同步电动机运行分析
同步发电机失磁异步运行分析与处理
159FORTUNE WORLD 2009.3同步发电机失磁异步运行分析与处理任纯榕 宁波镇海热电厂有限公司1 引言发电机在运行过程中，由于某种原因失去励磁电流，使转子的励磁磁场消失，被称作为发电机失磁。
若失磁后的发电机不从电网上解列，仍带有一定的有功功率，以某一滑差率与电网保持联系，这种特殊的运行方式，称之为发电机异步运行。
从提高供电电网的可靠性和不使故障扩大到整个系统的观点看，整体式转子的汽轮发电机在失去励磁后，最好不立即从系统中断开，维持在电网上运行一段时间，使我们有可能查出去励磁的原因并及时恢复励磁，即将主励磁机切换为备用励磁机供励，或将发电机的负荷转移到其它发电机上去。
因此，在处理励磁系统故障时，需要将发电机作短时的失磁异步运行。
发电机失去励磁的原因很多，往往是由于励磁系统发生某些故障引起的。
一般在同轴励磁系统中，常由于励磁回路断线，如转子回路断线、励磁机电枢回路断线、励磁机励磁绕组断线、自动灭磁开关受振动或误碰掉闸、磁场变阻器接头接触不良等造成励磁回路开路，以及转子回路短路和励磁机与原动机在联接对轮处的机械脱开等原因造成开路。
2 失磁异步运行的工作原理发电机失去励磁后，由于励磁绕组电感较大，励磁电流If及其产生的磁通φf，将按指数规律衰减到零，如图1所示，在励磁电流If减少时，电势Ef也随着减少，功率极限也随之下降，如图2所示。
功角θ将增大，定子合成磁场与转子磁场间的吸引减少。
发电机的转子力矩平衡关系将随着电磁力矩的下降而打破。
由于原动机主力矩未变，所以转子将获得使其加速的过剩转矩。
当励磁电流If减少时到θ角大于90㎜时，转子就可能超出同步点而失步，进入异步运行状态。
图1励磁电流衰减曲线图2 转矩、电势与功角θ的关系发电机失磁进入异步运行状态，由电网向发电机定子送入励磁电流，此电流在定子内感应出电势E，同时在气隙内产生旋转磁场。
由于转子转速超过同步转速，转子与旋转磁场间发生相对运动，其转差n1-n=Sn1(n1为定子磁场的同步转速，n为转子失磁后的转速)，转子以转差Sn1的速度切割定子旋转磁场。
同步发电机的运行原理及运行特性
性E质0 主与要I取决间于的相E0位与差I
( 称为内功率因数角)。电枢反应的 之间的相位差 ，亦即主要取决于负载
的性质。下面就 角的几种情况，分别讨论电枢反应的性质。
第8章 同步发电机的运行原理及运行特性
1. I E0
(ψ＝0°)时的电枢反应
当ψ=0°时，见图8-3，其中图(a)是一台同步发电机原理图。
状态，此时铁芯部分所消耗的磁压降与气隙所需磁压降相比较，
可略去不计，因此可认为绝大部分磁动势消耗于气隙中，由于
Φ∝Ff，因此空载曲线(磁化曲线)下部是一条直线。把它延长后所 得直线 OG(图8-2曲线2)称为气隙线。随着Φ0的增大，铁芯逐 渐饱和，它所消耗的磁压降不可忽略，此时空载曲线就逐渐变弯
曲。
起增磁作用。对于气隙磁场交轴电枢反应将使合成磁场的轴线位
置从空载时的直轴处逆转向后移了一个锐角δ，且幅值也有所增加，
但因磁路的饱和现象，交轴电枢反应有去磁作用。
第8章 同步发电机的运行原理及运行特性
图8-3 ψ=0°时的电枢反应
第8章 同步发电机的运行原理及运行特性
2. I
E0 90°(ψ=90°)时的电枢反应
的体温调节中枢调节神经和体液的作用，使产热和 散热保持动态平衡。
第8章 同步发电机的运行原理及运行特性
一、体表温度与深部温度
1.深部温度
2.体表温度
第8二章、同测步温发方电机法的运行原理及运行特性
1、玻璃体温计：最常见的体温计 2、电子体温计 3、耳温体温计 4、多功能红外体温计
第8三章、同测步温发部电机位的运行原理及运行特性
物理降温作为治疗措施
第8章 同步发电机的运行原理及运行特性
作业 1、发热的类型有哪几种 ? 2、发热常用的处置方法有哪些 ?
电机与拖动 三相同步发电机的稳态分析、三相同步发电机的功率和转矩
电机与拖动 三相同步发电机的稳态分析、三相同步发电机的功率和转矩、三相同步发电机的运行特性主 题：同步电机的辅导文章——三相同步发电机的稳态分析、三相同步发电机的功率和转矩、三相同步发电机的运行特性、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：2016年11月28日--12月4日内 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、三相同步发电机的稳态分析（掌握相关定义即可）同步电机的分析方法因转子结构的不同而不同，但是，可以将隐极同步电机看成是凸极同步电机的特例。
凸极同步电机采用“双反应理论”分析，在分析中一般也不考虑磁路饱和的影响。
通过分析同步发电机的电磁关系，并用各种电抗表征磁场对电路的影响后，可以列写出同步发电机的电路方程，进而得到等效电路和相量图。
同步电抗是同步电机的重要参数，其大小直接影响到同步电机的性能。
隐极同步电机的同步电抗为s a X X X σ=+，即同步电抗由两部分组成：一部分是与电枢反应磁通a Φ相对应的电枢反应电抗a X ，另一部分是与电枢漏磁通相对应的漏电抗X σ。
电枢旋转磁场在电枢绕组中感应产生的相电动势称为电枢反应电动势a E ，显示a E 正比于a Φ，忽略磁路饱和影响时，a Φ正比于电枢磁动势a F 和电枢电流1I ,因此，a E 正比于1I ，即1a a E jX I =-。
凸极同步电机的同步电抗分为直轴同步电抗d X 和交轴同步电抗q X ，其中d ad X X X σ=+，q aq X X X σ=+，式中ad X 和aq X 分别为直轴电枢反应电抗和交轴电枢反应电抗。
隐极同步发电机的电压方程为:1011()s U E R jX I =-+凸极同步发电机的电压方程为：1011d d q q U E R I jX I jX I =---或用虚拟电动势表示：111()Q q U E R jX I =-+0()Q d q d E E j X X I =--根据同步发电机的相量图，可得如下关系：1101111sin tan ,cos cos q d d U X I E U X I U R I ϕψθϕ+==++二、三相同步电机的功率、转矩与运行特性（需要学生重点掌握的内容） 三相同步发电机的功率平衡方程式为：1210210fw ad Fe Cu Cu e P P P P P P P P P P P P P =++++=++=+图1 三相同步电机的功率流程图三相同步发电机的转矩平衡方程为:10e T T T =+ 隐极同步发电机 凸极同步发电机电磁功率 013cos e P E I ψ= 13cos 3e Q Q q P E I E I ψ==功角特性 013sin e s E U P X θ= 2011113sin 3()sin 22e d q dE U U P X X X θθ=+- 矩角特性 0113sin e s E U T X θ=Ω 201111113sin 3()sin 22e d q dE U U T X X X θθ=+-ΩΩ凸极同步发电机的功角特性比隐极同步发电机多一个因凸极效应（q d X X ≠）而产生的磁阻分量（附加分量）。
同步电动机的并列运行
同步发电机并列运行将同步发电机与电网(或正在运行的发电机)并联在一起运行的工作方式，称为并列运行。
发电机并列运行后有以下优点:(1)提高供电的可靠性。
当一台发电机故障或检修时，其他电源仍可在出力允许的情况下多带负荷，不致造成用户停电，提高了供电的可靠性。
(2)可提高电能质量。
并列运行后，电网容量大，因负荷波动或机组的投、切引起的频率和电压的波动小，电能质量得到了提高。
(3)可减小备用机组的总容量节省投资。
单个电厂需装设备用发电机组，并人电网后，只要电网有足够的备用容量，就不需每个电厂装设备用机组投资。
(4)可以合理利用动力资源，提高运行的经济性。
并网后，电网可合理利用自然资源。
进行经济调度。
如在丰水期可多发水电，少发火电节约燃料;枯水期多发火电，让水电厂带尖峰负荷。
同时，可以让高效率、低损耗的机组多带负荷，低效率、高损耗的机组少带负荷，从而降低电能生产的成本。
二、并列运行的条件同步发电机的并列，必须满足下列条件:(1)待并发电机电压与电网电压大小相等，即U=U。
(2)待并发电机电压的相位与电网电的相位相同两电压的相位差为0即=0.(3)待并发电机的频率与电网频率相等，即fc=f。
(4)待并发电机电压的相序与电网电压的相序一致。
同步发电机并列运行为什么要满足这些条件，现分析如下:如果待并发电机与电网的频率相等，电压的相位相同，相序也一致，但是，电压的大小不等(U≠U),则在开关两触头之间将存在电压差，Ú=Uc-。
如果这种情况下合闸，在电压U的作用下，在发电机与电网所组成的回路中，将产生一个冲击电流。
在合闸瞬间，由于发电机定子绕组的阻抗很小，所以这种冲击电流是相当大的。
这个冲击电流格产生很大的电动力，使发电机绕组受到很大的提动，甚至造成损坏。
如果待并发电机与电网的频率、电压均相等，相序也一致，但相位不同。
这时由于待并发电机的电压和电网电压在每一瞬间都不相等，因此出现电压差ΔÚ，最严重(即U与相差180)时，电压差可达发电机电压最大值的2倍，在这种情况下合闸，由ΔU所产生的冲击电流，可能达到额定电流的20-30倍。
第十章 同步发电机的运行
3、运行频率不同于额定值时发电机的运行 （1）发电机频率的正常运行范围 目前，频率允许偏离额定值 允许保持额定出力不变。
0.5
Hz，发电机
（2）运行频率高于额定值的不利影响 ①转子的某些部件损坏； ②发电机的效率下降。
（3）运行频率低于额定值的不利影响 ①若频率降低，即转速下降，使发电机两端的风扇 鼓进的风量减少，发电机的冷却条件变坏，导致各部分 的温度升高。 ②为了维持额定电压不变，转速降低时，就需要增 加磁通，使铁心过度饱和，漏磁通的大量增加而引起发 电机局部过热。 ③频率降低，厂用电动机转速下降，使厂用机械出 力下降，危机电厂的安全稳定运行。 ④频率降低较多时，还可能引起汽轮机叶片损坏， 导致汽轮机严重故障。
e
时，能保持静态 dP e / d 0
时，则不能保持静态稳定运行。 dP / d 0
电气工程学院
School of Electrical Engineering
二、同步发电机的P-Q图和容许运行范围
在稳定条件下，发电机的允许运 行范围取决于下列4个条件： （1）发电机的额定容量，即由定 子发热决定的允许范围（圆弧 CD）。 （2）发电机的最大励磁电流，即 由转子发热决定的允许范围 （圆弧CB）。 （3）原动机输出的功率极限，即 由原动机额定功率决定的允许 范围（线段FD）。 （4）进相运行静态稳定极限，即 有10%安全储备的实际静态稳 定极限所决定的允许范围（曲 线FG）。
第二节
同步发电机的正常运行
的关系
一、稳定运行情况分析 1、输出功率 P e 与功角
Pe EqU xd sin
在U=常数时，若 为正值，电机作发电机运行， 向系统供给有功功率；若 为负值，电机作电动机运 行，吸收系统的有功功率。 2、发电机有功功率的调节过程及稳定运行区间
同步电动机运行过程中常见故障分析及改进办法
１ 同步 电动 机 在 运 行 中 出现 的 问题
我 单位 浮法 玻璃 生 产线所 使 用 的 ３台高压 同步 电动机 型号 为 Ｔ ８ —４ ｌ ８ Ｇ， １ ９ Ｋ２ ０ １ ／１ ０ 从 ９ ５年 ８月 投 入 生产 运行 至今 ， 出现 过数次 故 障 。
较 多 ， 易造成 电网功 率 因数 降 低 。为 此 ， 容 同样采 用 同步电动 机作 为动 力 装 置 ， 将 直 流励 磁 电流 适 当 并 调 节 ， 同步 电动机 稍微 过励 ， 子 电流 超前 于 电网 使 定
ｉ ｇ ｉ ｅ ａ ｒ ｂｅ ｆｓ ｎ ｈ ｏ ０ ｓｍｏ ｏ ｎ ｘ ｉ ｔ ｎ ｒ ｇ ｌｔ ｇ ｓ ｓｅ ｄ ｒ ｌ ｏ ｅ ａ ｉｎ．Ｉ ｅ ｓｏ ｓｄ ｆ ｃ ｅ ｈ ｎ ｄ ｔ ｎ ｐ ｄ ｌｍｓｏ ｙ ｃ ｒ ｎ ｕ ｔ ｒａ ｄ ｅ ｃ ａ ｉ ｅ ｕａ ｉ ｙ ｔｍ ｕ ｉ ｇ ｐ ｒ ｔ ｎ ｔ ｏ ｎ ｒ ｏ ｎ ｔｍ ｆｉ ｅｅ ｔｉ ｔｃ － ｔ ｎ ｎ ｃ ｌ ｒ ｐ ｎｙ ｈ ｓ ｐ ｐ ｒ ｐ ｔｆ ｒ ｒ ｒ ｃ ｉａ ｎ ｍｐ ｉ ０ ｅ ，ｔ ｉ ａ ｅ ｕ ｏ ｗａ ｄ ｐ ａ ｔ ｌ ｄ ｉ ｋｍｅ ｔｄ ｕ ｇ ａ ｇ ｔ ｃ ｒ ｌｇ ｎ ｔ ｔ ｅ ｓ ｍｅ ｔ ｅｃ ｉ ｅ ｈ ａｐ ｃ ａ ｎ ｅ ｐ ｒ 出ｎ ｅ ｈｌ ｏ ｙ ａ ｄ ａ ｈ ａ ｉ ｄ ｓ ｒｂ ｓ ｔ ｅ ０ ｍｅ ｗｏ ｋｒ ｐ ｉ ｃ ｌ ｎ ｔ ｒ ｃ ｉａ ｉ Ｉ ｆ ａ ｃ ｆＳ Ｒ ｘ ｉａｉｎ ∞ ｍｐ ｅ ｅ Ｓｖ ｏ ｔ０ ｌｒ ｒｉ 培 ｒ ｉ ｅａ ｄ ｉ ｐ ａ ｔ Ｉ ｇ ｌ ｉ ｎ ｅ ｏ Ｃ ｅ ｃ ｔ ｎ ｐ ｓ ｃ ｓ ｉｃ ｔ ｏ ｒ ｈ ｎ ｉｅ ｃ ｎ ｒ Ｉ ． ｅ
电机第十四章同步发电机的运行特性
零功率因数负载特性的分析
什么是零功率数负载特性
零功率数负载特性是指转速为同步
速度，负载电流和功率因数为常数值时， 发电机的端电压与励磁电流之间的关系 曲线。
U f (I f )
注意：零功率数负载特性与 空载特性的区别 不同的负载电流和功率因 数有它对应的零功率数负载特 性。
U 0 E0
jI x E 0 c
E0 xc IK
U 0 E0
Ik
气隙线
E0
短路特性
Ik
0
If
( Ff ) I f
E0 xc IK
如果漏电抗 xS 已知：
E0 xc IK
xa xc xs
对于凸极发电机，短路时忽略电阻压降
I K 滞后 E0 900
I I d K
0 I q
空载特性
cos 1 cos 0.8 cos 0
0
If
不同功率因数时的负载特性
负载特性是恒电流特性，其中 最有意义的是 IN = 常数、 cos 0 的
零功率因数负载特性。
（二）零功率数负载特性的测试方式
1、试验时，把同步发电机拖动到同步转速。 2、电枢绕组接到可变的三相纯电感对称负
R
E a
E E
I
U
I R jI x 短路时： E K K S
忽略 R
jI x E K S
xa
E 0
xS
R
E a
E E
I K
E 0
xa
E 0
xS
E a
jI x E K S
E a
同步电机常见故障的原因分析与维修
高级技师专业论文论文题目：同步电动机常见故障的原因分析与维修姓名：张军单位：山东晋煤明水化工有限公司职业名称：维修电工同步电动机常见故障的原因分析与维修张军（山东晋煤明水化工集团有限公司明泉化肥厂，济南，250200）内容摘要：本文阐述同步电动机在运行过程中频繁损坏的原因不仅在电动机本身及设备原因，励磁控制柜技术性能太差也是造成同步机频繁损坏的主要原因之一。
关键词：同步电动机；故障；维修引言：同步电动机，由于其具有一系列优点，特别是能向电网发送无功功率，支持电网电压，已在各行各业得到广泛应用。
但是，长期以来在运行过程中，发生同步电动机及其励磁装置损坏的事故屡见不鲜。
特别是一些连续性生产的企业，由于同步电动机的频繁损坏，直接影响生产的安全、连续及稳定进行，严重影响企业的经济效益，成为一个十分棘手的问题。
本文综合多年来我厂同步机出现的各类故障及与同行业相关部门沟通、交流，将同步机常见的故障原因及维修方法总结如下：一、同步电动机运行中出现的主要故障现象同步电动机的损坏现象主要表现在：（1）定子绕组端部绑扎线崩断，绝缘蹭坏，连接处开焊；(2) 定子线圈在槽口处及线圈跨接部位断裂，进而引起接地、短路；(3) 转子励磁绕组线圈串联接头处产生裂纹，开焊，局部过热烤焦绝缘；（4）转子磁级的燕尾楔松动，退出；（5）转子线圈绝缘损伤；（6）起动绕组笼条短路环焊接处开焊，甚至笼条断裂；（7）电刷滑环松动；（8）风叶裂断；（9）定子铁芯松动，运行中噪声增大等故障。
按照设计理论计算同步机定、转子线圈的使用寿命应在20年左右，而在我们生产运行过程中由于电机所带的负载及线圈温升等主要技术指标均在额定指标以下，并且现在电机定子线圈的绝缘等级均采用F极绝缘，因此，电机的正常使用寿命还应更长些。
但据相关维修企业统计，部分损坏的同步电动机，运行时间大多在10年以下，有的仅运行2～3年；有的电动机刚大修好，投入运行不到半年又再次严重损坏。
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同步电动机启动的注意事项
一、灭磁电阻的检查 同步电动机在启动时，励磁绕组不能开路，否则在启动过程中的大 转差率时，定子的旋转磁场会对它感应一个较高的电动势，会损坏励 磁绕组的绝缘，励磁绕组的额定电压50V左右，额定电流500A左右。 （额定容量4000KW左右的同步电动机）但启动时励磁绕组也不能短 路，否则在启动过程中，励磁绕组内就要产生比较大的电流。这个电 流将与气隙磁场作用，要产生单轴转矩，单轴转矩太大，可能使同步 电动机的转速启动不到同步速。为了解决这个问题，一般在励磁绕组 回路里串接一个附加电阻（灭磁电阻）在短接。 灭磁电阻既可以消耗启动过程中的大转差率时，定子的旋转磁场所产 生的较高电动势，保护励磁绕组的绝缘，又可以降低励磁绕组内产生 的电流，从而大大减小单轴转矩，使电机更容易达到同步转速。 灭磁电阻的阻值一般取10倍的励磁绕组的阻值。 由上可知，灭磁电阻检查的重要性。在电机启动之前，模拟励磁投励， 触发灭磁按钮，励磁电压为零，励磁电流不变即可。
同步电动机的变频启动过程
• 二、励磁柜的启动 • 变频运行时，变频器检测到高压电时就发信号到励磁柜， 励磁柜接受到信号后，立即依照相关程序向电动机励磁绕 组进行投磁。当操作人员启动变频器工作时，变频器向电 动机定子绕组输出电能，电动机开始旋转，由于电动机励 磁绕组已经得到直流电，同时电动机初始旋转速度很低， 这样在电动机开始旋转时，就很容易进入的同步状态，从 启动到电动机达到额定转速长期运行，电动机的状态一直 时同步状态。同时变频器依据0· 50HZ 频率的变化向励磁 柜输出线性的4~20MA信号，励磁柜根据变频器输出的 4~20MA信号，相应调节励磁电流的大小。使电动机一直 工作在功率因数为1的状态，不欠励也不过励。（理想状 态）
同步电动机的定义
• 同步电动机与异步电动机的比较 同步电动机 异步电动机 转速 不随负载的 随负载的 大小而改变 大小而改变 效率 高 低 功率因数 可调，可工作在 不可调，滞后 超前、平激、滞后 稳 定 性 稳定性高，转矩 稳定性差，转矩与 与端电压成正比 端电压平方成正比
同步电动机的结构
• 同步电动机的定子和异步电动机的定子相 同，转子不相同。 • 一般来说，同步发电机的转子做成隐极式 转子；同步电动机的转子做成凸极式转子。 • 转子上有励磁绕组和启动绕组（笼型绕组）
同步电动机变频运行的差动保护
• 如何实现变频状态下电动机的差动保护
QS1 QS2
变频星点柜
QS3
启动柜
QS41
星点柜
A QS43 B C QS42
变频器
励磁柜 水阻柜 +
励磁柜 -
同步电动机
变频改造的目的和效果
• • • • • 目的： 1：改善工艺 配合脱硫工艺。 2：节约能源 每台每小时节约电费2000元。
同步电动机的启动
• 刚通电时定子磁极与转子磁极位置
N N
N
S
同步电动机的启动
• 1/100秒后定子磁极与转子磁极位置
S N
N
N
S
同步电动机的启动方法
• 一、同步起动法 用一台动力机（可以是直流电动机.内燃 机等）把同步电动机拖到同步转速后，经 过整步与电网并联来完成起动过程。这种 方法需要设备多，操作复杂，已基本不采 用。
同步电动机的启动方法
• 三、异步启动法 我们知道异步电动机是可以自起动的，虽 然异步电动机转子的转速达不到同步速度， 但离同步速度很近了（亚同步速度）。 当同步电动机用异步起动，它的转速达到 亚同步速度时，立即给它的励磁绕组里通 入励磁电流，把它牵入同步，这就是同步 电动机异步起动的方法。
同步电动机的启动过程
n=
r/min
同步电动机的定义
• 同步电动机的同步指三相交流电通过定子绕组， 在电机里产生旋转磁场。转子的励磁绕组通入直 流电后，转子好象是磁铁。当转子上的S极与定 子所产生旋转磁场的N极对齐时（转子的N极与旋 转磁场的S极对齐），靠异性磁极的互相吸引， 转子就跟着定子产生的旋转磁场一起转动了。同 步电动机的转速，除了在负载增加或减小的一瞬 间有少许变化外，转子转速N总与旋转磁场的转 速N0相同，当电机极对数P一定时，转速N只与定 子电流频率F保持严格不变的关系。N0= N =60F/P
同步电动机的异步启动过程
注：1、星点柜的合闸信号，可以由励磁柜检测电动 机的转差率发出;也可由水阻柜运行结束时发出； 也可由启动柜检测电动机运行电流发出。或者由 以上三种信号并联发出。 2、为了保证电机启动的成功率，以及保护设备 安全。在以上三种信号都未发出星点柜合闸信号 时，可设定时间让励磁柜强制发出星点柜合闸信 号，以结束电机降压启动过程，使电机工作在全 压启动状态。 3、电机起动时间〈励磁柜强制合闸时间〈水电 阻启动超时时间
同步电动机的变频启动过程
• 启动原理图
QS2 QS1
变频星点柜
QS3
启动柜
QS41
星点柜
QS43
变频器
QS42
励磁柜 水阻柜 +
励磁柜 -
同步电动机
同步电动机的变频启动过程
• 一：变频器启动 • 当电动机采取变频运行时，首先分断QF1、QS43， 操作闭合QS42、QS41、QF3，然后启动QF1开 关合闸，主抽风机由变频启动运行。正常工作时， 由变频器拖动主抽风机运行。变频出现故障时， 系统可切换至原工频运行方式由挡板开度实现风 量调节。当变频器出现重故障时，可操作分断 QF1、断开QS42和QS41隔离开关，操作闭合 QS43工频旁路开关。投入原系统的软启动器，闭 合QF1，启动主抽风机工频运行。
同步电动机在结构上就采取了一些措施， 把异步电动机那样的鼠笼绕组，装到了自 己的转子上。鼠笼绕组的导条用电阻率很 高的黄铜或铝青铜。在导条的两端用端环 联成一体，有了笼形绕组后，当定子绕组 接上电源，便能产生异步转矩，使同步电 动机转起来。起动结束达到同步转速后， 转子导体与旋转磁场没有相对速度，笼形 绕组中没有电流，也就失去作用了。
同步电动机的U型曲线
I
滞后 欠励
正常励磁
超前
过励
If
同步电动机变频运行的差动保护
• 变频运行时，主抽风机系统需切除原高压星点柜的差动保 护装置避免变频运行时误动，当工频运行时，原高压星点 柜的差动保护投入。 • 原因：变频调速系统，由于附加了变频器装置，变频器的 输入电流和输出电流在频率和相位上没有必然的联系。这 是影响电动机继续使用相量差动保护的最大障碍；电动机， 相量差动保护的工作原理是基于比较电动机两端电流的大 小与相位的。然而变频器输入、输出侧的电流在相位上不 一致，在工频运行方式下的差动保护中，即使电动机在正 常工作情况下也会有相当数量的差流出现。但是，对于电 动机的输入和输出电流，它们的频率和相位是一致的。
同步电动机启动的注意事项
二、开关柜的检查 三、水电阻的检查 四、电机油路的检查 五、电机水路的检查 六、电机负载的检查 七、系统电压的检查 八、各种表计及信号的检查 九、安全事项的检查
同步电动机的保护
一、过流、速断、失压、欠压、过压、差动、 零序等。 二、低油压、快熔、失步、启动超时。 失步：电机的实际转速与定子的旋转磁场速 度不一致。
同步电动机变频运行的差动保护
• 差动保护退出:保护压板的退出 软压板的退出差动保护就不会工作，即内 部不再进行差流计算，即使差流超过定值， 也没有输出，硬压板两端没有电压。硬压 板退出时，差动保护内部还在进行差流计 算，如果达到动作值，保护还有输出，只 是被硬压板切断了跳闸回路无法跳闸而已， 这时测量硬压板两端应有电压
同步电动机的异步启动过程
• 二、全压起动状态 星点柜合闸后，电动机进入异步全压起 动状态，转速迅速上升，当达到亚同步速 （即94%—97%同步速）时，励磁柜向电 机投励，即励磁柜向电机的励磁绕组输出 直流电压，将电动机励磁绕组重灭磁电阻 换接到励磁电源上。
同步电动机的异步启动过程
• 三、整同步状态 • 电动机转子上的励磁绕组接到励磁柜的直流电源后，在转 子上产生“+ ，-”两个均匀的磁场，与电动机定子接入三 相交流电所产生的旋转磁场相互吸引，在吸引力的作用下， 电动机的转子按照定子旋转磁场的方向和速度，转动起来。 • 注：同步电动机牵入同步运行的过程是个非常复杂的状态， 在牵入同步时，电机的定子电流大幅度波动从0到额定值; 功率因数也大幅度波动从欠励到过励。这些变化，足以证 明电机在整同步的过程中，内部电量、磁量之间的关系复 杂多变。一般来说在牵入同步前转差率越小，电动机的转 动惯量越小，负载越轻（一般都是空载启动），牵入同步 就越容易实现。
同步电动机的异步启动过程
• 启动原理图
启动柜 星动柜
励磁柜 + 水阻柜
励磁柜 -
同步电动机
同步电动机的异步启动过程
• 一、降压启动过程 起动柜合闸，电动机的三相绕组接入电源后串 入水阻柜进行降压启动。这时励磁柜的灭磁环节 自动投入工作，由电动机转子感应的交变能量通 过灭磁电阻释放,同时触发电路脉冲被封锁，全控 整流桥不工作，即不向电动机励磁绕组投励，以 保证电动机在异步状态下的正常起动。经过一段 的起动时间，电动机达到同步转速的90%左右， 转差率减少到设定数值，励磁柜投全压继电器动 作，触发星点柜合闸，短接水阻柜，这时降压起 动过程结束。
同步电动机运行分析
炼铁厂 孙浩
电机的定义
• 电机是电能和动能相互转换的设备。
• 电能转换为动能的为电动机。 • 动能转换为电能的为发电机。
电机的分类
直流电机 电机 交流电机 异步电机 同步发电机 同步电机 同步电动机
同步电动机的定义
• 根据电磁感应原理而工作的一种交流电 动机，其转子的转速n于定子电流频率f及 电机的极对数p有严格的关系。 60f p
同步电动机的转子
• 凸极式 隐极式
同步电动机凸极式转子的特点