BKL型励磁装置

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1、励磁系统基本知识　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　一、准备知识1同步电机当三相交流电机n和f满足n＝，则这种电机称为同步电机。同步电机是可逆的，并入电网后，它既可以作为发电机，又可以作为电动机运行，这取决于作用在转轴上的外加机械转矩是驱动性质的还是制动性质的。从电磁关系看，当功率角θ

2、为正或0时，同步电机为发电机运行，θ为负时，则为电动机运行。作为发电机运行是同步电机的主要运行方式。同步电动机主要用于大容量、不需调速的生产机械中，例如大型电力抽水站多用同步电动机来拖动水泵。（为了减少无功功率在电网传输中造成的电压损失和电能损耗，大中型泵站通常采用同步电动机为动力，利用它容性负载的可贵特性，改善电网的功率因数，从而提高电网的经济和技术指标。）相比同容量的异步电动机优点：同步电动机的功率因数较高，可以达到cosφ=1，（在过励状态时，还可以从电网吸收无功功率，即向电网输出感性无功。）在运行时，不仅不使电网功率因数降低，相反地还有改善作用，使

3、输电线路和变压器容量得到充分利用，并提高了运行效率；对于大功率低转速的电动机，同步电动机的体积要小些。此外，同步电动机的气隙较大，这不仅给制造、安装和维护带来方便，而且其过载能力强（kM=2~3），静态稳定性好。同步调相机亦称同步补偿机，它是过励或欠励运行的空载同步电动机。此时，电动机不拖动机械负载，专向电网提供无功功率以改善电网的功率因数，并起到调压和提高电力稳定性的作用。1.1同步电动机的起动由于异步电动机在起动过程中和正常运行时均处于异步状态，工作原理没发生质的变化，因此可以用异步转矩来起动电机。它主要解决的问题是如何减小起动电流、提高起动转矩。而同

4、步电动机的情况有所不同，它在正常运行时，电机处在同步运行状态，而在将它投入电网起动的过程中，电机处于异步工作状态。常用的起动方法有三种：1）辅助电动机起动法。通常采用和主机相同极对数的异步电动机（容量为主机容量的5%－15%）。起动时，先由辅助电动机将主机拖到接近同步转速，再用自同步法将其投入电网，然后切断辅助电动机电源。它的缺点是不能带负载起动，否则辅助电动机的容量将很大，起动设备和操作也较复杂。2）变频起动法。用此法起动时，同步电动机转子通入励磁电流，定子须由变频电源供电。变频电源的频率在起动时调得很低，然后逐渐升高至额定值，利用同步转矩的作用使电机的

5、转速随变频电源的频率同步地升至额定值。此法可以获得较大的起动转矩，但需要变频电源，并且励磁机和主机不能同轴，否则在最初转速很低时，励磁机无法获得所需的励磁电压。3）异步起动法。这是目前最常用的方法。在同步电动机转子磁极表面装有鼠笼式起动绕组（阻尼绕组），同步电动机起动时，励磁绕组先不接电源，但需接一附加电阻RF。待起动绕组产生的异步转矩使接近同步转速时，加入励磁电流，同时将RF切除。此时，在同步转矩和磁阻转矩共同作用下，将电动机牵入同步。为什么要接入RF？这是因为起动同步电动机时，励磁绕组不能开路，否则在励磁绕组中感应出高电势（皂河站电机在额定电压下起动时

6、，转子线圈所感应的滑环间开路电压16700V），可能损坏它的绝缘；但是，在起动过程中也不能将励磁绕组短路，否则在励磁绕组中感应电流所产生的转矩，有可能使电动机起动不到接近同步转速的转速。RF大约是励磁绕组阻值的5－10倍，我站RF＝2.13Ω，而励磁绕组直流电阻为0.449Ω（75℃）。1.2同步电动机的运行状态当功率因数cosφ=1时，同步电动机只从电网吸收有功功率，不吸收无功功率，相当于一个纯电阻负载。这时称为正常励磁状态。当励磁电流比正常电流小时，称为欠励状态。同步电动机除从电网吸收有功功率外，还从电网吸收滞后性的无功功率。这时同步电动机象是个电阻、

7、电感负载。在这种状态下加重了电网的负担，所以很少采用这种运行方式。当励磁电流比正常电流大时，称为过励状态。同步电动机除从电网吸收有功功率外，还从电网吸收超前性的无功功率。这时同步电动机象是个电阻、电容负载。过励状态下的同步电动机对改善电网的功率因数有很大的好处。在三种励磁状态下，只有正常励磁时，定子电流为最小，过励或欠励时，定子电流都会增大。把定子电流I与励磁电流If用曲线表示时如图，图中定子电流变化规律象U字形，故称U形曲线。当电动机带有不同的负载时，对应有一组U形曲线。输出功率越大，在相同的励磁电流条件下，定子电流越大，所以U形曲线往右上方移。对每条U

8、形曲线，定子电流有一最小值，这时定子仅从电网吸收有功功率，功率因数