6.9 同步电动机与同步补偿机
去掉负载 加机械负载
同步发电机 → 空载同步发电机 →同步电动机
同步电动机的电压方程和相量图
隐极同步电动机
凸极同步电动机
同步电动机的功角特性，功率方程和转矩方程
功角特性 （Ra = 0）
功率和转矩方程
同步电动机的运行特性
工作特性
①
②
③
④
V型曲线
隐极同步电机，忽略Ra
①
②
③
同步电动机调节 If 可改变功率因数，这是同步电动机的优点之一。
同步电动机的起动方法
异步起动
在转子上装笼型起动绕组。
定子加三相对称电压，转子励磁绕组通过电阻短路 R = (5 ~ 10)Rf
①异步转矩：与感应电动机相同。
②单轴转矩：
励磁绕组电流频率为sf1，产生相对于转子静止的脉动磁势，可分解为两个旋转磁势：
正转磁势： n+sn1=n1 与定子磁势相对静止，产生平均转矩；
反转磁势： n-sn1=(1-2s)n1, 在定子绕组中感应电流，产生异步转矩，当s=0.5时，（1-2s）n1=0, 与定子绕组相对静止，电磁转矩为0。
③磁阻转矩：在其动过程中，平均值为0。
④同步转矩：转子转速接近同步速时，在同步转距作用下，转子转速达到同步。
Tst起动转矩（s=1）; Tpi 牵入同步转矩（s=0.05）; R2增加时，Tst增加，Tpi减小。
他机起动
同极数感应电动机，容量约为主机容量的（10 ~ 15）% ，n 接近同步速时，转子励磁绕组加入If ，由同步转矩拖入同步。
变频起动
起动时f1 很低，随着n↑逐步增加f1 最后达到 fN
例 6-5
作业： 6-26 6-29
复习 同步电动机的起动方法
变频起动 电源频率f ：0 → fN
异步起动
起动转矩： (n = 1) Tst
牵入同步转矩： （s = 0.05 ）TPi , TPi 大，电机易牵入同步
同步补偿机 （同步调相机）
同步补偿机就是空载运行的同步电动机
Pe = 0 I = f (If)
同步补偿机的原理
电力系统
同步补偿机的额定容量和结构特点
额定容量是指过励时所能补偿的无功功率
6.10 同步发电机的不对称运行
分析方法： 对称分量法
对称分量法
一组不对称的三相电压（电流），总可以把它分解为正序、负序和零序三组对称电压（电流），后者称为原来不对称电压（电流）的对称分量。
电机不饱和时，可采用迭加原理进行分析
对正序、负序、零序来说都是三相对称系统，只分析一相即可。
各相序阻抗和等效电路
正序阻抗和正序等效电路
电枢磁势与转子同步旋转，与三相对称运行时相同。三相对称运行时即为正序。
Z+ = R+ + jx+
负序电抗和负序等效电路
转子正方向同步速旋转，电枢磁势逆向同步速旋转。电枢磁势与转子转向相反。
Z－= R－ + jx－
对应于感应电机
转子上只有励磁绕组时
转子有阻尼饶组时
直轴超瞬变电抗 交轴超瞬变电抗
零序阻抗和等效电路
同步发电机的单相稳态短路
如图所示，设为A相短路，B、C相开路。
电压、电流的各相序分量
等效电路
单相稳态短路电流 > 三相稳态短路电流
实际上 A相绕组中还包含谐波电流。
定子中含有 1 ，3 ，5 ，… 奇次谐波
转子中含有 0 ，2 ，4 ，… 偶磁谐波
相应地 uB uC 中也会有一系列的奇次谐波电压。
同步发电机的线间稳态短路
如图所示，设为B、C相短路，A相开路。
求：IB IC UA
定子绕组中有无谐波电流？
6.11 特种同步电动机
永磁同步电动机
永磁材料
常用永磁材料及性能 Br/T Hc/kA/m (BH)max/kJ/m3 价格/元/kg
稀土钴 0.95 680 160 800
钕铁硼 1.1 824 240 250
铁氧体 0.4 188 30 20
铝镍钴 1.3 56 52
永磁同步电动机的异步起动
自控式同步电动机（无刷直流电动机）
交流电机的结构，直流电动机的性能。通过调压可方便的调节转速。
电机本体（永磁同步电动机）
转子位置传感器
控制器；整流 逆变
电子换向代替机械换向，继承了直流电动机的优点，克服了其不足。
作业： 6-27 6-31
第六章复习
结构和原理
1.
2. 运行状态
3.
同步发电机的磁场和参数
1.
2.
3.
同步发电机的基本电磁关系
1. 基本方程
相量图
正序等效电路
负序等效电路
零序等效电路
3. 等值电路
功率和转矩方程
同步发电机的性能和参数测定
特性
空载特性 I = 0 U0 = E0 = f (If)
短路特性 U = 0 I = f (If)
零功率因数特性
n = ns
2. 参数测定
几个重要的数据
同步发电机的并网运行
无穷大电网 f = c U = C
1. 投入并联的条件和方法
2. 并联运行时的功角特性
3. 功率的调节
4. 静态稳定性
概念 干扰消失后，能否恢复到原工作点。
5. 并联运行与单机运行的差别
同步发电机的其它运行方式
同步电动机
同步补偿机
忽略 Ra 时 Pe = P2 = 0，只发出无功功率Q2
3. 不对称运行
各相序的等效电路
不对称短路的分析
作业： 6-28 6-32
