第十九章 同步电动机和同步调相机
一、教学要求：
1,了解同步电动机的优缺点
2．熟悉同步补偿机的用途
第一节 概述
大功率同步电动机与同容量的异步电动机相比，
同步电动机的功率因数高，在运行时，不仅不使电
网的功率因数降低，而且能够改善电网的功率因数。
同步电动机一般都作成凸极式的，为了能够自起
动，在转子磁极的极靴上装起动绕组。
同步电动机不带机械负载运行时，可以作为同
步补偿机使用，它可以改善电网的功率因数，调整
电网的电压。
第二节 同步电动机的运行原理
一, 同步电动机运行的可逆原理
结论：同步电机以 角的正负判断电机的运行状态。
发电机,超前与, 为正
电动机,滞后与, 为负
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电动机过励运行状态
(按发电机规则 )
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发电机过励运行状态
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二、同步电动机的基本方程式、相量图和
功 率平衡关系
研究电动机时，采用电动机惯例 和 的参考方向：I&U&
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同步电动机等效电路图
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电动机欠励运行状态
(按电动机规则 )
三、同步电动机的稳定性及过载能力
电动机运行稳定性与发电机类似, 0,
0
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不稳定
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欠励
滞后
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四、同 步 电 动 机 的 V 形 曲 线
第三节 同步电机的起动
同步电动机自起动转
距为零 。 同步电机定子通
入三相对称电流, 在气隙
内产生转速为 n1的旋转磁
场, 转子通入直流励磁产
生 N,S 极, 定子前后半
周对转子磁极的作用力相
反, 产生的平均转距为零,
无法自起动 。
A
X
B
CY
S
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N
a
+A
Z
N
S
1,异步起动,
采用感应电动机工作原理,在转子极靴上加装起动绕组
（ 发电机称为阻尼绕组 ）, 起动时, 励磁绕组不能开路 （ 以
免产生过大的感应电势, 击穿绝缘 ）, 亦不能直接短路 （ 对
起动不利 ）, 需串入阻值约为 10倍的电阻 。
当异步起动使转子转速上升, 转接近同步速, 加入
直流励磁, 进入同步电机运行状态 。
第三节 同步电机的起动
2．变频起动：
起动时定子电流频率 较低,同步转速 也较
低，使平均电磁转距不为零。 1
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解决方法：
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此原理适用于小型同步电动机。
第四节 反应式同步电动机
转子上无励磁绕组的凸极同步电动机，
第五节 同步补偿机（调相机）
同步补偿机，也称同步调相机，是一台不带机械负
载的同步电动机，专门用于发出（吸收）无功功率。
一、两种运行方式
I& U&1.过励,为过励时, 领先于, 吸收容性无功功率, 即发
出感性无功功率 。
U&I&2.欠励,落后于, 吸收感性无功功率 。
按照发电机惯例画出空载、过励、欠励时 -空矢量图如下：
二、用途
1．受控补偿
（ 2） 当电网负荷很轻时, 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, 此时, 同步
补偿机应运行在欠励状态, 吸收电网中多余的无功
功率 。
（ 1） 当负荷较大时, 为了改善功率因素, 同步补
偿机应过励运行,
2、中间补偿
（ 1）
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（ 2） 当 时对稳定有利, 因为, 角减小, 稳定
提高
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（ 3） 当保持原过载能力时, 输送的功率将增大 。
（ 4） 中间加补偿机相当于线路的 减小, 提高了稳
定性或增加输出 。
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三、特点
1、因不带机械负载，补偿机转轴可以比细,
2、由于没有稳定问题,可较大，使得气隙较小，
励磁也较小，转子用铜量少,
CX
3、额定容量对应过励而言,
4、也存在起动问题，一般利用异步起动，加起动绕
组 。
四、说明
1、水电站在枯水期间，水轮发电机可作调相运行
2、在同时有水轮机和汽轮发电机的电网，丰水期
间，水轮发电机发有功功率，汽轮发电机作调相
机运行。
一、教学要求：
1,了解同步电动机的优缺点
2．熟悉同步补偿机的用途
第一节 概述
大功率同步电动机与同容量的异步电动机相比，
同步电动机的功率因数高，在运行时，不仅不使电
网的功率因数降低，而且能够改善电网的功率因数。
同步电动机一般都作成凸极式的，为了能够自起
动，在转子磁极的极靴上装起动绕组。
同步电动机不带机械负载运行时，可以作为同
步补偿机使用，它可以改善电网的功率因数，调整
电网的电压。
第二节 同步电动机的运行原理
一, 同步电动机运行的可逆原理
结论：同步电机以 角的正负判断电机的运行状态。
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四、同 步 电 动 机 的 V 形 曲 线
第三节 同步电机的起动
同步电动机自起动转
距为零 。 同步电机定子通
入三相对称电流, 在气隙
内产生转速为 n1的旋转磁
场, 转子通入直流励磁产
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无法自起动 。
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采用感应电动机工作原理,在转子极靴上加装起动绕组
（ 发电机称为阻尼绕组 ）, 起动时, 励磁绕组不能开路 （ 以
免产生过大的感应电势, 击穿绝缘 ）, 亦不能直接短路 （ 对
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直流励磁, 进入同步电机运行状态 。
第三节 同步电机的起动
2．变频起动：
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此原理适用于小型同步电动机。
第四节 反应式同步电动机
转子上无励磁绕组的凸极同步电动机，
第五节 同步补偿机（调相机）
同步补偿机，也称同步调相机，是一台不带机械负
载的同步电动机，专门用于发出（吸收）无功功率。
一、两种运行方式
I& U&1.过励,为过励时, 领先于, 吸收容性无功功率, 即发
出感性无功功率 。
U&I&2.欠励,落后于, 吸收感性无功功率 。
按照发电机惯例画出空载、过励、欠励时 -空矢量图如下：
二、用途
1．受控补偿
（ 2） 当电网负荷很轻时, 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, 此时, 同步
补偿机应运行在欠励状态, 吸收电网中多余的无功
功率 。
（ 1） 当负荷较大时, 为了改善功率因素, 同步补
偿机应过励运行,
2、中间补偿
（ 1）
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（ 3） 当保持原过载能力时, 输送的功率将增大 。
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三、特点
1、因不带机械负载，补偿机转轴可以比细,
2、由于没有稳定问题,可较大，使得气隙较小，
励磁也较小，转子用铜量少,
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3、额定容量对应过励而言,
4、也存在起动问题，一般利用异步起动，加起动绕
组 。
四、说明
1、水电站在枯水期间，水轮发电机可作调相运行
2、在同时有水轮机和汽轮发电机的电网，丰水期
间，水轮发电机发有功功率，汽轮发电机作调相
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