同步调相机的工作原理

一、同步调相机

同步调相机又称同步补偿机，是运行于电动机状态，但不带机械负载，当改变励磁电流时，可以从电网中吸收电感性无功功率或电容性无功功率的同步电机。同步调相机是在无动力也无机械负载下运行的、能提供或吸收无功功率的同步电机，用于改善电网功率因数，维持电网电压水平。

1、同步调相机的主要类型

同步调相机按其不同的冷却方式可分为空冷调相机、氢冷调相机和全水内冷调相机三种。

2、同步调相机的工作原理

1）电力系统中的主要负载是异步电动机和变压器。这些设备均从电网吸收大量的无功功率以供其励磁之用。所以，电网担负着很大一部分电感性的无功电流，导致电网的功率因数降低，以致发电机和输配电设备的作用不能充分发挥，线路损耗和电压损失增大，输电质量变坏，甚至影响输电的稳定性。

2）由于同步电机处在过励状态时，可以从电网吸收相位超前于电压的电流，从而改善电网的功率因数，因此在过去的生产实际中，除选用一部分同步电动机外，还在电网的受电端装设一些同步调相机，用于改善电网的功率因数。根据电网负载情况的不同，适当调节调相机的励磁电流，可改变调相机吸收的无功功率，使电网的功率因数接近于1。此外，在长距离输电线路中，线路电压降随负载情况的不同而发生变化，如果在输电线的受电端装一台同步调相机，在电网负载重时，让其过励运行，减少输电线中滞后的无功电流分量，从而可减少线路压降；在输电线轻载的情况下，让其欠励运行，吸收滞后的无功电流，可防止电网电压上升，从而维持电网的电压在一定的水平上。

3、同步调相机的结构特点

同步调相机的结构基本上与同步电动机相同，只是由于它不带机械负载，转轴可以细些。如果它具有自启动能力，则其转子可以做成没有轴伸，便于密封。同步调相机经常运行在过励状态，励磁电流较大，损耗也比较大，发热比较严重。容量较大的同步调相机常采用氢气冷却。随着电力电子技术的发展和静止无功补偿器(SVC)的推广使用，调相机现在很少使用。

二、同步调相机和同步发电机、同步电动机的区别

1、运行状态不同

同步调相机、同步发电机、同步电动机都是根据电磁感应原理进行工作的。由于它们都是同步电机，因此它们的励磁方式、电磁关系等都是一样的。所不同之处，只是同步电机的三种不同的运行状态。其表现为在转子磁极与定子磁极之间的夹角(即功率角θ)的不同。

1）在发电机工作状态，向系统送出有功功率，θ>0；

2）调相机工作状态，从系统吸收不多的有功功率，维持转速，θ角为负，但很小；

3）电动机工作状态，从系统吸收有功功率，θ<0。

这三种状态，无功功率都是既可送出也可吸收，区别仅在于θ角不一样。

2、结构和参数有所不同

1）同步调相机的额定容量是指它的进相容量，即送出无功功率的允许值。它的额定滞相容量是指在其励磁系统输出最小励磁电流下的容量。通常,调相机的滞相容量为进相容量的30～60%。这主要是由于滞相时端部漏磁增大，定子铁芯端部过热，且滞相时运行的稳定性变差。发电机的额定容量为定子端输出的有功功率；电动机的额定容量是指轴输出的有功功率。

2）同步调相机不需要拖动机械负载，轴上所受的扭力小，故转轴比同容量电动机的细，且调相机在结构方面，对机械强度的要求也比电动机的低。

3）同步调相机不带负载，故没有过载能力的要求。为了减少励磁绕组的用铜量，其气隙较同步发电机和同步电动机都要小一些。