同步電機的三種運行狀態

同步發電機幾種常見的運行狀態

1、滯后運行（常態運行）----發電機向電網同時送出有功功率和無功功率（容性）。

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

3、調相運行----發電機吸收電網的有功功率維持同步運轉，向電網送出無功功率（容性）。

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

前三種運行狀態都是同步發電機的正常運行狀態，第4種運行狀態應避免。功率因數為1的時候，是發電機滯后運行和超前運行的分界線，這時發電機不向電網送無功功率也不吸收電網無功功率。在若干年前，由于電網的容量小，穩定性差，加上發電機勵磁系統的性能等原因，發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?，F時電網的容量可以說是“無窮大”，其穩定性、電能的質量不可同日而語。各電站可以根據調度令或電站機組自身的實際情況（包括轉子溫升和勵磁系統的穩定性等）選擇不同的正常運行狀態。在某些局部地區因附近有大功率用電設備的干擾，如果供電主變壓器又容量不足時，發電機功率因數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，就是使用高品質的數控勵磁系統。

同步電機的三種運行狀態

與其它電機一樣，同步電機也是可逆的，既可作發電機運行，亦可作電動機運行。設一臺隱極同步電機并聯運行于無窮大電網，處于發電機狀態，其相量圖如圖所示。此時 E0 超前U ，功率角 θ 和相應的電磁功率 Pem都是正值，θi≈θ 也為正值，即轉子主極軸線沿轉向超前于氣隙合成磁場軸線，因而作用于轉子上的電磁轉矩為制動性質。原動機輸入驅動性質的機械轉矩克服起制動作用的電磁轉矩，將機械能轉變為電能。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?發電機狀態　　　　　　　 　 調相機狀態　　　　　　電動機狀態

圖1 同步電機的三種運行狀態

逐步減少原動機輸入功率，使轉子瞬時減速，θ 角和電磁功率相應減小。當 θ 角減至零時，發電機變為空載，其輸入功率正好抵償空載損耗，相量圖如圖 b所示。繼續減少原動機輸入功率，則 θ 和 Pem變為負值，表明電機要從電網吸收一部分電功率，與原動機輸入功率一起與空載損耗平衡，以維持轉子的同步旋轉。如果再拆去原動機，就變成了空轉的同步電動機，空載損耗必須全部由電網輸入的電功率供給。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，電磁轉矩為驅動性質、拖動軸上機械負載一道旋轉，電機進入電動機運行狀態，將電網輸入的電能轉換成機械能。此時電機的相量圖如圖（c）所示。

從上分析可知，從發電機狀態進入電動機狀態的過程中，功率角θ和電磁功率 Pem均由正值變為負值，電磁轉矩由制動性質變為驅動性質，機電能量轉換過程也發生了逆變。