19同步电动机和同步调相机

19同步电动机和同步调相机 ------------------------------------------------------------------------------------------------ 19同步电动机和同步调相机 第十九章 同步电动机和同步调相机 一、例题 例19-1 按发电机惯例，画同步电机的简化相量图。 (1) 同步电机为电动机，电源输入有功功率，但电机向电源发出无功功率。 (2) 同步电机为电动机，从电源输入有功功率，而且从电源吸收无功功率。 解:1)可画出相量图19-1(a)，因为同步电机为电动机，所以?角为负值，这 ?向量落后R?相量落后U?相量。?'向量，时kfF相应E同时要使电机发出无功功率，00' 则Q1?mUIsin??0,??180?，可作出I?相量及相应的jI?xc相量。 jI?x?E0 ?U?UjI?xc ?E0? ? ?? I?I? (a) (b) 图 19-1 2)画出相量图如图19-1(b),?角仍为负值。但要使电机吸收无功功率，则Q1?mUIsin??0,??180?，作出相应的I?相量及jI?xc相量。 —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 例19-2 一台隐极同步电机，并联在无穷大电网上，原运行在发电机状态，U=1，I=0，xc?1.25，cos??0.866(落后)。现保持励磁电流不变，将原动机的输入功率逐步减小止零，然后逐步增加轴上所带的机械负载，是电机成为电动机运行，最后使轴上输出的机械功率和原发电机状态时的输入功率相同。忽略电枢电阻和电机的空载损耗。求: (1) 用相应的正方向惯例，画出原来发电机运行及最后电动机运行两种情 况下的电动势相量图，并求出它们的?角。 (2) 有功功率变化过程中电机的功率因数，电枢电流大小如何变化, 解 :1)先画出发电机状态相量图，从cos??0.866(落后)可得??30?(落 ??U??jI?x可画出相量后)，I?xc=0.8×1.25=1.0，由发电机惯例的方程式E0c ??3，??30?。 图，如图19-2(a)，可得E0 再作电动机运行状态相量图。根据给定条件电动机轴上输出机械功率等于发电机轴上输入的机械功率，忽略空载损耗及电阻，所以电动机电枢输入的电功率亦等于发电机电枢端输出的电功率。两种情况下的电磁功率也相 ?大小不变，功率角?也不变，等，电机的励磁电流未变，电枢空载电动势E0 ?领先U?落后U?变成E?，所以可由电动机惯例的方程式仅是从原来的E00 —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ ??E??jI?x画出电动机运行相量图，如图19-2(b)所示。可得U0cI=1，由jI?xc ?，??30?(领先)可作出I?领先U。?仍为30?。 jI?xc ?U I??E0jI?xc?E0 ? ?I??U (a) (b) 图19-2 2)在电机从发电机状态逐步变为电动机状态的过程中，从相量图可以看到，开始时随着电动机有功功率减小?角减小，电机的功率因数cos?也逐步减小，当电机输出的有功功率为零，电机空载运行时cos?为零。以后变为电动机运行，随着输入的有功功率增大，?角又逐步增大，cos?也逐步增大。 分析电枢电流I的变化，只要分析I?xc的变化，发电机运行时随着有功功率 减小?减小，Ixc减小，I减小。电机空载运行时I最小。后变为电动机运行，随 输入有功功率增加?增加，Ixc增大，I增大。 例19-3 一个1000kW，cos??0.5(落后)的感性负载，原由一台同步发电机单独供给，现为改善功率因数，在负载端并联一台同步补—————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 偿机，求: (1) 发电机单独供给此负载，需多大容量, (2) 如利用同步补偿机来完全补偿无功功率，则补偿机的容量与发电机的容量 各位多大, (3) 如只把发电机的cos?由0.5(落后)提高到0.8(落后)，则此时补偿机 与发电机的容量又各为多大, 解: 根据题意画出同步发电机和同步补偿机并联后供给感性负载ZL的电路图如图19-3(a)所示。 ??I?U?L?IaI?L ? ?Ir (a) (b) ?U?Ia?IGI?L ?a?Ir (c) 图19,3 ?，负载电流为I?，根据功率因数cos??0.5，可画出电设负载端电压为UL ?60?电角度。 压、电流相量图如图19-3(b)，其中I?L落后U (1)当发电机单独供给此负载时，发电机的容量 —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ SG?mUIL?mUIacos??P cos??2000kVA (2)发电机供给负载有功功率，同步补偿机供给负载无功功率时，发电机容量为同步补偿机的容量为 Sc?Q?mUIr?mUIatg??P?tg??1000?tg60??1732kvar (3)当发电机输出的功率因数为0.8(落后)时，发电机的cos?G?0.8，这时 ??G?36.9，如图19-3(c)所示。这时发电机的容量为 SG?mUIG?mUIacos?G?Pcos?G?10000.8 ?1250kVA 发电机可以输出无功功率为 QG?mUIGsin?G?mUIatg?G?Ptg?G ,1000×0.75,750kvar 同步补偿机的容量为 Sc?Q?QG?1732?750?982kvar 二、思考题 19,1 为什么当cos?滞后时，电枢反应在发电机的运行里显示出去磁作用;而 在电动机中起增磁作用, 19,2 同步电动机欠励运行时，从电网吸收什么性质的无功功率,过励时，从电 网吸收什么性质的无功功率, —————————————————————————————————————— ------------------------------------------------------------------------------------------------ 19,3 并联于电网上运行的同步电机，从发电机状态变为电动机状态时，其功率 角?、电磁转矩T、电枢电流I及功率因数cos?各会发生怎样的变化, 三、作业 教材p281( 19,1，19,3，23,9，19,10，19,14) ——————————————————————————————————————