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同步电机用途浅析

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2016-2-15 14:20:40

5872 发电机组同步发电机同步电机三相电机

同步电机

同步电机基本上决定了电网的性能。在此背景下，通过励磁装置的控制效果是非常重要的。一个相对精确的模型对分析同步电机和控制器的相互作用是必要的。根据同步机是否是用作发电机，调相机或电动机，来满足根据性能特性和控制与励磁的不同要求。

1、同步电机种类

一台同步电机可以作为一个电动机或发电机运行，偶尔也不需要与电网交换有功功率。它可直接被耦合到电网或或使用一个变压器，或通过电力电子控制器。例如，在抽水蓄能电站，或在船上被耦合到驱动螺旋桨的柴油发动机，同步电机作为电动机和发电机交替使用。具有不同频率和不同相数的电网之间的旋转变换器，包括一个电动-发电机组，能够改变功率的方向。

1.1 同步发电机

当用作发电机时，同步电机被耦合到一个驱动机器。然后通过它的轴供给机械功率，其目的是向电网提供有功功率。它也被用于吸收或供应无功功率。例如，在低电网负荷时，同步发电机完全用作无功功率补偿。通常情况下，使用三相电机。单相电机是用来供给交流网络如铁路网络，当

直接耦合到一个功率变换器时，偶尔也使用六相电机。

驱动机器的速度特性影响发电机端电压的时间特性，特别是在负载突然变化的情况下。对不同类型的驱动机器（例如蒸汽，燃气，或水轮机，柴油发动机），不同类型的扰动和网络特性，其影响是不同的。

1.2 同步调相机

当作为同步调相机时，同步电机从电网补偿其功耗。当过励时，它供给滞后的无功功率，当欠励时，它吸收滞后的无功功率。从一个状态到另一个状态的转变是连续的。

1.3 同步电动机

当用作电动机时，同步电机从网络中提取有功功率，通过其轴提供机械功率。像发电机一样，其无功功率特性可以匹配，以适应电网的需要。

1.4 连接到变频器的同步电机的运行

同步电动机可以运行在一个可调的频率，即变速运行，通过在电网和电动机之间使用变频器。高功率电机使用直流连接或直流变频器。当使用具有直流环节的变频器时，同步电动机工作在过励状态以保证变频器晶闸管的换流。该驱动器提供一个同时对变频器和同步电动机励磁的控制。这种类型的单元，由同步电机和具有直流环节的变频器，晶闸管在被控电动机一侧，根据转子位置进行控制，称为称为变频器控制的电动机。在大功率驱动装置中，同步电动机通常是一个六相型，由两个具有30度电位移的三相系统实现，并由分开的变频器供电。

为了去耦电网络和电机的频率，采用具有直流环节的变频器来运行变速同步发电机。这使得在风电场调整速度以适应风速和在水力发电站调整速度以适应落差，从而优化效率。在抽水蓄能电站，在抽水时对电网控制的贡献也是可能的。

当通过一个具有中间环节的变流器连接到电网时，同步机不能在短路时支持电网。同时，电网中的电压和无功功率都不能受线路整流的变流器。在电机侧和电网侧都必须向变流器提供无功功率。

电网和同步机之间的变频器也被用来进行抽水蓄能电站电机的抽水启动。

此外，变频器也用来启动作为原动机的燃气轮机。

变频器在同步电机的电压和电流中产生谐波。因此，使用变频器的电机必须设计用于这种用途。当电机被设计为只用于电时，必须检查其是否适用于变器。