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三相同步電機和其它型式的電機一樣，也是能夠可逆運行的，既可以接發電機方式運行，又可以按電動機方式運行。

　　當同步電機接于交流電網，并且轉子繞組通入直流電勵磁，不用原動機拖動而是在軸上加上機械負載，電機將從電網吸收電功率，軸端輸出機械功率，即為電動機運行。此時合成磁場超前轉子磁極角，即超前一個角。同步電動機的特點是，穩態運行時，轉子轉速與負載大小無關而始終保持為同步轉速，且其功率因數可以調節。因此在恒速負載及需要調節功率因數的場合，常常優先選用同步電動機。

　　同步調相機(同步補償機)則是同步電機既不用原動機拖動又不加機械負載的一種空載運行狀態，是同步電機專門用來補償電網無功功率的特殊運行狀態。

　　當采用同步電機相量圖的發電機慣例分析時，功角時為發電機運行狀態;時就是電動機運行狀態了;時為調相機運行狀態。

　　由同步電動機的相量圖(為簡單以隱極為例)可以看出，同步電動機除了從電網吸收有功功率拖動負載運行外，在過勵的狀態下，電流超前電壓，電動機從電網上吸收容性無功功率;在欠勵的狀態下，電流滯后電壓，電動機從電網上吸收感性無功功率，如圖12-1所示。

　　同步調相機除供應本身損耗外，它并不從電網吸收更多的有功功率，因此同步調相機總是在接近于零的電磁功率和零功率因數的情況下進行。若忽略調相機的全部損耗，則電樞電流全是無功分量。

　　電流超前;而在欠勵時，電流落后，因此，調相機在過勵時可看作是電網的一個電容性無功負載，而欠勵時則為一個電感性的無功負載。只要調節同步調相機的勵磁電流，就能靈活地調節它的無功功率大小。由于電網中多數情況下有大量的感性無功功率需要補償，因此調相機通常運行于過勵狀態下。

　　由上所述，調節同步電動機的勵磁電流，便可以調節其無功功率，據此，能夠改善電網的功率因數，這是同步電動機的最大優點。

　　同步電動機起動時，由于定子及轉子磁場之間相對運動速度較快，轉子本身轉動慣量的存在，使轉子上產生的平均轉矩為零。所以若不采取措施，同步電動機是不能自行起動的。

　　為此，多數同步電動機采用異步起動法，在同步電動機的轉子磁極表面上裝設有類似異步電動機籠型導條的短路繞組，稱它為起動繞組。在起動時，電壓施加于定子繞組，便在氣隙中產生旋轉磁場，這個磁場將在轉子的起動繞組中感應電流，此電流和旋轉磁場相互作用產生轉矩，使轉子按照異步電動機原理轉動起來。待轉速上升到接近同步速時，勵磁繞組通入直流電產生轉子磁場，依靠定、轉子磁場之間的相互吸引力，把轉子牽入同步，則同步電動機的起動過程結束。

　　異步起動時，勵磁繞組不能開路，否則定子旋轉磁場會在匝數較多的勵磁繞組中感應出高電壓，易使勵磁繞組擊穿或引起人身事故。但也不能短路，否則勵磁繞組(相當于一個單相繞組)中的感應電流與氣隙磁場作用，會產生顯著的“單軸轉矩”，使合成電磁轉矩在附近產生明顯的下凹，從而使電動機的轉速停滯在附近而不能繼續上升。解決這個問題的辦法是在勵磁繞組中串入一個阻值為勵磁繞組本身電阻值大約10倍的電阻后短接。

　　當保持同步電動機輸出的有功功率不變，調節其勵磁電流，電樞電流與勵磁電流的關系，稱為同步電動機的形曲線，它是同步電動機主要的運行特性之一，反映了同步電動機調節無功功率和功率因數的能力。本次實驗將做和時的兩條形曲線，和同步發電機基本相同。

　　同步電動機的工作特性是其另一個主要的運行特性，工作特性是指在、、的條件下，電樞電流、輸入功率、輸出轉矩、功率因數和效率與輸出功率之間的關系，即。反映了負載變化時同步電動機的性能。