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)存在起動(dòng)問(wèn)題同步電動(dòng)機(jī)依靠定、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)相互作用而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。只有在二者相對(duì)靜止時(shí)，才能產(chǎn)生平均電磁轉(zhuǎn)矩。起動(dòng)：電動(dòng)機(jī)從靜止加速到穩(wěn)定的工作轉(zhuǎn)速的過(guò)程。起動(dòng)時(shí)，因轉(zhuǎn)子有機(jī)械慣性，作用在轉(zhuǎn)子上的電磁轉(zhuǎn)矩是交變的，平均值為零。故同步電動(dòng)機(jī)不能直接起動(dòng)。11.2同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)存在起動(dòng)問(wèn)題同步電動(dòng)30同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)常用的起動(dòng)方法輔助動(dòng)力起動(dòng)變頻起動(dòng)異步起動(dòng)異步起動(dòng)原理線路圖同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)常用的起動(dòng)方法輔助動(dòng)力起動(dòng)異步起31同步補(bǔ)償機(jī)不帶任何負(fù)載，專門(mén)設(shè)計(jì)用來(lái)改善電網(wǎng)功率因數(shù)的同步電動(dòng)機(jī)稱為同步補(bǔ)償機(jī)（也稱為同步調(diào)相機(jī)）同步調(diào)相機(jī)的原理相當(dāng)于空載運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)。它的V形曲線，是輸出功率P2=0

的曲線同步補(bǔ)償機(jī)不帶任何負(fù)載，專門(mén)設(shè)計(jì)用來(lái)改善電網(wǎng)功率因數(shù)的同步電32在正常勵(lì)磁時(shí)，同步補(bǔ)償機(jī)定子電流極小，接近于零。過(guò)勵(lì)時(shí)，同步補(bǔ)償機(jī)從電網(wǎng)吸收超前的無(wú)功電流。欠勵(lì)時(shí)，則從電網(wǎng)吸收滯后的無(wú)功電流。因此，只要調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，就能靈活地調(diào)節(jié)電網(wǎng)的無(wú)功電流的大小，則電網(wǎng)的功率因數(shù)就可以得到改善。同步補(bǔ)償機(jī)可根據(jù)負(fù)載性質(zhì)的不同，運(yùn)行在過(guò)勵(lì)或欠勵(lì)狀態(tài)在正常勵(lì)磁時(shí)，同步補(bǔ)償機(jī)定子電流極小，接近于零33當(dāng)電網(wǎng)給許多感性負(fù)載（異步電動(dòng)機(jī)、變壓器、交流電焊機(jī)等），如圖a所示同步補(bǔ)償機(jī)運(yùn)行在過(guò)勵(lì)狀態(tài)。設(shè)感性負(fù)載從電網(wǎng)吸收滯后的無(wú)功電流，而此時(shí)，補(bǔ)償機(jī)從電網(wǎng)吸收超前的無(wú)功電流，則線路電流為用同步補(bǔ)償機(jī)改善電網(wǎng)的功率因數(shù)1、同步補(bǔ)償機(jī)補(bǔ)償作用當(dāng)電網(wǎng)給許多感性負(fù)載（異步電動(dòng)機(jī)、變壓器、交流34

從b向量圖可見(jiàn)，補(bǔ)償了滯后的無(wú)功電流，如圖為理想狀態(tài)，與同相，功率因數(shù)得到提高。用發(fā)電機(jī)觀點(diǎn)分析時(shí)，可以認(rèn)為感性負(fù)載所需的滯后無(wú)功電流，是由過(guò)勵(lì)的同步補(bǔ)償機(jī)直接供給的，從而避免了無(wú)功電流的遠(yuǎn)程輸送，改善了電網(wǎng)的功率因數(shù)。為此，同步補(bǔ)償機(jī)也可稱為無(wú)功發(fā)電機(jī)。從b向量圖可見(jiàn)，補(bǔ)償了滯后的無(wú)功電流35

當(dāng)輸電線路較長(zhǎng)，為了保持受電端電壓穩(wěn)定運(yùn)行，可在受電端裝有自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁的同步補(bǔ)償機(jī)。使它在線路重載時(shí)（感性負(fù)載），過(guò)勵(lì)運(yùn)行，抵消滯后的無(wú)功電流，減少線路電壓降低。線路輕載時(shí)，欠勵(lì)運(yùn)行，抵消輸電線路本身電容電流，減小線路電壓升高。達(dá)到各種運(yùn)行條件下，保持受電端電壓基本不變。當(dāng)輸電線路較長(zhǎng)，為了保持受電端電壓穩(wěn)定運(yùn)行，可362、同步補(bǔ)償機(jī)的額定容量和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)同步補(bǔ)償機(jī)的額定容量按過(guò)勵(lì)時(shí)能保持的無(wú)功電流來(lái)確定，其容量受過(guò)勵(lì)勵(lì)磁電流在勵(lì)磁繞組中產(chǎn)生的溫升限制，因而欠勵(lì)運(yùn)行的容量只有過(guò)勵(lì)容量的0.5-0.65倍。同步補(bǔ)償機(jī)容量從1000-50000KVA，轉(zhuǎn)速?gòu)?50-1500r/min。容量較大用低速，容量較小采用高速。2、同步補(bǔ)償機(jī)的額定容量和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)同步補(bǔ)償機(jī)的372、同步補(bǔ)償機(jī)的額定容量和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)由于同步補(bǔ)償機(jī)不拖動(dòng)機(jī)械負(fù)載，因此在構(gòu)造上機(jī)械強(qiáng)度要求低，過(guò)載能力不需考慮。為減少勵(lì)磁繞組的用銅量，它的氣隙比同步電機(jī)小，因此它的縱軸同步電抗xd較大，其標(biāo)幺值在1.5-1.9之間。2、同步補(bǔ)償機(jī)的額定容量和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)由于同步補(bǔ)償38在大型樞紐變電站運(yùn)行的同步補(bǔ)償機(jī)一般都是高壓大容量低轉(zhuǎn)速的同步補(bǔ)償機(jī)，它們采用氫氣冷卻或雙水內(nèi)冷的冷卻方式改善熱傳導(dǎo)，降低電機(jī)中通風(fēng)損失，減小有效材料消耗。而在負(fù)荷中心設(shè)置的同步補(bǔ)償機(jī)大都為中小容量，采用戶外式空氣冷卻器。3、同步補(bǔ)償器的起動(dòng)同步補(bǔ)償器和同步電動(dòng)機(jī)都必須在沒(méi)有勵(lì)磁磁場(chǎng)的狀態(tài)下起動(dòng)在大型樞紐變電站運(yùn)行的同步補(bǔ)償機(jī)一般都是高壓大39第11章--同步電動(dòng)機(jī)分析課件目錄第一節(jié)12第二節(jié)目錄第一節(jié)12第二節(jié)41第11章同步電動(dòng)機(jī)11.1同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析

同步電機(jī)運(yùn)行的可逆原理

發(fā)電機(jī)負(fù)載運(yùn)行工況勵(lì)磁磁動(dòng)勢(shì)Ff1超前氣隙磁通密度B；超前，

＞0，Pem＞0；T1＝T＋T0。第11章同步電動(dòng)機(jī)11.1同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析同步42同步電機(jī)運(yùn)行的可逆原理空載運(yùn)行：發(fā)電機(jī)狀態(tài)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)負(fù)載時(shí)減小T1空載

＝0，Pem＝0；T1＝T0。發(fā)電機(jī)狀態(tài)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)T1＝0電動(dòng)機(jī)空載

≈0(＜0)，Pem＝p0

；T＝T0。采用發(fā)電機(jī)慣例同步電機(jī)運(yùn)行的可逆原理空載運(yùn)行：發(fā)電機(jī)狀態(tài)電動(dòng)機(jī)狀態(tài)負(fù)43同步電機(jī)運(yùn)行的可逆原理負(fù)載運(yùn)行——電動(dòng)機(jī)狀態(tài)在轉(zhuǎn)軸上帶上機(jī)械負(fù)載，轉(zhuǎn)子減速，的絕對(duì)值增大；滯后，＜0，Pem＜0；

90＜＜180，P2＜0；

T＝T2＋T0。T2為電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，其大小等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL。采用發(fā)電機(jī)慣例同步電機(jī)運(yùn)行的可逆原理負(fù)載運(yùn)行——電動(dòng)機(jī)狀態(tài)在轉(zhuǎn)軸上帶上機(jī)械44同步電機(jī)運(yùn)行的可逆原理負(fù)載運(yùn)行——電動(dòng)機(jī)狀態(tài)電機(jī)向電網(wǎng)發(fā)出感性無(wú)功功率，為過(guò)勵(lì)狀態(tài)

。采用發(fā)電機(jī)慣例同步電機(jī)運(yùn)行的可逆原理負(fù)載運(yùn)行——電動(dòng)機(jī)狀態(tài)電機(jī)向電網(wǎng)發(fā)出感45同步電機(jī)運(yùn)行的可逆原理負(fù)載運(yùn)行——電動(dòng)機(jī)狀態(tài)采用發(fā)電機(jī)慣例電機(jī)向電網(wǎng)發(fā)出無(wú)功功率為零，為正常勵(lì)磁狀態(tài)

。同步電機(jī)運(yùn)行的可逆原理負(fù)載運(yùn)行——電動(dòng)機(jī)狀態(tài)采用發(fā)電機(jī)慣例電46同步電機(jī)運(yùn)行的可逆原理負(fù)載運(yùn)行——電動(dòng)機(jī)狀態(tài)采用發(fā)電機(jī)慣例電機(jī)向電網(wǎng)吸收感性無(wú)功功率，為欠勵(lì)狀態(tài)

。同步電機(jī)運(yùn)行的可逆原理負(fù)載運(yùn)行——電動(dòng)機(jī)狀態(tài)采用發(fā)電機(jī)慣例電47同步電機(jī)運(yùn)行的可逆原理可逆原理一臺(tái)電機(jī)在一定條件下可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，在另一種條件下可以作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。根據(jù)功角的正負(fù)。如何判斷一臺(tái)同步電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)？采用發(fā)電機(jī)慣例時(shí)，

超前，＞0，Pem＞

0——發(fā)電機(jī)狀態(tài)

滯后，＜0，Pem＜0——電動(dòng)機(jī)狀態(tài)同步電機(jī)運(yùn)行的可逆原理可逆原理根據(jù)功角的正負(fù)。如何判斷一48同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析按發(fā)電機(jī)慣例：Pem<0，表示電網(wǎng)吸收電功率轉(zhuǎn)換為機(jī)械功率。

超前，

<0，P1＝mUIcos<0，表示電樞輸出的有功功率為負(fù)。即從電網(wǎng)輸入電功率給電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩拖動(dòng)機(jī)械負(fù)載，通過(guò)轉(zhuǎn)軸向負(fù)載輸出機(jī)械功率，同步電機(jī)運(yùn)行在電動(dòng)狀態(tài)。>900同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析按發(fā)電機(jī)慣例：Pem<0，表示電網(wǎng)吸收電49同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，采用發(fā)電機(jī)慣例，則

＜0，＞90，不方便。因此改用電動(dòng)機(jī)慣例。電流參考方向反向同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，采用發(fā)電機(jī)慣例，則＜0502.同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析電動(dòng)勢(shì)相量圖按電動(dòng)機(jī)慣例：凸極電動(dòng)機(jī)隱極電動(dòng)機(jī)Pem＞0，表示電功率轉(zhuǎn)換為機(jī)械功率。

超前，

＞0，P1＝mUIcos＞0，表示輸入電功率。2.同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析電動(dòng)勢(shì)相量圖按電動(dòng)機(jī)慣例：凸極電動(dòng)機(jī)512.同步電動(dòng)機(jī)的電壓關(guān)系電壓方程式隱極同步電動(dòng)機(jī)凸極同步電動(dòng)機(jī)采用電動(dòng)機(jī)慣例電動(dòng)機(jī)慣例2.同步電動(dòng)機(jī)的電壓關(guān)系電壓方程式隱極同步電動(dòng)機(jī)凸極同步電動(dòng)52同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析電動(dòng)勢(shì)相量圖按電動(dòng)機(jī)慣例：＞0，表示I超前U，為過(guò)勵(lì)狀態(tài)。Q＝mUIsin＜0，表示吸收電容性（發(fā)出電感性）無(wú)功功率。P1＝mUIcos＞0同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析電動(dòng)勢(shì)相量圖按電動(dòng)機(jī)慣例：＞0，表示I53同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析電動(dòng)勢(shì)相量圖按電動(dòng)機(jī)慣例：Q＝mUIsin=0，表示無(wú)功功率為零。=0，表示I與U同相，為正常勵(lì)磁狀態(tài)。P1＝mUIcos＞0同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析電動(dòng)勢(shì)相量圖按電動(dòng)機(jī)慣例：Q＝mUIsi54同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析電動(dòng)勢(shì)相量圖按電動(dòng)機(jī)慣例：Q＝mUIsin>0，表示發(fā)出電容性（吸收電感性）無(wú)功功率。<0，表示I滯后U，為欠勵(lì)狀態(tài)。P1＝mUIcos＞0同步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行分析電動(dòng)勢(shì)相量圖按電動(dòng)機(jī)慣例：Q＝mUIsi553.同步電動(dòng)機(jī)的功率關(guān)系功率平衡關(guān)系P1為電動(dòng)機(jī)的輸入功率（電功率），P1＝mUIcosP1＝Pem

+pCuPem

＝P2+p0功率流程圖P2為電動(dòng)機(jī)的輸出功率（機(jī)械功率)，

P2＝T2＝TLpCu、p0分別為電動(dòng)機(jī)的銅耗和空載損耗。3.同步電動(dòng)機(jī)的功率關(guān)系功率平衡關(guān)系P1為電動(dòng)機(jī)的輸入功率（563.同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩關(guān)系轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系以轉(zhuǎn)矩的實(shí)際方向作為其參考方向。T

為電磁轉(zhuǎn)矩（拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩），T0為空載轉(zhuǎn)矩，T

＝TL

+T0＝T2

+T0T2為發(fā)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，等于轉(zhuǎn)軸上拖動(dòng)的機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL

，3.同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩關(guān)系轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系以轉(zhuǎn)矩的實(shí)際方向作為其參57

(1)有功功率調(diào)節(jié)——功角特性

4.同步電動(dòng)機(jī)的功率調(diào)節(jié)隱極同步電動(dòng)機(jī)凸極同步電動(dòng)機(jī)(1)有功功率調(diào)節(jié)——功角特性4.同步電動(dòng)機(jī)58當(dāng)同步電機(jī)接在電源上，認(rèn)為電源電壓以及頻率都不變。另外讓電機(jī)拖動(dòng)的有功負(fù)載也為常數(shù)，即改變它的勵(lì)磁電流，就能調(diào)節(jié)它的功率因數(shù)。忽略電動(dòng)機(jī)的各種損耗。同步電機(jī)的負(fù)載不變，是指電機(jī)轉(zhuǎn)軸輸出的轉(zhuǎn)矩T2不變，忽略空載轉(zhuǎn)矩，有T=T2，當(dāng)T2不變時(shí)，可認(rèn)為電磁轉(zhuǎn)矩T也不變。(2)無(wú)功功率功率調(diào)節(jié)當(dāng)同步電機(jī)接在電源上，認(rèn)為電源電壓以及頻率都59根據(jù)，由于電源電壓、頻率以及電機(jī)的同步電抗等都是常數(shù)，上式中當(dāng)改變勵(lì)磁電流If時(shí)，電動(dòng)勢(shì)E0的大小要跟隨變化，但必須滿足上式的關(guān)系。(2)無(wú)功功率功率調(diào)節(jié)根據(jù)，(2)無(wú)功功率功率調(diào)節(jié)60

當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩T不變時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸入功率P1不變（忽略電機(jī)各種損耗），于是：在電壓U不變的條件下，必有即電動(dòng)機(jī)定子邊的有功電流，應(yīng)維持不變。圖畫(huà)出三種不同勵(lì)磁電流及對(duì)應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)的相量圖。其中所以當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩T不變時(shí)，電動(dòng)機(jī)的輸入功率P1不變61根據(jù)ù?0?j?xtù?0?q?j?xtù?0?q?j?xt根據(jù)ù?0?j?xtù?0?q?j?xtù?62

從圖看出，當(dāng)改變勵(lì)磁電流If時(shí)，同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)變化的規(guī)律如下:(1)當(dāng)改變勵(lì)磁電流If時(shí),使定子電流與同相，稱為正常勵(lì)磁狀態(tài)，此時(shí)同步電動(dòng)機(jī)只從電網(wǎng)吸收有功功率。

(2)當(dāng)勵(lì)磁電流比正常勵(lì)磁電流小時(shí)，稱為欠勵(lì)狀態(tài)，這時(shí)，定子電流落后角，此時(shí)電機(jī)除吸收有功功率外還吸收滯后性無(wú)功功率。此時(shí)運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)類似電阻、電感負(fù)載。

從圖看出，當(dāng)改變勵(lì)磁電流If時(shí)，同步電動(dòng)機(jī)的63

(3)當(dāng)勵(lì)磁電流比正常勵(lì)磁電流大時(shí)，稱為過(guò)勵(lì)狀態(tài)，這時(shí)，定子電流領(lǐng)先角，此時(shí)電機(jī)除吸收有功功率外還吸收領(lǐng)先無(wú)功功率。此時(shí)運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)類似電阻、電容負(fù)載。

總之，當(dāng)改變同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流時(shí)，能夠改變它的功率因數(shù)，這點(diǎn)三相異步電動(dòng)機(jī)是辦不到的。所以同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)負(fù)載運(yùn)行時(shí)，一般要過(guò)勵(lì)，至少運(yùn)行在正常勵(lì)磁狀態(tài)下，不會(huì)讓它運(yùn)行在欠勵(lì)狀態(tài)。(3)當(dāng)勵(lì)磁電流比正常勵(lì)磁電流大時(shí)，稱為過(guò)勵(lì)64

當(dāng)改變同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流時(shí)，只有正常勵(lì)磁時(shí)，定子電流為最小，過(guò)勵(lì)或欠勵(lì)時(shí)，定子電流都會(huì)增大。把定子電流I的大小與勵(lì)磁電流If大小的關(guān)系如圖所示。圖中定子電流變化規(guī)律像U字型，故稱為U型曲線。當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶有不同的負(fù)載時(shí)，對(duì)應(yīng)有一組U型曲線如圖所示。輸出功率越大，在相同的勵(lì)磁電流條件下，定子電流增大，所以U型曲線往右上方移。圖中各條U型曲線對(duì)應(yīng)的功率為

2.U型曲線超前滯后當(dāng)改變同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流時(shí)，只有正常勵(lì)磁時(shí)652.U型曲線2.U型曲線66對(duì)每條U型曲線，定子電流有一最小值，這時(shí)定子僅從電網(wǎng)吸收有功功率，功率因數(shù)。在線的左邊是欠勵(lì)區(qū)，右邊是過(guò)勵(lì)區(qū)。當(dāng)同步電動(dòng)機(jī)帶有一定負(fù)載時(shí)，減小勵(lì)磁電流，電動(dòng)勢(shì)減小，與成正比，當(dāng)小到一定程度，超過(guò)900，電動(dòng)機(jī)就失去同步，如圖中虛線所示的不穩(wěn)定區(qū)。2.U型曲線對(duì)每條U型曲線，定子電流有一最小值，這時(shí)定子67總結(jié)：同步電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)由定子邊電樞反應(yīng)磁通勢(shì)和轉(zhuǎn)子邊勵(lì)磁磁通勢(shì)共同建立的。因此（1）轉(zhuǎn)子邊欠勵(lì)時(shí)，定子邊需要從電源輸入滯后的無(wú)功功率建立磁場(chǎng)，定子邊便呈滯后性功率因數(shù)。（2）轉(zhuǎn)子邊正常勵(lì)磁，不需要定子邊提供無(wú)功功率，定子邊便呈電阻性，。（3）轉(zhuǎn)子邊過(guò)勵(lì)時(shí)，定子邊反而要吸收領(lǐng)先型無(wú)功功率，定子邊便呈領(lǐng)先型的功率因數(shù)。

同步電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)呈電感性還是電阻性還是電容性，完全可以人為地調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流改變勵(lì)磁磁通勢(shì)大小來(lái)改變?？偨Y(jié)：同步電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)由定子邊電樞反應(yīng)磁通勢(shì)6811.2同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)存在起動(dòng)問(wèn)題同步電動(dòng)機(jī)依靠定、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)相互作用而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。只有在二者相對(duì)靜止時(shí)，才能產(chǎn)生平均電磁轉(zhuǎn)矩。起動(dòng)：電動(dòng)機(jī)從靜止加速到穩(wěn)定的工作轉(zhuǎn)速的過(guò)程。起動(dòng)時(shí)，因轉(zhuǎn)子有機(jī)械慣性，作用在轉(zhuǎn)子上的電磁轉(zhuǎn)矩是交變的，平均值為零。故同步電動(dòng)機(jī)不能直接起動(dòng)。11.2同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)存在起動(dòng)問(wèn)題同步電動(dòng)69同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)常用的起動(dòng)方法輔助動(dòng)力起動(dòng)變頻起動(dòng)異步起動(dòng)異步起動(dòng)原理線路圖同步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)同步電動(dòng)機(jī)常用的起動(dòng)方法輔助動(dòng)力起動(dòng)異步起70同步補(bǔ)償機(jī)不帶任何負(fù)載，專門(mén)設(shè)計(jì)用來(lái)改善電網(wǎng)功率因數(shù)的同步電動(dòng)機(jī)稱為同步補(bǔ)償機(jī)（也稱為同步調(diào)相機(jī)）同步調(diào)相機(jī)的原理相當(dāng)于空載運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)。它的V形曲線，是輸出功率P2=0

的曲線同步補(bǔ)償機(jī)不帶任何負(fù)載，專門(mén)設(shè)計(jì)用來(lái)改善電網(wǎng)功率因數(shù)的同步電71在正常勵(lì)磁時(shí)