大工20秋《电机学》辅导资料十四

作业辅导

电机学辅导资料十四主    题：同步电机的辅导文章——同步发电机与电网的并联运行、三相同步电动机与同步补偿机
学习时间：2020年12月28日—2020年1月3日
“不忘初心、牢记使命”主题理论学习：
每周文摘：我们党要始终成为时代先锋、民族脊梁，始终成为马克思主义执政党，自身必须始终过硬。全党要更加自觉地坚定党性原则，勇于直面问题，敢于刮骨疗毒，消除一切损害党的先进性和纯洁性的因素，清除一切侵蚀党的健康肌体的病毒，不断增强党的政治领导力、思想引领力、群众组织力、社会号召力，确保我们党永葆旺盛生命力和强大战斗力。
摘选自《决胜全面建成小康社会，夺取新时代中国特色社会主义伟大胜利》
内    容：
我们这周主要还是学习课件第5章同步电机的相关内容。希望通过下面的内容能使同学们加深对同步电机相关知识的理解。
学习时，请同学根据老师标注的侧重点选择性学习。其中三相同步电机的功率、转矩与运行特性、同步电机的并网运行与功率调节需要重点掌握。
一、同步电机的并网运行与功率调节（需要学生重点掌握的内容）
三相同步发电机一般都是并联运行的，其并联运行的条件为：（重点记忆）
发电机的相序与电网相序一致；
发电机的频率与电网频率相同；
发电机的端电压与电网电压相等。
三相同步发电机并联运行时有功功率的调节方法是调节原动机的输入功率（或输入转矩），使功率角
变化，电磁功率和输出功率便会得到相应调节。但是，功率角
不能超过一定的范围，否则，超过同步发电机的最大负载能力，同步发电机将失去稳定运行状态。
三相同步发电机并联运行时无功功率的调节方法是调节其转子的励磁电流。当励磁电流从小到大变化（欠励磁状态）时，同步发电机先输出较大的电容性无功功率，并随着励磁电流的增大该电容性无功功率逐渐减小；当电磁电流增大到某值（正常励磁状态）时，同步发电机输出的无功功率为零；当励磁电流继续增大（过励磁状态）时，同步发电机输出电感性无功功率，该电感性无功功率随着励磁电流的增大而逐渐增大。
二、三相同步电动机与同步补偿机（了解即可）
三相同步电动机是三相同步发电机的可逆运行，其分析方法与同步发电机完全相同。但须注意：由于电动机与发电机的功率传输方向不同，故等效电路中各个电量的参考方向的选择有所不同。三相凸极同步电动机的电压方程为：


或


式中，虚拟电动势
的定义与同步发电机的虚拟电动势相同。
    三相同步电动机特别适用于驱动大功率的恒速机械，其最大的优点是功率因数可以调节。调节励磁电流，即可改变电枢电流的无功分量，从而改变同步电动机的功率因数。在过励状态下，同步电动机不仅从轴上输出机械功率，同时还向电网输送电感性无功功率以提高电网的功率因数。
同步补偿机是专门用于改善电网功率因数的同步电机，运行时只输出无功功率，不产生有功功率输出。
三、典型例题解析
1、为什么同步发电机的功角特性只画出了功率角在
的部分？当功率角超过
，同步发电机将处于什么状态？
答：在同步发电机中，功率角
是转子磁极超前于气隙合成磁场等效磁极的角度，在相量图中体现为励磁电动势超前于相电压角
。当
时，意味着转子磁极将滞后于气隙合成磁场的等效磁极，其工作状态已经变成为电动机状态了。故同步发电机的功角特性只需要画出功率角在
的部分。
四、思考题（答案解析请见下次辅导资料）
三相同步发电机与电网并联运行的条件是什么？如果有一个条件不满足而并网，会产生什么后果？当并网条件不满足时应该怎样调节使之满足？
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