同步电机的工作原理及其在电网功率因数改善中的应用 (同步电机的工作原理)

一、结构模型

同步发电机由固定的定子和可旋转的转子两部分组成,主要分为转场式同步电机和转枢式同步电机。
图1 同步电机的结构图
转场式同步电机:定子内圆均匀分布定子槽,槽内嵌放三相对称交流绕组,称为电枢铁心和电枢绕组。转子铁心上安装成对磁极,磁极上绕有励磁绕组,通以直流电流时形成励磁磁场。 转枢式同步电机:磁极安装于定子上,交流绕组分布于转子表面的槽内,转子充当电枢。

二、工作原理

同步电机工作原理如下: 定子交流绕组通以三相对称交流电时,产生旋转磁场(定子磁场)。 转子励磁绕组通以直流电时,产生励磁磁场(转子磁场)。 定子磁场和转子磁场相互作用,产生转动力矩,使转子同步旋转。

三、同步转速

同步电机的转速固定,称为同步转速,由电网频率决定。 同步转速 = 60 电网频率 / 电机极对数 我国电网频率为50Hz,2极电机的同步转速为3000r/min,4极电机的同步转速为1500r/min。 只有当同步电机运行于同步转速时,才能正常工作。

四、运行方式

同步电机的运行方式主要有三种: 发电机运行:同步电机最主要的运行方式,将机械能转换成电能。 电动机运行:同步电机另一种重要的运行方式,将电能转换成机械能。同步电动机功率因数可调节,提高运行效率。 补偿机运行:同步电机接于电网,调节励磁电流,向电网发出感性或容性无功功率,改善功率因数或调节电压。

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