同步电动机变频起动

同步电机启动电流永磁同步电机变频器启动如果是开环，一般是压频比方式，即所谓的外同步方式，由于转速与频率的严格关系，此运行方式适合在多台电动机要求严格同步运行的场合使用。

例如，纺织行业纱锭驱动，传送带锟道驱动等场合。

启动电流一般不大，是电机额定电流的1~3倍左右。

还有一种自同步的永磁同步电动机，其定子绕组产生的旋转磁场位置由永磁转子的位置所决定，能自动地维持与转子磁场有900的空间夹角，以产生最大的电机转矩。

旋转磁场的转速则严格地由永磁转子的转速所决定。

用此种方式运行的永磁同步电动机除仍需逆变器开关电路外，还需要一个能检测转子位置的传感器（编码器），逆变器的开关工作，即永磁同步电动机定子绕组得到的多相电流，完全由转子位置检测装置给出的信号来控制。

这种定子旋转磁场由定子位置来决定的运行方式即自同步的永磁同步电动机运行方式，这是从60年代后期发展起来的新方式。

自同步的永磁同步电动机运行方式从原理上分析可知，它具有直流电动机的特性，有稳定的起动转矩，可以自行起动，并可类似于直流电动机对电机进行闭环控制。

自同步的永磁同步电动机已成为当今永磁同步电动机应用的主要方式。

自同步永磁同步电动机按电机定子绕组中加入的电流形式可分为方波电动机和正弦波电动机二类。

方波电动机绕组中的电流式方波形电流，分析其工作原理可知，它与有刷直流电动机工作原理完全相同。

不同处在于它用电子开关电路和转子位置传感器取代了有刷直流电动机的换向器和电刷，从而实现了直流电动机的无刷化，同时保持了直流电动机的良好控制特性，故该类方波电动机人们习惯称为无刷直流电动机。

这是当前使用最广泛的，很有前途的一种自同步永磁同步电动机。

正弦波自同步永磁同步电动机其定子绕组得到的是对称三相交流电，但三相交流电的频率、相位和幅值由转子的位置信号所决定。

转子位置检测通常使用光电编码器，可精确地获得瞬间转子位置信息。

其控制通常采用单片机或数字信号处理器（DSP）作为控制器的核心单元。

抽水蓄能电站静止变频启动装置(SFC)的应用摘要：随着电力工业的迅速发展，缺水、干旱及偏运山区大量的抽水蓄能水电站应运而生。

而静止变频启动装置是抽水蓄能电站不可缺少的电气设备，机组抽水启动以静止变频启动为主要启动方式，同步启动(背靠背)作为备用启动方式。

机组同期及换相在主变压器低压侧进行。

因此，静止变频启动装置及技术被越来越多的抽水蓄能电站广泛运用。

关键词:静止变频装置;背靠背;谐波Abstract: with the rapid development of the electric power industry, water shortage, drought and partial shipment of pumped-storage hydropower station of the mountainous area arises at the historic moment. And static frequency conversion starter is pumped storage power plant indispensable electric equipment, start pumping unit in a static variable frequency start as the main start way, synchronous start (back) as a backup start way. The same period and it is in the low voltage side of the transformer. Therefore, the static frequency conversion start-up equipment and technology is more and more pumped storage power plant widely used.Keywords: static frequency conversion device; Back-to-back ; harmonic一、引言抽水蓄能电站静止变频器（SFC）变频启动是利用晶闸管变频器产生频率可变的交流电源对蓄能机组进行启动，是目前大中型抽水蓄能电站的首选启动方式，其技术特点为：(1) 静止变频器的调速范围可以从电机的静止状态到l10％额定转速，在此调速范围内静止变频器工作效率不会降低；(2) 静止变频器启动可使起启动电流维持在同步电机要求的额定电流以下运行，对电网无任何冲击，具有软启动性能；(3) 静止变频器满足抽水蓄能电站的发电电动机组在电网电力调峰过程中频繁启动的要求。

将式（7.4）两边除以机械角速度 ωm=ωs/np，得电磁转矩 3n U E 3n U x x
Te
p s s
s xd
sin
p
2 sLeabharlann dq2 s xd xq
sin 2
（7-5）
式（7.5）凸极同步电动机的电磁转矩由两部分组成，第1部分由转子磁动 势产生，是同步电动机的主转矩；第2部分由于磁路不对称产生，称作磁 阻反应转矩。按式（7.5）可绘出凸极同步电动机的转矩角特性，如图7-2 所示。由于磁阻反应，转矩正比于sin2 ，使其最大转矩位置前移。
根据永磁同步电动机气隙磁场分布，永磁同步电动机可分为： （1）正弦波永磁同步电动机—磁极采用永磁材料，输入三相正弦波电流 时，气隙磁场为正弦分布，称作正弦波永磁同步电动机，或简称永磁同步电 动机，缩写为PMSM。 （2）梯形波永磁同步电动机—气隙磁场呈梯形波分布，性能更接近于直 流电动机。梯形波永磁同步电动机构成的自控变频同步电动机又称作无刷直 流电动机，缩写为BLDM。 7.2.2 同步电动机的转矩角特性
7.3.1转速开环恒压频比控制的小容量同步电动机群调速系统 图7-7所示是转速开环恒压频比控制的小容量同步电动机群调速系统, 是一种最简 单的他控变频调速系统, 多用于纺织、化纤等工业小容量多电动机传动系统中。 多台永磁或磁阻同步电动机群并联接在公共的变频器上, 由统一的频率给定信号f* 同时调节各台电动机的转速。图中的变频器采用电压型PWM变频器。 PWM变频器中, 带定子压降补偿的恒压频比控制保 证了同步电动机气隙磁通恒定, 缓慢地调节频率给定f*, 可以同时逐渐改变各台电动机的转速。这种开环调速 系统存在一个明显的缺点, 就是转子振荡和失步问题 并未解决, 因此各台同步电动机的负载不能太大，否 则会造成负载大的同步电动机失步，进而使整个调速 系统崩溃。 图 7-7 多台同步电动机恒压频比控制的调速系统结构图

30年代
铝镍钴、铁氧体
差
易去磁
1
2 3
90年代 60年代 后期
铁氧体 稀土永磁： SmC05
3.6~4.0 24 33 38~40
价格低 （稀土的1/10） 热稳定性好 不怕去磁 钴含量高、价格高
70年代 初期
第三代
稀土永磁： SmC017 稀土永磁： 钕铁硼 Nd-Fe-B
我国储量世界第一， 温度可达200℃？
图示位置是转子磁极轴线 从某相绕组轴线转过30°的位 置，在此瞬间触发该相晶闸管， 从产生转矩的角度看是最有利 的。在此位置下，在绕组通电 的1/3周期里，载流导体正好 处于比较强的磁场中，所产生 的转矩平均值最大，脉动最小。 从时间相位上看，晶闸管触发 瞬间正好是该感应电势交变过 零之后的30°相位处，习惯上 将此点选作晶闸管触发相位的 基准点，称为空载换流超前 角 。
结 论
0 0 、 三相式，对转矩最为有利。
矛盾：
晶闸管靠反电势自然换流，要求 0 超前，目前常取 0 60 ，或按负载的 动态调节。转矩脉动大：凸极式无换向电 机中，还存在磁阻转矩，当 超前时为 0 负值，将使输出转矩减小。

二、逆变器晶闸管的换流问题
问题的提出： 直流无换向器电机的晶闸管直接接在直流电 源上,导通后无法自行关断，换流困难。必须采取 特殊的换流措施。 解决： 在过激状态下向逆变器提供超前的无功电流， 可利用电机的反电势来实现自然换流。
优点: (1) 只要精确地控制变频电源的频率就能准确控 制转速，无需速度反馈控制。 (2) 转矩干扰只影响同步电动机的功角，不影响 电机的转速可以在极低的转速下运行，调速范围 较宽。 (3)可以调节转子励磁来调节电机的功率因数,甚 至可在 下运行。 (4) 运行在超前功率因数下，有可能利用电动机 的反电势实现负载换流，克服强迫换流的弊病 （晶闸管)。 缺点：同步电机本身结构稍微复杂

同步电动机调试方法与步骤罗学钢;罗晔【期刊名称】《金属世界》【年(卷),期】2013(000)001【总页数】5页(P45-49)【作者】罗学钢;罗晔【作者单位】中国一冶集团有限公司厦门分公司,福建福州350013;武汉钢铁股份有限公司质量检验中心,湖北武汉430080【正文语种】中文同步电动机是一种交流电动机，与异步电动机的结构基本相同，都由产生旋转磁场的定子和被旋转磁场产生的磁力矩拖动的转子组成。

有所不同的是：同步电动机的转子旋转速度 n 与定子产生的旋转磁场速度 n0 相同，即 n=n0；异步电动机的转子旋转速度 n 与定子产生的旋转磁场速度 n0 存在转差，即 n＜n0。

因此，同步电动机比异步电动机多了一套励磁装置。

这套励磁装置在励磁电源的驱动下，使得同步电动机始终存在一个激励磁场，激励磁场产生的磁力矩迫使转子的转动速度与定子产生的旋转磁场的转动速度相同，这就是同步电动机的转速同步。

本体调试启动方法同步电动机的启动方法有三种：变频启动法、异步启动法和辅助启动法。

变频启动法常用于特大型功率同步电动机 (兆瓦级以上)。

启动时，先在转子线圈中通入直流励磁电流，借助变频器逐步升高加在定子上的电源频率，使转子磁极在开始启动时就与定子中产生的旋转磁场建立起稳定的磁拉力而同步旋转并在启动过程中同步增速，一直增速到额定转速值。

由于采用变频启动法可以实现平滑起动，所以变频启动法的应用越来越广泛。

异步启动法应用较多，供电等级有 3、6、10 kV 等。

同步电动机的异步启动法分两个阶段：异步启动和牵入同步。

启动时，先将同步电动机加速到接近同步转速；然后再通入励磁电流，依靠同步电动机的定子和转子磁场的磁拉力而产生电磁转矩，把转子牵入同步。

辅助电动机启动法，是借助一台与待启动的同步电动机同磁极数的异步电动机来启动同步电动机。

单元检查根据设计原理图，对同步电动机系统的一、二次线路和设备进行校对和检查，无误后，开始进行单元调试和试验。

同步电动机：一、特点：1、功率因数超前，一般额定功率因数为0.9，有利于改善电网的功率因数，增加电网容量。

2、运行稳定性高，当电网电压突然下降到额定值的80%时，其励磁系统一般能自动调节实行强行励磁，保证电动机的运行稳定。

3、过载能力比相应的异步电动机大。

4、运行效率高，尤其是低速同步电动机。

二、启动方式1、异步启动法，，同步电动机多数在转子上装有类似与异步电机笼式绕组的启动绕组。

再励磁回路串接约为励磁绕组电阻值10倍的附加电阻来构成闭合电路，把同步电动机的定子直接接入电网，使之按异步电动机启动，当转速达到亚同步转速（95%）时，再切除附加电阻。

2、变频启动，用变频器启动，不在赘述。

三、应用作过油田节电的师傅都知道，油田的抽油机电机，由于要求的启动转矩大，工程师设计时一般将电机设计的很大，这就出现"大马拉小车"现象，如：55KW的抽油机电机，再平衡块基本调好后，其实际有功一般在十几个KW，有时还小。

我曾做过这样的改造，将抽油机55KW 异步电动机改为22KW同步电机，后用变频器控制，当然也可以根据排液量或别的信号进行自动控制。

节电率可达40%。

因此，异步电动机，同步电动机，变频电动机三者各有特点，主要看您所控制的工况环境，当然还要根据工程成本，能用异步电机尽坑靡觳降缍2.同步电机就是靠励磁电流运行的，如果没有励磁，电机就是异步的。

励磁是加在转子上的直流系统，它的旋转速度和极性与定子是一致的，如果励磁出现问题，电动机就会失步，调整不过来，触发保护“励磁故障”电动机跳闸说的白一点，励磁电流就是同步电机转子中流过的电流（有了这个电流，使转子相当于一个电磁铁，有N极和S极），在正常运行时，这个电流是由外部加在转子上的直流电压产生的。

以前这个直流电压是由直流电动机供给，现在大多是由可控硅整流后供给。

我们通常把可控硅整流系统称为励磁装置。

异步机就是电机的转子转动的速度与定子所产生的旋转磁场的旋转速度不一致，有一个差值（不同步）。

同步电动机启动原理与励磁系统分析摘要：对于同步电动机而言，它的起动方法有好几种，例如：辅助电动机起动法、变频起动法和异步起动法。

而异步起动法就是同步电动机在转子上装有类似感应电动机笼型绕组的起动绕组（即阻尼绕组），电动机转子由磁极冲片叠片而成的磁极、圆筒磁轭等组成，磁极设有横、纵阻尼绕组。

当电动机接通电源后，便能产生异步转矩起动电动机到接近同步转速，然后设法将电动机牵入同步。

大多数同步电动机都是采用此方法起动的。

本文对同步电动机启动原理与励磁系统进行分析，以供参考。

关键词：同步机；启运原理；励磁分析引言压缩空气储能（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ-Ａｉｒ-Ｅｎｅｒｇｙ-Ｓｔｏｒａｇｅ，ＣＡＥＳ）是一种具有储能容量大、使用周期长、响应速度快等优点的大规模储能技术方案，同时较电池储能更加安全可靠，较抽水蓄能不那么依赖于地理环境，近年来引起国内外大型企业及研究机构的高度关注，国内也相继建成多个集成示范项目。

其中压缩空气储能环节，因为压缩机空气流量及出口压力一般都比常规压缩机要大很多，及在项目装机容量和建设规模的要求，所以一般选择大型同步电动机作为压缩机的驱动。

同时，同步电动机也以其优异的功角特性及良好的性能在动力拖动中有着广泛的应用。

1永磁同步电动机控制方法简述永磁同步电动机控制方法主要采用变频调速方法。

交流电动机的变频调速系统主要控制形式分为开环控制和闭环控制。

比较2种控制方式，因永磁同步电动机在开环控制方式下无法将电机转子位置信号和电机运行的实际速度信号作为实时反馈信号，易出现电机运行失步和突然停车等问题，从而造成永磁同步电动机退磁故障，所以开环控制的变频调速系统并不适用于永磁同步电动机。

为精确得到电机的转子位置信息和电机运行速度信息，实现永磁同步电动机的闭环控制，目前主要采用的方法是在电机的转轴上安装高精度的传感器。

其中，电梯行业常见的传感器主要为光电编码器来检测电机的转子位置信息和电机转速。

FOC控制是一种使用变频器来控制三相交流电机的技术。

六、电气控制1。

直流电动机结构复杂、价格贵、制造麻烦、(C ），但是启动性能好、调速范围大。

A、换向器大B、换向器小C、维护困难D、维护容易2。

直流电动机结构复杂、价格贵、制造麻烦、维护困难，但是( B）、调速范围大.A、启动性能差B、启动性能好C、启动电流小D、启动转矩小3．直流电动机结构复杂、价格贵、制造麻烦、维护困难，但是启动性能好、（ A)。

A、调速范围大B、调速范围小C、调速力矩大D、调速力矩小4。

直流电动机的定子由机座、(A )、换向极、电刷装置、端盖等组成。

A、主磁极B、转子C、电枢D、换向器5.直流电动机的定子由(机座）、(主磁极)、（换向极)、（B）、（端盖）等组成。

A、转轴B、电刷装置C、电枢D、换向器6。

直流电动机的转子由(电枢铁心）、（电枢绕组）、（ D)、（转轴）等组成。

A、接线盒B、换向极C、主磁极D、换向器7．并励直流电动机的（励磁绕组)与（A)并联。

A、电枢绕组B、换向绕组C、补偿绕组D、稳定绕组8.直流电动机按照励磁方式可分他励、并励、串励和（D ）四类。

A、接励B、混励C、自励D、复励9。

直流电动机常用的启动方法有：电枢串电阻启动、（B )等.A、弱磁启动B、降压启动C、Y—△启动D、变频启动10．直流电动机常用的启动方法有： (C ）、降压启动等。

A、弱磁启动B、Y-△启动C、电枢串电阻启动D、变频启动11.直流电动机启动时，随着转速的上升，要（D）电枢回路的电阻。

A、先增大后减小B、保持不变C、逐渐增大D、逐渐减小12。

直流电动机降低电枢电压调速时，转速只能从额定转速( B）。

A、升高一倍B、往下降C、往上升D、开始反转13。

直流电动机降低电枢电压调速时，属于(A ）调速方式。

A、恒转矩B、恒功率C、通风机D、泵类14. 直流电动机的各种制动方法中,能向电源反送电能的方法是（ D)。

A、反接制动B、抱闸制动C、能耗制动D、回馈制动15.直流电动机只将励磁绕组两头反接时，电动机的（C）A、转速下降B、转速上升C、转向反转D、转向不变16. 直流串励电动机需要反转时，一般将（A）两头反接。

电机及拖动基础试题及答案2电机与拖动试卷及参考答案一、、填空题（每空1分，共30分）1．直流发电机中的电磁转矩方向与转子的旋转方向（相反），因此电磁转矩为（阻力）转矩；直流电动机中的电磁转矩方向与转子的旋转方向（相同），因此电磁转矩为（动力）转矩。

2．接触器主要由（电磁机构）、（触点系统）、（灭弧装置）等三大部分组成。

3．空气阻尼式时间继电器主要由（电磁机构）、（触点系统）和（延时机构）三部份组成。

若要将通电延时型改成断电延时型，只需将（电磁机构翻转180度）。

4、用Y-△降压起动时,起动电流为直接用△接法起动时的（1/3）,所以对降低（起动电流）很有效。

但启动转矩也只有直接用△接法启动时（1/3），因此只适用于空载或轻载启动。

5．反接制动时，当电机转速接近于（0）时，应及时（切断电源），防止电机（反转）。

6、伺服电动机为了防止（反转）现象的发生，采用（增大转子电阻）的方法。

7、步进电动机是一种把（电脉冲）信号转换成（角位移或线位移）信号的控制电机。

8．分磁环的作用是使（产生的合成吸力始终大于弹簧的反作用力），以消除（衔铁的振动和噪声）现象；三相交流电磁机构是否需要分磁环（不需要）。

9．单相异步电动机定子绕组中产生的磁场是（脉动磁场），可分解为（正向旋转磁场）和（反向旋转磁场）两部分。

10．熔断器又叫保险丝，用于电路的（短路）保护，使用时应（串）接在电路中。

二、判断题（每小题1分，共10分）。

（×）1．一台额定电压为220V的交流接触器在交流220V和直流220V的电源上均可使用。

（×）2．三相笼型异步电动机的电气控制线路，如果使用热继电器作过载保护，就不必再装设熔断器作短路保护。

第1页共5页（×）3．交流电动机由于通入的是交流电，因此它的转速也是不断变化的，而直流电动机则其转速是恒定不变的。

（×）4．转差率S是分析异步电动机运行性能的一个重要参数，当电动机转速越快时，则对应的转差率也就越大。

大型抽蓄电站SFC启动原理分析及仿真研究摘要：静止变频器（SFC）是大型抽水蓄能电站的关键电气设备，变频启动是抽水蓄能电站的关键技术之一。

SFC带动可逆式机组作为同步电动机运行启动平稳、迅速可靠不存在失步问题，具有优异的调速性能且成功率高、维护量小、自诊断能力强。

本文主要针对交直交结构的SFC控制系统进行了研究，主要包括转速电流双闭环控制、逆变器晶闸管换流控制及转子位置和转速的检测三个部分，并使用软件对整个控制系统进行了仿真，结果证明了所设计的控制策略的有效性，为静止变频器的研究及工程应用提供了重要参考。

关键词：抽水蓄能；静止变频器；双闭环控制；转子初始位置检测Research on static frequency converter start-up principle analysis and simulation control system for large pumped storage power stationXXXX(XXX Co., Ltd, XXX 4300XX, XXX Province, China)Abstract：Static frequency converter (SFC) is the key electrical equipment of large pumped storage power station, and frequency conversion start-up is one of the key technologies of pumped storage power station. SFC drives the reversible unit as a synchronous motorto start smoothly, quickly and reliably without out-of-step problems.It has excellent speed regulation performance, high success rate,small maintenance and strong self-diagnosis ability. This paper mainly studies the SFC control system of AC-DC-AC structure, which mainly includes three parts: speed and current double closed-loop control, inverter thyristor commutation control and rotor position and speeddetection. The whole control system is simulated by software platform. The results prove the effectiveness of the designed control strategy, which provides an important reference for the research and engineering application of static frequency converter.Keywords：pumped storage; static frequency converter; dual-closed-loop control; initial position detection of rotor1 引言抽水蓄能机组启停灵活、反应迅速、调节性能强，具有调峰填谷、调频调相、紧急事故备用和黑启动等多种功能，在增强电网稳定性和提高电网的经济性方面发挥着重要作用。

同步电机的变频启动方法同步电机是一种重要的电动机类型，广泛应用于工业生产中。

在启动同步电机时，为了提高效率和降低能耗，常常采用变频启动方法。

变频启动是指通过调节电源的频率来控制电机的启动过程。

传统的直接启动方法是将电机直接连接到电源，然后通电启动。

这种方法简单直接，但会产生较大的启动电流和机械冲击，对电网和电机都会造成一定的负荷。

而变频启动则通过变频器来控制电源频率，实现电机的平稳启动。

变频器是一种能够将电源频率转换为可调的输出频率的设备，它能够实现电机的无级调速，并能够在启动过程中逐渐增加电机的转速，减小启动电流和机械冲击。

变频启动方法主要包括以下几个步骤：第一步，设定变频器参数。

在启动前，需要根据实际情况设定变频器的参数，包括电源频率、电机额定功率、转速范围等。

这些参数的设定将直接影响到电机的启动效果和性能。

第二步，启动变频器。

在设定好变频器参数后，将变频器与电源连接，并将电源接通。

此时，变频器将会根据设定的参数输出相应的频率，控制电机的启动。

第三步，变频器逐渐增加输出频率。

在启动过程中，变频器会逐渐增加输出频率，使电机的转速逐渐增加。

这样可以有效地减小启动电流和机械冲击，保护电机和电网的安全稳定运行。

第四步，电机达到额定转速后，进入正常工作状态。

当电机的转速逐渐增加到设定的额定转速时，变频器将会保持输出频率不变，电机进入正常工作状态。

通过变频启动方法，可以实现电机的平稳启动，避免了传统直接启动方法产生的启动电流和机械冲击。

同时，变频启动还可以实现电机的无级调速，提高电机的运行效率和控制精度。

此外，变频启动还可以减少电机的能耗和运行成本，提高电网的供电质量。

需要注意的是，在变频启动过程中，应根据实际情况逐步增加输出频率，以避免电机和设备的过大负载和机械冲击。

同时，还要注意变频器的选型和参数设定，以确保变频器能够适应电机的启动需求，并保证电机的安全运行。

变频启动是一种高效、节能的电机启动方法，可以实现电机的平稳启动和无级调速。

同步电机励磁变频控制原理一、同步电机的基本原理同步电机是一种交流电机，其转速与供给电源的频率和极对数有关，即N=60f/p，其中N为转速，f为电源频率，p为极对数。

同步电机除了可以直接从交流电源供电外，还可以通过励磁受控来调节电机的转速和负载。

二、同步电机的励磁原理同步电机的励磁是指通过电流在电磁铁中产生磁场，使磁铁带动转子转动。

励磁的方式有直流励磁和交流励磁两种。

直流励磁是通过直流电源供电，在励磁电流的作用下，形成磁场，驱动转子运动。

而交流励磁是通过交流电源供电，在交流电流的作用下，形成磁场，并通过差动励磁控制实现加速和减速。

同步电机的变频控制原理是通过改变供电电源的频率和电压，从而改变同步电机的转速和扭矩。

变频器是变频控制的关键部件，通过调节变频器中的电路元件，可以改变电流和电压的频率，从而控制电机的转速和负载。

变频器的工作原理主要包括三个部分：整流、逆变和滤波。

整流是将交流电信号转换为直流电信号，逆变是将直流电信号转换为相应的交流电信号，滤波是将输出信号中的杂波和谐波滤除。

在变频控制系统中，变频器通过控制直流电流的大小和方向，控制同步电机的转速和负载。

变频器可以根据所需的转速和所接的负载情况，自动调整输出频率和电压，使得同步电机始终在最佳工作点运行。

此外，变频器还可以通过自动识别负载和调整电压大小，提高同步电机的效率和性能。

通过合理选择变频器的参数，可以实现同步电机的快速启动、平稳运行和精准控制。

总结起来，同步电机的变频控制原理是通过改变供电电源的频率和电压，通过变频器的整流、逆变和滤波，控制同步电机的转速和负载。

通过合理调整变频器的参数，可以实现同步电机的快速启动、平稳运行和精准控制。

同步电机电枢电压矢量与转子磁极位置之间的夹角必须在某一范围之内，如果不在这一范围内，同步电机导致系统可能失步。

在电机起动前，夹角是任意的，所以必须将夹角控制到这一范围内，电机才能逐步进入稳定同步运行状态。

通过这一现象，我们可以确定变频器应用在同步电动机时最大的障碍是起动整步阶段。

变频器驱动同步电动机的起动整步过程主要分为以下几个步骤（1）励磁装置投励。

（2）同步电机的电枢绕组会受到变频器施加的直流电压，产生一定的定子电流。

（3）变频器按照电机运行的转动方向缓慢旋转其施加在电枢绕组上的电压矢量。

最终使同步电机进入同步运行状态，工序完成。

（4）变频器按照预先设定的加速度和v/f曲线（即磁通给定），调节输出电压，逐渐加速到给定频率。

变频器驱动同步电动机的稳态运行与运行时的励磁调节由于变频器驱动同步电机时使用无需安装速度/位置传感器的控制方法，而变频器输出波形为多电平pwm波形，与控制异步电机时的波形相同，变频器类似于正弦电压源，无转矩脉动，具有较高的可靠性。

在工况下，手动调节其励磁电流，使变频器的输出电流最小，保持电流一直不变即可。

实时调整励磁电流工况时，变频器可以实测其输出给同步电机的无功功率，向励磁装置下达励磁给定信号及调整励磁电流。

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同步电动机的启动及运行武汉市排水泵站管理处常青排水站：耿金枝、姜学力关键词：同步电动机启动运行同步电动机和异步电动机一样，是根据电磁感应原理工作的一种旋转电机，同步电动计时转子转速始终与定子旋转磁场的转速相同的一类交流电机。

按照功率转换方式，同步电机可分为同步电动机、同步发电机、同步调相机三类。

同步电动机将电能转化为机械能，用来驱动负载，由于同步电动机转速恒定，适宜于要求转速稳定的场所，目前大多数大中型排灌站采用的同步电动机；同步发电机将机械能转化为电能，由于交流电在输送和使用方面的优点，现在全世界发电量几乎全部都是同步发电机发出的；同步调相机实际上就是一台空载运行的同步电动机，专门用来调节电网的功率因数。

一、同步电动机的构造同步电动机按机构形式不同，可分为旋转电枢式和旋转磁极式两种。

旋转电枢式电机仅仅只适用于小容量的同步电动机；而旋转磁极式电机按照磁极形式又可分为凸极式和隐极式，隐极式转子做成圆柱形，转子上无凸出的磁极，气隙是均匀的，励磁绕组为分布绕组，一般用于两极电机；而凸极式转子有明显的凸出的磁极，气隙不均匀，极靴下的气隙小，极间部分的气隙较大，励磁绕组为集中绕组，一般用于四级以上的电机。

从总体结构上看，常见的同步电动机都是由建立磁场的转子和产生电动势的定子两大部分组成。

转子和定子之间没有机械的和电的联系，他们是依靠气隙磁场联系起来的，依靠磁场进行能量的传递和转换。

定子部分是由定子铁芯和定子绕组组成。

机座、端盖和风道等也属于定子部分。

定子铁芯是磁场通过的部分，一般由0.35mm 或0.5mm厚的硅钢片冲成有开口槽的扇形片迭成。

每迭厚约4~6mm，迭与迭之间留有1mm宽的通风沟，铁芯槽中线圈按一定规律连接构成空间互成120o的三相对称线组。

转子的主要作用就是产生磁场，当它旋转时就会在定子线圈中感应出交流电动势，同时把轴上输入的机械功率转换为电磁功率。

因此转子主要是由导电的励磁绕组和导磁的铁芯两部分组成。

同步电动机变频起动装置的原理、结构及典型故障2007.09.23提要：大型同步电动机的起动是个相当复杂的问题。

如果用减压起动，不但需要很大的变压器、电机结构又相对复杂，且起动对电网有较大的冲击。

而利用负载换相同步电动机的原理，对大型同步电动机进行变频起动，是比较理想的方法。

本文以宝钢三烧结主排风机的起动装置为例，介绍同步电动机变频起动的原理、过程以及典型故障及处理方法。

同步电动机变频起动中的典型故障本文以宝钢三烧结主排气风机起动装置为例简要介绍了大容量同步电动机变频起动装置的原理、结构，并分析、总结了其起动过程中的几个典型故障，包括晶闸管短路、并网故障等。

从故障现象、处理过程、原因分析、对策措施等方面进行详细介绍。

1 引言同步电动机以其可调的功率因数和输出转矩对电网电压波动不敏感等良好的运行性能在大功率电气传动领域独占螯头，是驱动大型风机、水泵、压缩机的首选机型。

但大型同步电动机的起动是个相当复杂的问题。

如果用减压起动，不但需要很大的变压器、电机结构又相对复杂，且起动对电网有较大的冲击。

而利用负载换相同步电动机的原理，对大型同步电动机进行变频起动，是比较理想的方法。

本文以宝钢三烧结主排风机的起动装置为例，介绍同步电动机变频起动的原理、过程以及典型故障及处理方法。

2 起动装置的基本组成及主要参数宝钢三期烧结于1998年建成投产，两台主排气风机的电气装置由Rolls-Royce公司提供。

2.1 起动装置的特点(1) 没有盘车装置，真正实现静止起动;(2) 采用无刷励磁，维护检修方便;(3) 数字化控制系统，调试方便，提高了系统的可靠性;(4) 电动机在同步状态并网，对马达、电网的冲击小。

2.2 主电路的结构主回路由降压变压器、三相全控桥整流电路、直流电抗器、晶闸管逆变器、升压变压器及同步电动机组成。

整流器控制系统为速度、电流负反馈双闭环系统;逆变器控制系统由光电编码器(OPE)和间接式(OPS)转子位置检测器，用于投网控制的整步微调和同步并网。

同步电动机励磁知识详解第⼀章基本知识1.1同步电动机起动⽅式同步电动机起动⽅式主要有异步起动和变频起动。

变频起动需⼀套专⽤调频电源，技术复杂且设备成本⾼，主要⽤于负载及转动惯量都很⼤的⼤容量⾼速同步电动机，国内钢⼚有⼏套进⼝变频起动装置，其它⾏业⼀般不使⽤。

异步起动是同步电动机常⽤的起动⽅式，视供⽤电系统容量采⽤全压起动或降压起动，降压起动分为电抗器降压和⾃耦变压器降压。

图1-1 电抗器降压起动图1-2⾃耦变压器降压起动1.1.1电抗器降压起动图1-1为采⽤电抗器降压起动主接线及投全压开关合闸控制回路⽰意图。

电抗器降压时施加于电机端电压电流降低的同时起动⼒矩相应降低较⼤，适⽤于系统容量⼩不允许直接全压起动且对起动⼒矩要求不⾼的机组，如供电系统容量⼩但⼜要求起动⼒矩⼤的场合，需采⽤⾃耦变压器降压起动。

电抗器降压起动时，合1DL，机组转速加速⾄投全压滑差时（约0.9Ne），励磁装置投全压继电器JQY动作，控制2DL合闸，将母线电压直接施加于电机定⼦。

1.1.2⾃耦变压器降压起动图1-2⽰⾃耦变压器降压起动主接线及控制回路，两者都较电抗器降压起动复杂。

励磁装置投全压继电器JQY需控制2DL跳闸及3DL合闸，操作顺序为1DL合闸---2DL合闸---JQY 动作跳2DL，合3DL。

不论全压起动还是降压起动，机组起动时间长短与起动时机端电压及负载等有关，从励磁装置读写控制器上读出的机组各次起动时间有些差异属正常。

1.2同步电动机⽆功调节特性同步电动机正常运⾏时需从电⽹吸收有功，吸收有功功率⼤⼩取决于所带负载及电机本⾝有功损耗。

同步电动机⽆功决定于励磁装置输出励磁电流，过励（超前）运⾏时，同步电动机向电⽹发⽆功；⽋励（滞后）运⾏时，从电⽹吸收⽆功；正常励磁运⾏时，既不发⽆功，⼜不吸收⽆功，对应功率因数COSΦ＝1。

同步电动机V形曲线是指电机定⼦电流I和励磁电流If的关系曲线，见图1-3。

同步电动机V形曲线图表明，功率因数为1运⾏时，定⼦电流最⼩，在此基础上增/减磁，定⼦电流都将增加，增磁时功率因数超前运⾏，减磁时功率因数滞后运⾏。

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1、P 223汽轮机结构特点：转子为隐极式；转速高；磁极数小；卧式安装；L/D 比拟大；转子上有护换中心环，防止转子径向和轴向移动。

水轮机结构特点：凸极结构；转速低；级数多；转动惯量大；直径大；长度短；立式安装2、P 225额定容量S N 与额定功率P N ：S N 同步发电机是发电机出线端的额定视在功率〔单位：kVA/MVA 〕；P N 同步电动机指转轴上输出的有效机械功率〔单位：kW/MW 〕同步调相机用发电机出线端输出无功功率表示〔kvar/Mvar 〕三相交流发电机输出的有功功率 N N N N N N I U S P θθcos 3cos ==三相交流电动机输出的有功功率 N N N N N I U P ηθcos 3= 额定转速pHz f r n N N )(60min)/=（ 3、P 228空载运行：气隙磁场由转子磁势单独建立电枢反响：同步电机负载以后，电机内部的磁势和磁场及绕组中感应电势将发生显著变化，此变化主要由电枢磁势的出现所致。

类型：直轴去磁电枢反响〔感性无功功率，ψ=90°，过励状态〕，直轴助磁电枢反响〔吸收感性无功，ψ=-90°，欠励〕，交轴电枢反响电势〔发电机0°，电动机180°〕同步发电机运行状态〔-90°——90°〕同步电动机〔90°——270°〕同步电机的运行方式可以由内功率因数角ψ来判定。

同步电机作为发电机运行时转子磁场较定子磁场超前。

以及D ，q 轴的概念以及Xd,Xq 大小和什么因数有关？4、P 237隐极式/凸极式电压方程，向量图与相关计算〔最好用几何方法，使用时最好把向量图画上去〕。