同步电动机晶闸管励磁系统实例
第一节概述
1.1 同步电机及其控制
1.1.1 同步电机的结构与基本类型 1.1.2 功率因数调节
1.1.3 同步电动机的启动
1.2 晶闸管励磁系统的特点及其性能
第二节 励磁系统的组成及各主要环节的工作原理 2.1 系统装置主电路
2.1.1 励磁系统主电路的组成及工作原理 2.1.2 过电压和过电流保护 2.2灭磁环节
2.3 触发电路、移相给定和自动投励环节 2.3.1 触发电路 2.3.2投励环节
2.3.3 电压反馈与移相给定环节 2.4 逆变环节
2.5 恒定励磁和突加强励磁环节 2.6 投全压环节
第三节 同步电动机晶闸管励磁系统的安装调试及试运行 3.1 同步电动机晶闸管励磁系统的安装调试 3.1.1 安装调试 3.1.2 现场调试
3.2 系统试运行步骤
思考题
1. 同步电动机和异步电动机的工作原理有何不同？
2. 同步电动机为何不能自启动？异步启动时，励磁绕组为什么不能开路和短路？最好选择在什么条件下加励磁？
3. 试分析励磁系统主电路中三相全控桥式整流电路所带负载的性质，并分析其移相范围是多少。为什么？ 4. 励磁系统主电路中VT1~VT6的额定电压应如何选择？ 5. 试分析励磁系统中灭磁环节的工作原理，并说明应如何调整。 6. 投励环节的作用是什么？试分析其电路并说明其工作原理。
7. 触发电路有哪几部分组成？它在什么情况下投入工作？试分析触发电路的工作原理，并画出触发电路各
点工作波形 8. 逆变环节的作用是什么？试分析逆变环节有关电路及其工作原理
同步电动机晶闸管励磁系统实例
第一节概述
励磁系统是同步电动机中最核心、最主要的组成部分之一。 同步电动机的励磁装置主要有三方面的作用： 一是完成同步机的异步启动并牵人同步运行； 二是在牵人同步以后励磁电流的调节控制； 三是监控系统故障。确保同步机安全运行。
1.1 同步电机及其控制
1.1.1 同步电机的结构与基本类型 1.1.2 功率因数调节
1.1.3 同步电动机的启动
1.2 晶闸管励磁系统的特点及其性能
第二节 励磁系统的组成及各主要环节的工作原理 2.1 系统装置主电路
2.1.1 励磁系统主电路的组成及工作原理 2.1.2 过电压和过电流保护 2.2灭磁环节
2.3 触发电路、移相给定和自动投励环节 2.3.1 触发电路 2.3.2投励环节
2.3.3 电压反馈与移相给定环节 2.4 逆变环节
2.5 恒定励磁和突加强励磁环节
2.6 投全压环节
第三节 同步电动机晶闸管励磁系统的安装调试及试运行 3.1 同步电动机晶闸管励磁系统的安装调试 3.1.1 安装调试 3.1.2 现场调试
3.2 系统试运行步骤
思考题
1. 同步电动机和异步电动机的工作原理有何不同？
2. 同步电动机为何不能自启动？异步启动时，励磁绕组为什么不能开路和短路？最好选择在什么条件下加
励磁？ 3. 4. 5. 6.
试分析励磁系统主电路中三相全控桥式整流电路所带负载的性质，并分析其移相范围是多少。为什么？ 励磁系统主电路中VT1~VT6的额定电压应如何选择？
试分析励磁系统中灭磁环节的工作原理，并说明应如何调整。 投励环节的作用是什么？试分析其电路并说明其工作原理。
7. 触发电路有哪几部分组成？它在什么情况下投入工作？试分析触发电路的工作原理，并画出触发电路各点工作波形
8. 逆变环节的作用是什么？试分析逆变环节有关电路及其工作原理
工矿企业中为什么要采用同步电动机？
同步电动机是一种电能转换成机械能的定、转子双边励磁的交流电动机。与异步电动机比较，同步电动机的优点是：
1) 功率因数高。同步电动机不但本身具有良好的功率因数，还可以通过调节转子励磁电流，在超前的功率因数下运行，向电网馈送容性无功功率，从而有利于提高电网的功率因数。异步电动机的功率因数总是滞后，且轻载时功率因数很低。
2) 运行稳定性高。同步电动机在超前功率因数下运行时，其过载能力比相应的异步电动机大。如果同步电动机的励磁电流不受电网电压影响，其转矩与电网电压成正比，而异步电动机的转矩与电网电压的平方成正比。当电网电压下降到额定值的80%或85%时，同步电动机的励磁系统一般能自动调节实行强励磁，以保证运行的稳定性。
3) 运行效率高。异步电动机因功率因数低，因此效率也低。而同容量或同极数的同步电动机则效率较高，尤其是低速同步电动机，这一有点更为突出。
4) 转速不随负载变化。同步电动机在正常运行过程中，只要定子电源频率一定，其转速是不随负载的大小而改变的。负载的变动只使其功角（定、转子磁场轴线夹角）发生变化。异步电动机的转速是随负载的大小而变化的。
同步电动机的缺点是： 1) 启动过程比较复杂； 2) 需要两种电源； 3) 结构复杂，造价较高； 4) 维护技术要求较高。
同步电动机的这些优、缺点，都是由于它采用双边励磁（定子施加交流电，转子施加直流电）所决定的。
由于同步电动机和异步电动机各有自己优缺点，因此，在选用时要综合分析负载所要求的特性和电动机的特性、可靠性、维护保养的难易程度、设备费、运行费及负载条件等，然后决定采用异步电动机还是同步电动机。一般来说，在拖动低速大功率的恒速负载时，采用同步电动机更为合适。这是因为大功率同步电动机与同容量异步电动机相比其功率因数较高，在运行时，不仅不会使电网的功率因数降低，相反地，还可提高电网的功率因数。这一点是异步电动机做不到的。其次，大功率低速的同步电动机比异步电动机的体积小、效率高。因此，在工矿企业中同步电动机主要用于拖动空气压缩机、鼓风机、水泵、球磨机及连续式轧钢机等大型恒速运转的机械，其功率多在200KW以上，转速为100~1500r/min。
随着我国工业的迅速发展，工矿企业中大量使用异步电动机，致使整个电网的功率因数降低，线路损耗增加，电厂的发电设备能力不能充分发挥。因此，电力部门加强了对工厂用电的
管理，规定了工厂的功率因数不得低于0.85~0.9。用同步电动机代替异步电动机，除了作为生产机械的拖动设备外，还可以向电网输送无功功率，改善工厂和电网的功率因数，提高电能地利用率。
1.1.1同步电动机的分类
按作用原理来说，同步电动机可以分为励磁式、永磁式、磁阻式及磁滞式等四种。前两种输出功率范围放宽，后两种输出功率小。各种同步电机的结构均是与交流电动机—样的，包括定子和转子四个主要部分。四种同步电动机的转子差别较大，励磁式同步电动机转子结构较复杂，除转于绕组之外还带有集电环。转子绕组的直流电流是由定子L电刷经集电环流进来的。
永磁式、磁阻式及磁滞式同步电动机的转子结构十分简单．它们不需直流电源励磁、而用不同磁性材料制成的磁极产生恒定磁场的极性。同步电功机的定子结构是要适应定于旋转磁场的要求，通常制成对称多相体系。对单相电源供电的同步电动机，定子采用双绕组，互相正交的形式。对三相电源的同步电动机，定于采用三相绕组中间对称排列。
1.1.2同步电动机的基本结构
同步电功机也是由定子和转子组成的，其定子和异步电功机的定子结构基本相同，都是内定子铁心、三相对称的绕组以及固定铁心用的机座和端盖等部件组成。空间上三相对称绕组通入时间上对称的三柏电流就会产生一个空间旋转磁场，旋转磁场的同步转速为
n?60fp
同步电动机的转子按其磁极形状可分为隐极式和凸极式两种结构型式，如图下所示：凸极式转子有明显的磁极，气隙不均匀、造成直铀磁阻小，与之垂盲的交轴磁阻大，因此两轴的电感不等。
a)凸极式 b)隐极式
图2-1旋转磁极式同步电动机结构示意图
同步电动机的转子由磁极铁心和励磁绕组等组成。磁极铁心内钢板冲片叠压而成，磁极上套有励磁绕组，励磁绕组两出线端接到两个集电环上，再通过与集电环相接触的静止电刷向外