第5章同步發(fā)電機(jī)的

基本知識(shí)及結(jié)構(gòu)

同步發(fā)電機(jī)的基本工作原理大型同步發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)大型同步發(fā)電機(jī)的基本系統(tǒng)火力發(fā)電廠的基本生產(chǎn)過(guò)程蒸汽管道汽輪機(jī)儲(chǔ)煤場(chǎng)煙囪輸煤皮帶升壓站鍋爐江河或水庫(kù)冷凝器發(fā)電機(jī)冷卻水一、同步發(fā)電機(jī)的基本工作原理同步發(fā)電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)部件有定子鐵芯、定子三相對(duì)稱繞組、轉(zhuǎn)子鐵芯和勵(lì)磁繞組。勵(lì)磁繞組中通以直流電流勵(lì)磁，產(chǎn)生恒定的磁場(chǎng)。當(dāng)原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)時(shí)，定子繞組導(dǎo)體將切割磁力線，在定子繞組中將感應(yīng)出交變電動(dòng)勢(shì)。5.1同步發(fā)電機(jī)的基本工作原理當(dāng)導(dǎo)體經(jīng)過(guò)一對(duì)磁極，導(dǎo)體中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就變化了一個(gè)周波，若轉(zhuǎn)子極對(duì)數(shù)為P，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就變化了P個(gè)周波，設(shè)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為n，則感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率為：f=

pn/60。一、同步發(fā)電機(jī)的基本工作原理同時(shí)，當(dāng)三相對(duì)稱繞組接有三相對(duì)稱負(fù)載時(shí)，繞組中會(huì)有三相對(duì)稱電流流通，形成磁場(chǎng)，其合成磁動(dòng)勢(shì)是一個(gè)幅值恒定的旋轉(zhuǎn)磁動(dòng)勢(shì)，且轉(zhuǎn)速?zèng)Q定于電流的頻率和磁極對(duì)數(shù)，即轉(zhuǎn)速n1=60f1/p;

顯然，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與氣隙磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)速度相等，所以稱之為同步電機(jī)。一、同步發(fā)電機(jī)的基本工作原理用途：同步電機(jī)主要作為發(fā)電機(jī)；作為電動(dòng)機(jī)一般用在恒速的低速大功率機(jī)械中；亦可作同步補(bǔ)償機(jī)，專門用來(lái)吸收和輸送無(wú)功功率。一、同步發(fā)電機(jī)的基本工作原理

同步電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)發(fā)電機(jī)——把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能

電動(dòng)機(jī)——把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能補(bǔ)償機(jī)——沒(méi)有有功功率的轉(zhuǎn)換，只發(fā)出或吸收無(wú)功功率

同步電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，主要取決于定子合成磁動(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)子磁動(dòng)勢(shì)之間的夾角。一、同步發(fā)電機(jī)的基本工作原理按原動(dòng)機(jī)的類型不同分：汽輪發(fā)電機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)等。按轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不同分：凸極式和隱極式。按安裝方式不同分：臥式和立式。按冷卻介質(zhì)不同分：空氣冷卻、氫氣冷卻、水冷卻。二、同步發(fā)電機(jī)的類型1、型號(hào)例如：QFSN-200-2，TS-900/135-562、額定值額定功率PN（MW）—指額定運(yùn)行時(shí)電機(jī)的輸出功率額定電壓UN

（kV）

—指額定運(yùn)行時(shí)定子的線電壓額定電流IN

（A）—指額定運(yùn)行時(shí)定子的線電流三、同步發(fā)電機(jī)的銘牌額定功率因數(shù)—指額定運(yùn)行時(shí)電機(jī)的功率因數(shù)額定頻率fN（Hz）—指額定運(yùn)行時(shí)電樞的頻率額定轉(zhuǎn)速nN（r/min）—指額定運(yùn)行時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，即為同步轉(zhuǎn)速3、額定值之間的關(guān)系：三、同步發(fā)電機(jī)的銘牌5.2大型同步發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)同步發(fā)電機(jī)的定子主要由定子鐵芯、定子繞組、機(jī)座、端蓋、軸承等部件組成。發(fā)電機(jī)的機(jī)座與端蓋也稱為電機(jī)外部殼體，起著固定電機(jī)、保護(hù)內(nèi)部構(gòu)件以及支撐定子繞組和鐵芯的作用。定子鐵芯是電機(jī)的主要部件，它起著構(gòu)成主磁路和固定定子繞組的重要作用。定子繞組又稱電樞繞組，是發(fā)電機(jī)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的心臟部位。一、發(fā)電機(jī)的定子一、發(fā)電機(jī)的定子一、發(fā)電機(jī)的定子一、發(fā)電機(jī)的定子一、發(fā)電機(jī)的定子發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的作用是傳遞原動(dòng)機(jī)供給的機(jī)械轉(zhuǎn)矩，支撐旋轉(zhuǎn)的勵(lì)磁線圈，形成良好的磁通路徑和轉(zhuǎn)子散熱通道。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子鐵芯、勵(lì)磁繞組、護(hù)環(huán)、中心環(huán)和阻尼繞組等組成。

轉(zhuǎn)子鐵芯分為隱極式和凸極式。隱極式：氣隙均勻，適于高速旋轉(zhuǎn)，與汽輪機(jī)組合；凸極式：氣隙不均勻，旋轉(zhuǎn)時(shí)阻力大，轉(zhuǎn)速低，與水輪機(jī)組合；

二、發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子隱極式同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子隱極式同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子隱極式同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子隱極式同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子凸極式同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子臥式凸極同步電機(jī)轉(zhuǎn)子的典型結(jié)構(gòu)凸極式同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子凸極式同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子三峽電站三峽70萬(wàn)機(jī)組左岸發(fā)電機(jī)由Alstom/ABB和VGS聯(lián)合體供貨，右岸實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)。采用推力軸承置于下機(jī)架的三導(dǎo)軸承半傘式結(jié)構(gòu)，由轉(zhuǎn)子、定子、上機(jī)架、下機(jī)架、推力軸承、導(dǎo)軸承、空氣冷卻器和永磁機(jī)等部分組成。額定容量777.8MVA/700MW，最大容量840MVA，額定電壓20kV，額定電流22453A，額定轉(zhuǎn)速75rpm，推力軸承總負(fù)荷5520噸，采用定子繞組水冷、轉(zhuǎn)子空冷的冷卻方式，發(fā)電機(jī)總重量達(dá)3443噸，是世界最大的水輪發(fā)電機(jī)。一臺(tái)機(jī)組1小時(shí)發(fā)電量約為55萬(wàn)度，足夠10萬(wàn)戶家庭用一天。三峽電站發(fā)電機(jī)定子機(jī)座外徑達(dá)21.4米，在工廠制造完成后，分?jǐn)?shù)瓣運(yùn)至工地，吊入機(jī)坑焊接拼裝。三峽電站發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子是水輪機(jī)組中，整體吊裝重量最重的部件，直徑18米，重量超過(guò)1800噸，安裝間隙只有3厘米。/s/blog_5a53af350100fnmv.html三、同步發(fā)電機(jī)的冷卻方式空氣冷水氫氫：定子繞組—水內(nèi)冷，轉(zhuǎn)子繞組—?dú)鋬?nèi)冷，鐵芯—?dú)淅鋮s雙水內(nèi)冷：定子繞組、轉(zhuǎn)子繞組—水內(nèi)冷，鐵芯—空氣冷卻超導(dǎo)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)是指為同步發(fā)電機(jī)提供可調(diào)勵(lì)磁電流所需設(shè)備組成的系統(tǒng)。大型發(fā)電機(jī)勵(lì)磁方式分為：它勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)：由一臺(tái)與發(fā)電機(jī)同軸的交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生交流電，經(jīng)整流變成直流電，給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁。又分為靜止半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)。自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)：將來(lái)自發(fā)電機(jī)機(jī)端的交流電經(jīng)變壓器降壓，再整流變成直流電，作為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁。5.3大型同步電機(jī)的基本系統(tǒng)靜止半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)交流副勵(lì)磁機(jī)交流主勵(lì)磁機(jī)靜止硅整流器勵(lì)磁調(diào)整器主發(fā)電機(jī)電壓互感器電流互感器可控整流器自勵(lì)恒壓器起勵(lì)電源旋轉(zhuǎn)半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)交流副勵(lì)磁機(jī)交流主勵(lì)磁機(jī)靜止硅整流器勵(lì)磁調(diào)整器主發(fā)電機(jī)電壓互感器電流互感器可控整流器自勵(lì)恒壓器起勵(lì)電源旋轉(zhuǎn)部分自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)勵(lì)磁調(diào)整器主發(fā)電機(jī)電壓互感器電流互感器可控整流器起勵(lì)電源勵(lì)磁變壓器

自并勵(lì)勵(lì)磁系統(tǒng)目前廣泛應(yīng)用于汽輪發(fā)電機(jī)、水輪發(fā)電機(jī)中，它具有以下優(yōu)點(diǎn)：①優(yōu)良的動(dòng)態(tài)控制特性，靈活、快速、可靠；②良好的傳輸特性；③簡(jiǎn)化機(jī)組軸系，軸短，運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單；④能方便地與不同類型和容量的發(fā)電機(jī)配用；⑤損耗小。5.3大型同步電機(jī)的基本系統(tǒng)二