_同步發(fā)電機的基本知識及結構

1、第第5 5章章 同步發(fā)電機的同步發(fā)電機的基本知識及結構基本知識及結構l 同步發(fā)電機的基本工作原理同步發(fā)電機的基本工作原理l 大型同步發(fā)電機的結構大型同步發(fā)電機的結構l 大型同步發(fā)電機的基本系統(tǒng)大型同步發(fā)電機的基本系統(tǒng)蒸汽管道蒸汽管道汽輪機汽輪機儲煤場儲煤場煙囪煙囪輸煤皮帶輸煤皮帶升壓站升壓站鍋爐鍋爐江河或水庫江河或水庫冷凝器冷凝器發(fā)電機發(fā)電機冷卻水冷卻水一、同步發(fā)電機的基本工作原理一、同步發(fā)電機的基本工作原理l同步發(fā)電機的基本結構部件有同步發(fā)電機的基本結構部件有定子鐵芯定子鐵芯、定子三相對稱繞組定子三相對稱繞組、轉子鐵芯轉子鐵芯和和勵磁繞勵磁繞組組。l勵磁繞組中通以直流電流勵磁，產(chǎn)生恒勵磁繞組

2、中通以直流電流勵磁，產(chǎn)生恒定的磁場。當原動機拖動轉子以轉速定的磁場。當原動機拖動轉子以轉速n旋轉時，定子繞組導體將切割磁力線，旋轉時，定子繞組導體將切割磁力線，在定子繞組中將感應出交變電動勢。在定子繞組中將感應出交變電動勢。5.1 同步發(fā)電機的基本工作原理同步發(fā)電機的基本工作原理l當導體經(jīng)過一對磁極，導體中的感應電當導體經(jīng)過一對磁極，導體中的感應電動勢就變化了一個周波，若轉子極對數(shù)動勢就變化了一個周波，若轉子極對數(shù)為為P，轉子旋轉一周，導體感應電動勢，轉子旋轉一周，導體感應電動勢就變化了就變化了P個周波，設轉子轉速為個周波，設轉子轉速為 n，則，則感應電動勢的頻率為：感應電動勢的頻率為：f =

3、 pn/60。一、同步發(fā)電機的基本工作原理一、同步發(fā)電機的基本工作原理l同時，同時，當三相對稱繞組接有三相對稱負當三相對稱繞組接有三相對稱負載時，繞組中會有三相對稱電流流通，載時，繞組中會有三相對稱電流流通，形成磁場，其合成磁動勢是一個幅值恒形成磁場，其合成磁動勢是一個幅值恒定的旋轉磁動勢，且轉速決定于電流的定的旋轉磁動勢，且轉速決定于電流的頻率和磁極對數(shù)，即轉速頻率和磁極對數(shù)，即轉速n1=60f1/p;l 顯然，顯然，轉子的轉速與氣隙磁場的旋轉速轉子的轉速與氣隙磁場的旋轉速度相等，所以稱之為同步電機度相等，所以稱之為同步電機。一、同步發(fā)電機的基本工作原理一、同步發(fā)電機的基本工作原理用途：用途

4、：同步電機主要作為發(fā)電機；作為電同步電機主要作為發(fā)電機；作為電動機一般用在恒速的低速大功率機械中；動機一般用在恒速的低速大功率機械中；亦可作同步補償機，專門用來吸收和輸送亦可作同步補償機，專門用來吸收和輸送無功功率。無功功率。一、一、同步發(fā)電機的基本工作原理同步發(fā)電機的基本工作原理l 同步電機的運行狀態(tài)同步電機的運行狀態(tài)發(fā)電機發(fā)電機把機械能轉換為電能把機械能轉換為電能 電動機電動機把電能轉換為機械能把電能轉換為機械能補償機補償機沒有有功功率的轉換，只發(fā)出沒有有功功率的轉換，只發(fā)出 或吸收無功功率或吸收無功功率 同步電機運行狀態(tài)，主要取決于定子合同步電機運行狀態(tài)，主要取決于定子合成磁動勢與轉子磁

5、動勢之間的夾角。成磁動勢與轉子磁動勢之間的夾角。一、一、 同步發(fā)電機的基本工作原理同步發(fā)電機的基本工作原理l按按原動機的類型原動機的類型不同分：汽輪發(fā)電機、水不同分：汽輪發(fā)電機、水輪發(fā)電機等。輪發(fā)電機等。l按按轉子結構轉子結構不同分：凸極式和隱極式。不同分：凸極式和隱極式。l按按安裝方式安裝方式不同分：臥式和立式。不同分：臥式和立式。l按按冷卻介質冷卻介質不同分：空氣冷卻、氫氣冷卻、不同分：空氣冷卻、氫氣冷卻、水冷卻。水冷卻。二、同步發(fā)電機的類型二、同步發(fā)電機的類型1、型號、型號 例如：例如：QFSN-200-2，TS-900/135-562、額定值、額定值l額定功率額定功率PN（MW） 指額

6、定運行時電機指額定運行時電機的輸出功率的輸出功率l額定電壓額定電壓UN （kV） 指額定運行時定子的指額定運行時定子的線電壓線電壓l額定電流額定電流IN （A） 指額定運行時定子的指額定運行時定子的線電流線電流三、同步發(fā)電機的銘牌三、同步發(fā)電機的銘牌l額定功率因數(shù)額定功率因數(shù)指額定運行時電機指額定運行時電機的功率因數(shù)的功率因數(shù) l額定頻率額定頻率fN（HzHz） 指額定運行時電樞的頻指額定運行時電樞的頻率率l額定轉速額定轉速nN（r/min）指額定運行時電機指額定運行時電機的轉速，即為同步轉速的轉速，即為同步轉速3、額定值之間的關系：、額定值之間的關系：三、同步發(fā)電機的銘牌三、同步發(fā)電機的銘牌

7、cosN 3cosNNNNPU I 5.2 大型同步發(fā)電機的結構大型同步發(fā)電機的結構l同步發(fā)電機的定子主要由定子鐵芯、定子繞同步發(fā)電機的定子主要由定子鐵芯、定子繞組、機座、端蓋、軸承等部件組成。組、機座、端蓋、軸承等部件組成。l發(fā)電機的機座與端蓋也稱為電機外部殼體，發(fā)電機的機座與端蓋也稱為電機外部殼體，起著固定電機、保護內(nèi)部構件以及支撐定子起著固定電機、保護內(nèi)部構件以及支撐定子繞組和鐵芯的作用。繞組和鐵芯的作用。l定子鐵芯是電機的主要部件，它起著構成主定子鐵芯是電機的主要部件，它起著構成主磁路和固定定子繞組的重要作用。磁路和固定定子繞組的重要作用。l定子繞組又稱電樞繞組，是發(fā)電機進行能量定子繞

8、組又稱電樞繞組，是發(fā)電機進行能量 轉換的心臟部位。轉換的心臟部位。一、發(fā)電機的定子一、發(fā)電機的定子一、發(fā)電機的定子一、發(fā)電機的定子一、發(fā)電機的定子一、發(fā)電機的定子一、發(fā)電機的定子一、發(fā)電機的定子一、發(fā)電機的定子一、發(fā)電機的定子l發(fā)電機轉子的作用是傳遞原動機供給的機械發(fā)電機轉子的作用是傳遞原動機供給的機械轉矩，支撐旋轉的勵磁線圈，形成良好的磁轉矩，支撐旋轉的勵磁線圈，形成良好的磁通路徑和轉子散熱通道。通路徑和轉子散熱通道。l發(fā)電機發(fā)電機轉子：轉子鐵芯、勵磁繞組、護環(huán)、轉子：轉子鐵芯、勵磁繞組、護環(huán)、中心環(huán)和阻尼繞組等組成。中心環(huán)和阻尼繞組等組成。 l轉子鐵芯分為隱極式和凸極式。轉子鐵芯分為隱極式

9、和凸極式。隱極式：氣隙均勻，適于高速旋轉，與汽隱極式：氣隙均勻，適于高速旋轉，與汽輪機組合；輪機組合；凸極式：氣隙不均勻，旋轉時阻力大，轉凸極式：氣隙不均勻，旋轉時阻力大，轉速低，與水輪機組合；速低，與水輪機組合； 二、發(fā)電機的轉子二、發(fā)電機的轉子隱極式同步電機的轉子隱極式同步電機的轉子隱極式同步電機的轉子隱極式同步電機的轉子隱極式同步電機的轉子隱極式同步電機的轉子隱極式同步電機的轉子隱極式同步電機的轉子凸凸極式同步電機的轉子極式同步電機的轉子臥式凸極同步電機臥式凸極同步電機轉子的典型結構轉子的典型結構凸凸極式同步電機的轉子極式同步電機的轉子凸凸極式同步電機的轉子極式同步電機的轉子l三峽三峽7

10、0萬機組左岸發(fā)電機由萬機組左岸發(fā)電機由Alstom/ABB和和VGS聯(lián)合體供貨，右岸實現(xiàn)國產(chǎn)。采用推力聯(lián)合體供貨，右岸實現(xiàn)國產(chǎn)。采用推力軸承置于下機架的三導軸承半傘式結構，由軸承置于下機架的三導軸承半傘式結構，由轉子、定子、上機架、下機架、推力軸承、轉子、定子、上機架、下機架、推力軸承、導軸承、空氣冷卻器和永磁機等部分組成。導軸承、空氣冷卻器和永磁機等部分組成。額定容量額定容量777.8MVA/700MW，最大容量，最大容量840MVA，額定電壓，額定電壓20kV，額定電流，額定電流22453A，額定轉速，額定轉速75rpm，推力軸承總負，推力軸承總負荷荷5520噸，采用定子繞組水冷、轉子空冷

11、噸，采用定子繞組水冷、轉子空冷的冷卻方式，發(fā)電機總重量達的冷卻方式，發(fā)電機總重量達3443噸，是噸，是世界最大的水輪發(fā)電機。一臺機組世界最大的水輪發(fā)電機。一臺機組1小時發(fā)小時發(fā)電量約為電量約為55萬度，足夠萬度，足夠10萬戶家庭用一天。萬戶家庭用一天。 l發(fā)電機定子機座外徑達發(fā)電機定子機座外徑達21.4米，在工廠制造完米，在工廠制造完成后，分數(shù)瓣運至工地，吊入機坑焊接拼裝。成后，分數(shù)瓣運至工地，吊入機坑焊接拼裝。 l發(fā)電機轉子發(fā)電機轉子是水輪機組是水輪機組中，整體吊中，整體吊裝重量最重裝重量最重的部件，直的部件，直徑徑18米，重米，重量超過量超過1800噸，安裝間噸，安裝間隙只有隙只有3厘米。

12、厘米。 http:/ 大型大型同步電機的基本系統(tǒng)同步電機的基本系統(tǒng)靜止半導體勵磁系統(tǒng)靜止半導體勵磁系統(tǒng)交流副勵磁機交流副勵磁機交流主勵磁機交流主勵磁機靜止硅靜止硅整流器整流器勵磁勵磁調整器調整器主發(fā)電機主發(fā)電機電電壓壓互互感感器器電流互感器電流互感器可控可控整流器整流器自勵自勵恒壓器恒壓器起勵電源起勵電源 旋轉半導體勵磁系統(tǒng)旋轉半導體勵磁系統(tǒng)交流副勵磁機交流副勵磁機交流主勵磁機交流主勵磁機靜止硅靜止硅整流器整流器勵磁勵磁調整器調整器主發(fā)電機主發(fā)電機電電壓壓互互感感器器電流互感器電流互感器可控可控整流器整流器自勵自勵恒壓器恒壓器起勵電源起勵電源 旋轉部分旋轉部分自并勵勵磁系統(tǒng)自并勵勵磁系統(tǒng)勵磁勵磁調整器調整器主發(fā)電機主發(fā)電機電電壓壓互互感感器器電流互感器電流互感器可控可控整流器整流器起勵電源起勵電源 勵磁變壓器勵磁變壓器l 自并勵勵磁系統(tǒng)目前廣泛應用于汽輪發(fā)電機、自并勵勵磁系統(tǒng)目前廣泛應用于汽輪發(fā)電機、水輪發(fā)電機中，它具有以下優(yōu)點：水輪發(fā)電機中，它具有以下優(yōu)點：優(yōu)良的動態(tài)控制特性，靈活、快速、可靠；優(yōu)良的動態(tài)控制特性，靈活、快速、可靠；良好的傳輸特性；良好的傳輸特性；簡化機組軸系，軸短，運行維護簡單；簡化機組軸系，軸短，運行維護簡單；能方便地與不同類型和容量的發(fā)電機配用；能方便地與不同類型和容量的發(fā)