同步电机的三种运行状态

同步     发电   机几种常见的运行状态

1、滞后运行(常态运行)----发电机向电网同时送出有功功率和无功功率(容性)。

2、超前运行(进相运行)----发电机向电网送出有功功率,吸收电网无功功率。

3、调相运行----发电机吸收电网的有功功率维持同步运转,向电网送出无功功率(容性)。

4、     电动机   运行(非正常运行)-----发电机同时吸收电网的有功功率和无功功率维持同步运行。

前三种运行状态都是同步发电机的正常运行状态,第4种运行状态应避免。功率因数为1的时候,是发电机滞后运行和超前运行的分界线,这时发电机不向电网送无功功率也不吸收电网无功功率。在若干年前,由于电网的容量小,稳定性差,加上发电机励磁系统的性能等原因,发电机在超前运行时很容易引起震荡失步,所以机组一般不允许超前运行。现时电网的容量可以说是“无穷大”,其稳定性、电能的质量不可同日而语。各电站可以根据调度令或电站机组自身的实际情况(包括转子温升和励磁系统的稳定性等)选择不同的正常运行状态。在某些局部地区因附近有大功率用电设备的干扰,如果供电主     变压器   又容量不足时,发电机功率因数就不宜在接近超前值运行了,否则容易引起震荡失步跳闸,这个问题是可以解决的,就是使用高品质的数控励磁系统。

同步电机的三种运行状态

与其它电机一样,同步电机也是可逆的,既可作发电机运行,亦可作电动机运行。设一台隐极同步电机并联运行于无穷大电网,处于发电机状态,其相量图如图所示。此时 E0 超前U ,功率角 θ 和相应的电磁功率 Pem都是正值,θi≈θ 也为正值,即转子主极轴线沿转向超前于气隙     合成   磁场轴线,因而作用于转子上的电磁转矩为制动性质。原动机输入驱动性质的     机械   转矩克服起制动作用的电磁转矩,将机械能转变为电能。

 同步电机的三种运行状态_设计制作_电源/新能源

发电机状态          调相机状态      电动机状态

 同步电机的三种运行状态_设计制作_电源/新能源

图1 同步电机的三种运行状态

逐步减少原动机输入功率,使转子瞬时减速,θ 角和电磁功率相应减小。当 θ 角减至零时,发电机变为空载,其输入功率正好抵偿空载损耗,相量图如图 b所示。继续减少原动机输入功率,则 θ 和 Pem变为负值,表明电机要从电网吸收一部分电功率,与原动机输入功率一起与空载损耗平衡,以维持转子的同步旋转。如果再拆去原动机,就变成了空转的同步电动机,空载损耗必须全部由电网输入的电功率供给。如果在电机轴上再加上机械负载,则负值的 θ 角和 Pem会更大,θi亦为负值。主极磁场落后于气隙合成磁场,电磁转矩为驱动性质、拖动轴上机械负载一道旋转,电机进入电动机运行状态,将电网输入的电能转换成机械能。此时电机的相量图如图(c)所示。

从上分析可知,从发电机状态进入电动机状态的过程中,功率角θ和电磁功率 Pem均由正值变为负值,电磁转矩由制动性质变为驱动性质,机电能量转换过程也发生了逆变。

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