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(fā)電機方式運行，又可以按電動(dòng)機方式運行。

　　當同步電機接于交流電網(wǎng)，并且轉子繞組通入直流電勵磁，不用原動(dòng)機拖動(dòng)而是在軸上加上機械負載，電機將從電網(wǎng)吸收電功率，軸端輸出機械功率，即為電動(dòng)機運行。此時(shí)合成磁場(chǎng)超前轉子磁極角，即超前一個(gè)角。同步電動(dòng)機的特點(diǎn)是，穩態(tài)運行時(shí)，轉子轉速與負載大小無(wú)關(guān)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(chǎng)合，常常優(yōu)先選用同步電動(dòng)機。

　　同步調相機(同步補償機)則是同步電機既不用原動(dòng)機拖動(dòng)又不加機械負載的一種空載運行狀態(tài)，是同步電機專(zhuān)門(mén)用來(lái)補償電網(wǎng)無(wú)功功率的特殊運行狀態(tài)。

　　當采用同步電機相量圖的發(fā)電機慣例分析時(shí)，功角時(shí)為發(fā)電機運行狀態(tài);時(shí)就是電動(dòng)機運行狀態(tài)了;時(shí)為調相機運行狀態(tài)。

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

　　同步調相機除供應本身?yè)p耗外，它并不從電網(wǎng)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(jìn)行。若忽略調相機的全部損耗，則電樞電流全是無(wú)功分量。

　　電流超前;而在欠勵時(shí)，電流落后，因此，調相機在過(guò)勵時(shí)可看作是電網(wǎng)的一個(gè)電容性無(wú)功負載，而欠勵時(shí)則為一個(gè)電感性的無(wú)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(wú)功功率大小。由于電網(wǎng)中多數情況下有大量的感性無(wú)功功率需要補償，因此調相機通常運行于過(guò)勵狀態(tài)下。

　　由上所述，調節同步電動(dòng)機的勵磁電流，便可以調節其無(wú)功功率，據此，能夠改善電網(wǎng)的功率因數，這是同步電動(dòng)機的最大優(yōu)點(diǎn)。

　　同步電動(dòng)機起動(dòng)時(shí)，由于定子及轉子磁場(chǎng)之間相對運動(dòng)速度較快，轉子本身轉動(dòng)慣量的存在，使轉子上產(chǎn)生的平均轉矩為零。所以若不采取措施，同步電動(dòng)機是不能自行起動(dòng)的。

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

　　異步起動(dòng)時(shí)，勵磁繞組不能開(kāi)路，否則定子旋轉磁場(chǎng)會(huì )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(gè)單相繞組)中的感應電流與氣隙磁場(chǎng)作用，會(huì )產(chǎn)生顯著(zhù)的“單軸轉矩”，使合成電磁轉矩在附近產(chǎn)生明顯的下凹，從而使電動(dòng)機的轉速停滯在附近而不能繼續上升。解決這個(gè)問(wèn)題的辦法是在勵磁繞組中串入一個(gè)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(dòng)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(guān)系，稱(chēng)為同步電動(dòng)機的形曲線(xiàn)，它是同步電動(dòng)機主要的運行特性之一，反映了同步電動(dòng)機調節無(wú)功功率和功率因數的能力。本次實(shí)驗將做和時(shí)的兩條形曲線(xiàn)，和同步發(fā)電機基本相同。

　　同步電動(dòng)機的工作特性是其另一個(gè)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(guān)系，即。反映了負載變化時(shí)同步電動(dòng)機的性能。