同步調相機并不新鮮，但自 20 世紀 50 年代以來通常用于穩(wěn)定電力系統(tǒng)。同步調相機是轉動非常自由的大型機器，可以吸收或產(chǎn)生無功功率，以穩(wěn)定和增強電力系統(tǒng)。當負載發(fā)生任何變化時，這些電容器會提供幫助，因為它們會增強網(wǎng)絡慣性。同步調相機內存儲的動能提供電力系統(tǒng)的整個慣性，從頻率控制的角度來看非常有幫助。本文概述了同步調相機的工作原理及其應用。
什么是同步調相機？
空載運行的過勵磁同步電機稱為同步電容器。該電容器為直流勵磁同步電機，其軸不與任何驅動設備連接。這種電容器也稱為同步補償器或同步電容器。該裝置通過產(chǎn)生或吸收連續(xù)可調的無功功率來提高穩(wěn)定性和電壓調節(jié)，通過提供同步慣性來提高短路強度和頻率穩(wěn)定性。
同步調相機的主要目的是利用機器的無功功率控制能力和同步慣量。該電力系統(tǒng)包括一個有吸引力的電容器組替代解決方案，因為它能夠連續(xù)調節(jié)無功功率量。這些電容器非常適合通過電力電子設備的高度擴散控制長輸電線路或網(wǎng)絡內的電壓，以及在主網(wǎng)絡存在高度“孤島”危險的網(wǎng)絡中控制電壓。
同步調相機設計
同步調相機由定子、轉子、勵磁機、鎧裝繞組和機架等不同部件組成。同步電機包括類似于感應電機的三相定子。該裝置最初是一個帶有阻尼繞組的感應電機，需要滑動以產(chǎn)生啟動扭矩。
對于同步電機，直流電被提供給稱為勵磁機的轉子的勵磁繞組。它安裝在同步電動機的軸上。與定子一樣具有相同極數(shù)的轉子通過直流電源供電。轉子電流通過允許轉子通過旋轉定子磁通“同步鎖定”，在轉子極對內創(chuàng)建南北磁極連接?？蚣苁菣C器的外部部件，采用鑄鐵設計。
同步調相機如何工作？
由于同步調相機的工作原理與同步電機的原理類似。該電機的工作原理是運動電動勢，這意味著導體由于磁場效應而趨于旋轉。這里，有兩種方式用于向定子提供磁場，如三相交流電源和穩(wěn)定的直流電源。
提供兩種勵磁方式的主要原因是電機僅依靠定子和直流勵磁繞組產(chǎn)生的磁場互鎖來工作，從而能夠以同步速度旋轉。
直流勵磁場的變化可能會導致不同的模式。因此，下面討論同步調相機的操作模式。
首先，通過增加直流電源，電樞電流減小，表明定子利用低電流產(chǎn)生磁通，同步電機消耗的無功電流也較少，因此稱為欠勵磁模式。
隨著直流磁場勵磁的進一步增加，電樞電流較低并且電機以單位功率因數(shù) (PF) 工作的地方就會出現(xiàn)一個點。所有勵磁的要求均由直流電源滿足。因此這種模式稱為常勵模式。
此外，通過直流電源增加勵磁電流，然后磁通過度增加，為了抵消它，定子將開始提供無功功率而不是吸收它。因此，同步電動機消耗超前電流。
同步調相機與電容器組
同步調相機與電容器組之間的差異包括以下幾點。
1、同步調相機它是一種直流勵磁同步電機，用于通過簡單地將其與傳輸線連接來改善電力線內的功率因數(shù)和功率因數(shù)校正。電容器組是一組以串聯(lián)（或）并聯(lián)組合排列的電容器。電容器組主要用于變電站內的功率因數(shù)校正和無功功率補償。
2、同步調相機也稱為同步補償器或同步電容器。電容器組也被稱為電容器單元。
3、與靜態(tài)電容器組不同，同步調相機的無功功率量可以連續(xù)調節(jié)。當電網(wǎng)電壓降低時，靜態(tài)電容器組的無功功率會減少，而同步調相機在電壓降低時會增加無功功率。
4、與電容器組相比，同步調相機的壽命更長。電容器組的壽命很短。
5、與電容器組相比，同步調相機在高壓系統(tǒng)中具有更好的性能。電容器組在高壓系統(tǒng)中的性能較差。
6、同步調相機比電容器組更昂貴。
相量圖
同步調相器相量圖如下所示。每當同步電機通常過勵磁時，它就會承受超前功率因數(shù)電流。如果該電機處于空載條件下，負載角“δ”非常小，并且過勵磁，如 Eb > V，則 PF 角將增加到接近 90 度。因此，該電機在大約“0”超前 PF 條件下運行，如下相量圖所示。
該特性與使用超前 PF 電流的典型電容器有關。因此，在空載條件下工作的過勵磁電機被稱為同步調相機。這是該電機用作功率改進裝置或相位超前的主要特性。
優(yōu)點和缺點
同步調相機的優(yōu)點如下：
它可以提高系統(tǒng)慣性。
可以提高短期過載能力。
低電壓穿越。
快速響應
額外的短路強度。
沒有諧波。
無功功率連續(xù)調節(jié)。
它是免維護的。
可以維持高度的安全性。
它具有很高的使用壽命。
故障可以輕松排除。
通過改變任意量的勵磁可以輕松改變通過電機的電流大小。因此這有助于實現(xiàn)無級功率因數(shù)控制。
電機繞組對于短路電流的熱穩(wěn)定性較高。
同步調相機的缺點如下所述：
它是昂貴的。
它會產(chǎn)生噪音。
電機內部存在巨大的損耗。
它占據(jù)了更多的空間。
它需要持續(xù)冷卻。
需要連續(xù)檢查勵磁電流。
因此沒有自啟動力矩；必須提供輔助設備。
應用領域
同步調相機的用途或應用包括以下內容：
典型應用主要包括高壓直流輸電、風能或太陽能、電網(wǎng)支持和調節(jié)。
這些用于輸電和配電電壓水平，以增強穩(wěn)定性并將電壓保持在不斷變化的負載條件和應急情況下的首選限制內。
這些電容器用于電力系統(tǒng)中長輸電線路的電壓控制，特別是具有相當高感抗電阻比的輸電線路。
它用于電力線中，只需將其與傳輸線連接即可增強功率因數(shù) (PF) 和 PF 校正。
這些冷凝器用于混合能源系統(tǒng)。
這些電容器的行為類似于可變電容器或可變電感器，在電力傳輸系統(tǒng)中用于控制線路電壓。
為什么叫同步調相機？
當同步電機在空載條件下過度勵磁時，它的性能就像電容器，因為它在空載時開始使用超前電流。因此，空載時過勵磁的同步電機被稱為同步電容器。它只是并聯(lián)到負載以提高功率因數(shù)。
同步調相機用在什么地方？
它在輸電系統(tǒng)中用于調節(jié)線路電壓、HVDC、風能/太陽能、電網(wǎng)支持、調節(jié)、功率因數(shù)校正和VAR 補償器。
同步電機是自感電機嗎？
由于轉子的慣性，同步電機不是自啟動電機。因此，它不能立即跟隨定子磁場的旋轉。當轉子達到同步轉速時，勵磁繞組被勵磁，電機將進入同步狀態(tài)。
在電氣系統(tǒng)中安裝同步調相機有哪些優(yōu)點？
同步調相機對于輸電和配電電壓水平非常有幫助，可以增強穩(wěn)定性，并在負載條件變化和意外情況下將電壓保持在所需的限制內。
同步電機為什么是同步調相機？
同步電機空載運行會導致電流超前。因此，在無負載的情況下運行的同步電動機被稱為同步電容器。
以上內容由IC先生網(wǎng)www.mrchip.cn編輯整理發(fā)布，請勿轉載。
