同步電機的三種運行狀態(tài)

1、滯后運行（常態(tài)運行）----發(fā)電機向電網(wǎng)同時送出有功功率和無功功率（容性）。

2、超前運行（進相運行）----發(fā)電機向電網(wǎng)送出有功功率，吸收電網(wǎng)無功功率。

3、調(diào)相運行----發(fā)電機吸收電網(wǎng)的有功功率維持同步運轉(zhuǎn)，向電網(wǎng)送出無功功率（容性）。

4、電動機運行（非正常運行）-----發(fā)電機同時吸收電網(wǎng)的有功功率和無功功率維持同步運行。

前三種運行狀態(tài)都是同步發(fā)電機的正常運行狀態(tài)，第4種運行狀態(tài)應(yīng)避免。功率因數(shù)為1的時候，是發(fā)電機滯后運行和超前運行的分界線，這時發(fā)電機不向電網(wǎng)送無功功率也不吸收電網(wǎng)無功功率。在若干年前，由于電網(wǎng)的容量小，穩(wěn)定性差，加上發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的性能等原因，發(fā)電機在超前運行時很容易引起震蕩失步，所以機組一般不允許超前運行。現(xiàn)時電網(wǎng)的容量可以說是“無窮大”，其穩(wěn)定性、電能的質(zhì)量不可同日而語。各電站可以根據(jù)調(diào)度令或電站機組自身的實際情況（包括轉(zhuǎn)子溫升和勵磁系統(tǒng)的穩(wěn)定性等）選擇不同的正常運行狀態(tài)。在某些局部地區(qū)因附近有大功率用電設(shè)備的干擾，如果供電主變壓器又容量不足時，發(fā)電機功率因數(shù)就不宜在接近超前值運行了，否則容易引起震蕩失步跳閘，這個問題是可以解決的，就是使用高品質(zhì)的數(shù)控勵磁系統(tǒng)。

與其它電機一樣，同步電機也是可逆的，既可作發(fā)電機運行，亦可作電動機運行。設(shè)一臺隱極同步電機并聯(lián)運行于無窮大電網(wǎng)，處于發(fā)電機狀態(tài)，其相量圖如圖所示。此時 E0 超前U ，功率角 θ 和相應(yīng)的電磁功率 Pem都是正值，θi≈θ 也為正值，即轉(zhuǎn)子主極軸線沿轉(zhuǎn)向超前于氣隙合成磁場軸線，因而作用于轉(zhuǎn)子上的電磁轉(zhuǎn)矩為制動性質(zhì)。原動機輸入驅(qū)動性質(zhì)的機械轉(zhuǎn)矩克服起制動作用的電磁轉(zhuǎn)矩，將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?/p>

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?發(fā)電機狀態(tài)　　　　　　　 　 調(diào)相機狀態(tài)　　　　　　電動機狀態(tài)

圖1 同步電機的三種運行狀態(tài)

逐步減少原動機輸入功率，使轉(zhuǎn)子瞬時減速，θ 角和電磁功率相應(yīng)減小。當 θ 角減至零時，發(fā)電機變?yōu)榭蛰d，其輸入功率正好抵償空載損耗，相量圖如圖 b所示。繼續(xù)減少原動機輸入功率，則 θ 和 Pem變?yōu)樨撝?，表明電機要從電網(wǎng)吸收一部分電功率，與原動機輸入功率一起與空載損耗平衡，以維持轉(zhuǎn)子的同步旋轉(zhuǎn)。如果再拆去原動機，就變成了空轉(zhuǎn)的同步電動機，空載損耗必須全部由電網(wǎng)輸入的電功率供給。如果在電機軸上再加上機械負載，則負值的 θ 角和 Pem會更大，θi亦為負值。主極磁場落后于氣隙合成磁場，電磁轉(zhuǎn)矩為驅(qū)動性質(zhì)、拖動軸上機械負載一道旋轉(zhuǎn)，電機進入電動機運行狀態(tài)，將電網(wǎng)輸入的電能轉(zhuǎn)換成機械能。此時電機的相量圖如圖（c）所示。

從上分析可知，從發(fā)電機狀態(tài)進入電動機狀態(tài)的過程中，功率角θ和電磁功率 Pem均由正值變?yōu)樨撝?，電磁轉(zhuǎn)矩由制動性質(zhì)變?yōu)轵?qū)動性質(zhì)，機電能量轉(zhuǎn)換過程也發(fā)生了逆變。