1. 采用同步电动机拖动机械负载,可以改善电网的功率因数
因为电动机里面是线圈,在交流系统中,线圈属于电感会消耗无功功率,线圈的阻抗大小取决于线圈本身以及电压频率。
电动机负荷较小时,电动机对外做功小,相对的电流就小,而感抗是固定的,此时无功功率相对于有功功率增加很多,因此功率因数低
2. 为什么可以利用同步电动机来提高电网的功率因数
1发电机定子一般不输入三相电压,而是输出三相电压,但是有一部分同步发电机作为调相机使用时,需要输入三相交流电压;
2发电机无功由励磁磁场来调节,而有功由原动机的输入功率来调节。所以发电机过励磁时,就发出电感性无功,而欠励磁时,就发出容性无功;
3异步电机本身是由电感线圈构成的,运行时线圈除了产生点动力外,还会产生很大电感效应,使得电机的功率因数降低。当电力系统中这些感性无功多了后,就会使损耗增大。所以发电机就需要发出感性无功来补偿,让电力系统中的功率因数回复到正常。
3. 随着异步电动机负载增加,电机效率将
三相异步电动机在运行中,效率是变化的,其大小与负载大小有关。空载时效率为零,负载增加,效率随之增大。一般三相异步电动机在额定负载时的效率通常在73%~94%之间,对常用的中小型三相异步电动机,效率约在75%~10O%时,额定负载范围内达到最大值,而且在此范围内效率变化不大,运行最经济
4. 同步电机也常作为调节功率因数的
同步电动机是属于交流电机,定子绕组与异步电动机相同。它的转子旋转速度与定子绕组所产生的旋转磁场的速度是一样的,所以称为同步电动机。
正由于这样,同步电动机的电流在相位上是超前于电压的,即同步电动机是一个容性负载。为此,在很多时候,同步电动机是用以改进供电系统的功率因数的。
5. 同步电机可以补偿电网的功率因数
发电机,确切的说同步电机,是将机械能通过电磁感应转换为电能的装置;其功率转换流程:
输入P1(原动机机械能),扣除机械磨损(Pm)推动转子旋转,在励磁电压的存在下转换为电功率(PM)输出,期间还会消耗一部分电热和涡流损耗(Pfe)。当带负荷时还会存在定子铜耗(Pcu),最终输出功率(P2)。
P1=Pm+PM+Pfe;
PM=Pcu+P2;
定子绕组阻抗一般较小,可以忽略不计,即:
PM=P2=mUIcosφ=mUIcos(ψ-δ);
ψ为内功率因数角,δ=ψ-φ定义为功角。它表示发电机的励磁电势E0和端电压U之间相角差。
以可近似认为端电压U由合成磁势F=Ff+Fα所感应。F和Ff之间的空间相角差即为励磁电势E0和端电压U之间的时间相角差。
还可认为功角δ在时间上表示端电压和励磁磁势之间的相位差,在空间上表现为合成磁场轴线与转子磁场轴线之间夹角。
并网运行时,U为电网电压,其大小和频率不变,对应的合成磁势F总是以同步速度旋转,因此功角的大小只能由转子磁势Fα
的角速度决定。稳定运行时,Ff和F之间无相对运动,δ具有固定的值。
功角特性指的是电磁功率PM随功角δ变化的关系曲线PM=f(δ)的。
功角特性PM=f(δ)反映了同步发电机的电磁功率随着功角变化的情况。稳态运行时,同步发电机的转速由电网的频率决定,
恒等于同步转速,即发电机的电磁转矩TM和电磁功率PM之间成正比关系;TM=PM/Ω;
电磁转矩与原动机提供的动力转矩相平衡
T1=TM+T0,其中T0为空载转矩因摩擦、风阻等引起的阻力转矩。
可见要改变发电机输送给电网的有功功率,就必须改变原动机提供的动力转矩,这一改变可以通过调节水轮机的进水量或汽轮机的汽门来达到。并联于电网的发电机所承担的有功功率可以通过调节原动机输入的机械功率改变的。
应当注意,当发电机的励磁电流不变时,δ的变化也将无功功率的变化。无功功率随着有功功率的增加而减少,甚至可能导致无功功率改变符号,这是应当避免的。因此如果只要求改变发电机所承担的有功功率时,应该在调节发电机有功功率的同时适当调节发电机的无功功率。