同步调相机并不新鲜，但自 20 世纪 50 年代以来通常用于稳定电力系统。同步调相机是转动非常自由的大型机器，可以吸收或产生无功功率，以稳定和增强电力系统。当负载发生任何变化时，这些电容器会提供帮助，因为它们会增强网络惯性。同步调相机内存储的动能提供电力系统的整个惯性，从频率控制的角度来看非常有帮助。本文概述了同步调相机的工作原理及其应用。

什么是同步调相机？

空载运行的过励磁同步电机称为同步电容器。该电容器为直流励磁同步电机，其轴不与任何驱动设备连接。这种电容器也称为同步补偿器或同步电容器。该装置通过产生或吸收连续可调的无功功率来提高稳定性和电压调节，通过提供同步惯性来提高短路强度和频率稳定性。

同步调相机的主要目的是利用机器的无功功率控制能力和同步惯量。该电力系统包括一个有吸引力的电容器组替代解决方案，因为它能够连续调节无功功率量。这些电容器非常适合通过电力电子设备的高度扩散控制长输电线路或网络内的电压，以及在主网络存在高度“孤岛”危险的网络中控制电压。

同步调相机设计

同步调相机由定子、转子、励磁机、铠装绕组和机架等不同部件组成。同步电机包括类似于感应电机的三相定子。该装置最初是一个带有阻尼绕组的感应电机，需要滑动以产生启动扭矩。

对于同步电机，直流电被提供给称为励磁机的转子的励磁绕组。它安装在同步电动机的轴上。与定子一样具有相同极数的转子通过直流电源供电。转子电流通过允许转子通过旋转定子磁通“同步锁定”，在转子极对内创建南北磁极连接。框架是机器的外部部件，采用铸铁设计。

同步调相机如何工作？

由于同步调相机的工作原理与同步电机的原理类似。该电机的工作原理是运动电动势，这意味着导体由于磁场效应而趋于旋转。这里，有两种方式用于向定子提供磁场，如三相交流电源和稳定的直流电源。

提供两种励磁方式的主要原因是电机仅依靠定子和直流励磁绕组产生的磁场互锁来工作，从而能够以同步速度旋转。

直流励磁场的变化可能会导致不同的模式。因此，下面讨论同步调相机的操作模式。

首先，通过增加直流电源，电枢电流减小，表明定子利用低电流产生磁通，同步电机消耗的无功电流也较少，因此称为欠励磁模式。

随着直流磁场励磁的进一步增加，电枢电流较低并且电机以单位功率因数 (PF) 工作的地方就会出现一个点。所有励磁的要求均由直流电源满足。因此这种模式称为常励模式。

此外，通过直流电源增加励磁电流，然后磁通过度增加，为了抵消它，定子将开始提供无功功率而不是吸收它。因此，同步电动机消耗超前电流。

同步调相机与电容器组

同步调相机与电容器组之间的差异包括以下几点。

1、同步调相机它是一种直流励磁同步电机，用于通过简单地将其与传输线连接来改善电力线内的功率因数和功率因数校正。电容器组是一组以串联（或）并联组合排列的电容器。电容器组主要用于变电站内的功率因数校正和无功功率补偿。

2、同步调相机也称为同步补偿器或同步电容器。电容器组也被称为电容器单元。

3、与静态电容器组不同，同步调相机的无功功率量可以连续调节。当电网电压降低时，静态电容器组的无功功率会减少，而同步调相机在电压降低时会增加无功功率。

4、与电容器组相比，同步调相机的寿命更长。电容器组的寿命很短。

5、与电容器组相比，同步调相机在高压系统中具有更好的性能。电容器组在高压系统中的性能较差。

6、同步调相机比电容器组更昂贵。

相量图

同步调相器相量图如下所示。每当同步电机通常过励磁时，它就会承受超前功率因数电流。如果该电机处于空载条件下，负载角“δ”非常小，并且过励磁，如 Eb > V，则 PF 角将增加到接近 90 度。因此，该电机在大约“0”超前 PF 条件下运行，如下相量图所示。

该特性与使用超前 PF 电流的典型电容器有关。因此，在空载条件下工作的过励磁电机被称为同步调相机。这是该电机用作功率改进装置或相位超前的主要特性。

优点和缺点

同步调相机的优点如下：

它可以提高系统惯性。

可以提高短期过载能力。

低电压穿越。

快速响应

额外的短路强度。

没有谐波。

无功功率连续调节。

它是免维护的。

可以维持高度的安全性。

它具有很高的使用寿命。

故障可以轻松排除。

通过改变任意量的励磁可以轻松改变通过电机的电流大小。因此这有助于实现无级功率因数控制。

电机绕组对于短路电流的热稳定性较高。

同步调相机的缺点如下所述：

它是昂贵的。

它会产生噪音。

电机内部存在巨大的损耗。

它占据了更多的空间。

它需要持续冷却。

需要连续检查励磁电流。

因此没有自启动力矩；必须提供辅助设备。

应用领域

同步调相机的用途或应用包括以下内容：

典型应用主要包括高压直流输电、风能或太阳能、电网支持和调节。

这些用于输电和配电电压水平，以增强稳定性并将电压保持在不断变化的负载条件和应急情况下的首选限制内。

这些电容器用于电力系统中长输电线路的电压控制，特别是具有相当高感抗电阻比的输电线路。

它用于电力线中，只需将其与传输线连接即可增强功率因数 (PF) 和 PF 校正。

这些冷凝器用于混合能源系统。

这些电容器的行为类似于可变电容器或可变电感器，在电力传输系统中用于控制线路电压。

为什么叫同步调相机？

当同步电机在空载条件下过度励磁时，它的性能就像电容器，因为它在空载时开始使用超前电流。因此，空载时过励磁的同步电机被称为同步电容器。它只是并联到负载以提高功率因数。

同步调相机用在什么地方？

它在输电系统中用于调节线路电压、HVDC、风能/太阳能、电网支持、调节、功率因数校正和VAR 补偿器。

同步电机是自感电机吗？

由于转子的惯性，同步电机不是自启动电机。因此，它不能立即跟随定子磁场的旋转。当转子达到同步转速时，励磁绕组被励磁，电机将进入同步状态。

在电气系统中安装同步调相机有哪些优点？

同步调相机对于输电和配电电压水平非常有帮助，可以增强稳定性，并在负载条件变化和意外情况下将电压保持在所需的限制内。

同步电机为什么是同步调相机？

同步电机空载运行会导致电流超前。因此，在无负载的情况下运行的同步电动机被称为同步电容器。

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