發(fā)電機運行原理及特性

同步發(fā)電機的基本結構交流發(fā)電機的基本結構形式分為旋轉電樞式和旋轉磁場式。旋轉電樞繞組發(fā)出的電能一般采用電刷和滑環(huán)來引接，所以不易引接出大電流，并容易產(chǎn)生火花及磨損。只適用于小容量、低電壓交流發(fā)電機。一般交流發(fā)電機采用旋轉磁場式結構。發(fā)電機的磁極結構可分為凸極式和隱極式。隱極式轉子為圓柱形，與定子間氣隙是均勻的，無明顯磁極。凸極式轉子有明顯的磁極，南、北極相間排列，氣隙不均勻，極弧低下氣隙小，極間部分氣隙大。轉子直徑受到離心力的影響，有一定限制。隱極發(fā)電機適用于高速結構；為了增加容量，只能增加轉子的長度。凸極發(fā)電機適用于中、低轉速結構。發(fā)電機運行原理及特性共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!福州利萊森瑪凸極同步發(fā)電機發(fā)電機運行原理及特性共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!主定子和轉子發(fā)電機運行原理及特性共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!電磁場概念電荷：物質的固有屬性之一。電量守恒定律：電荷在轉移前后，其總電量不變。電場：電荷周圍空間存在的一種特殊物質。磁場：電流周圍空間存在的一種特殊物質。電場與磁場共同存在。變化的電場可以產(chǎn)生磁場；變化的磁場可以產(chǎn)生電場。電磁感應定律：當穿過任何閉合回路所界定面積中的磁通量發(fā)生變化時，在回路中產(chǎn)生的感應電動勢等于該磁通量對時間的變化率的負值：

e=－dF/dt(V)發(fā)電機運行原理及特性共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!同步發(fā)電機的基本結構發(fā)電機運行原理及特性共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!同步電機的磁路當凸極電機的極靴和定子間有等氣隙，則氣隙磁密分布在極間均勻；而在磁極兩邊不均勻；與正弦波形相差甚遠。改善氣隙磁密分布波形，將凸極電機做成不均勻氣隙。磁極極靴兩端的氣隙比中間大，磁阻大，磁力線疏。所以，氣隙各處磁密大小不同當滿足要求：極弧系數(shù)P=0.68－0.72氣隙比值max/min=1.3－1.8 氣隙分布接近正弦波形狀發(fā)電機運行原理及特性共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!永磁機勵磁(系列3)勵磁機轉子(電樞)勵磁機磁場(定子)主機定子主機磁場(轉子)機械旋轉動力輸入旋轉二極管輸出檢測電力輸出參考值設定A.V.R.永磁機磁場(轉子)永磁機定子發(fā)電機運行原理及特性共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!軸伸NS主機轉子(磁場)主機定子線圈風扇旋轉整流裝置勵磁機轉子SN勵磁機磁場軸承機座電源引出變壓器控制系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整調(diào)整率+/-5%變壓器勵磁控制系統(tǒng)發(fā)電機運行原理及特性共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!永磁機勵磁的AVR控制系統(tǒng)主要特點極小的調(diào)整率并聯(lián)運行可裝功率因數(shù)控制器3倍短路電流過壓保護過磁保護主要特點負載減荷低無線電干擾永恒磁勵頻繁啟動波形畸變免疫3相感應穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率+/-0.5%RMSAVR功率輸入NSSNNS電壓感應發(fā)電機運行原理及特性共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!短路時繞組的溫升考慮承受短路電流的原因是發(fā)電機有可能在斷路器分斷故障之前已經(jīng)被損壞；短路電流可以使發(fā)電機定子線圈快速過熱；例如：不平衡線－地（L－N）短路，短路電流是額定電流的7.5倍，假定定子初始溫度大約為155°C；不到5秒鐘，定子溫度可以升至300°C在該溫度條件下定子線圈將燒損。不平衡線－線（L－L）短路，定子線圈溫度升至300°C的時間要長幾秒；而三相平衡短路需要的時間更長。發(fā)電機運行原理及特性共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!同步發(fā)電機的短路特性II自勵和它勵發(fā)電機的短路故障響應是不同的；當發(fā)電機輸出端短路時，其磁場隨之崩潰；所以自勵發(fā)電機稱之為“崩潰磁場”發(fā)電機。而它勵發(fā)電機的勵磁是由永磁發(fā)電機提供的，所以當發(fā)電機短路時，其勵磁電流可以維持流動。一般情況下，當三相同時短路時，無論自勵還是它勵發(fā)電機，其初始短路電流大約是發(fā)電機額定電流的8－10倍，而且與發(fā)電機的超瞬態(tài)電抗成反比；在頭幾個周期（A）內(nèi)，自勵和它勵發(fā)電機的響應相同，隨著磁場能量的消耗，具有相同的短路電流衰減曲線；而經(jīng)過幾個周期（B）后，自勵發(fā)電機將持續(xù)跟隨短路電流衰減曲線直至電流趨近于零。發(fā)電機運行原理及特性共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!產(chǎn)品型號說明LSG53P6LSG：產(chǎn)品代號5：機器型式3.型號P.永磁勵磁系統(tǒng)6.繞組號(6:50Hz400V/8:60Hz380V)發(fā)電機運行原理及特性共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!永磁發(fā)電機轉子和永磁體定子發(fā)電機運行原理及特性共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!同步發(fā)電機工作原理利用磁場與導體之間的相對運動而使導體感應產(chǎn)生電動勢發(fā)出電能。在定子鐵心的槽內(nèi)放置導線，導線按一定規(guī)律聯(lián)成繞組；轉子上裝有磁極和激磁繞組。當激磁繞組通以直流電流后，電機內(nèi)就會產(chǎn)生磁場。轉動轉子，則磁場與定子導線之間有相對運動，就會在定子導線中感應出交流電勢。交流電勢的頻率f取決于電機極對數(shù)p和轉子轉速n。f=p×n/60(Hz)發(fā)電機運行原理及特性共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!同步電機的磁路對磁路的要求：氣隙磁密的分布要盡量接近正弦波；勵磁繞組通入勵磁電流后，能夠產(chǎn)生足夠數(shù)量的氣隙磁密主磁通：經(jīng)過氣隙并與定子電樞繞組相鏈的磁通。漏磁通：凡不與定子繞組相鏈，只與轉子繞組相鏈的磁通。只有主磁通與定子繞組間有相對運動，才能在定子繞組中感應電勢。發(fā)電機運行原理及特性共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!自勵(系列4)勵磁機轉子(電樞)勵磁機磁場(定子)主機定子主機磁場(轉子)機械旋轉動力輸入旋轉二極管A.V.R.輸出檢測電力電力輸出發(fā)電機運行原理及特性共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!AVR自勵AVR控制系統(tǒng)軸伸主機轉子(磁場)主機定子線圈風扇旋轉整流裝置勵磁機轉子勵磁機磁場軸承NSSN機座功率輸入電壓感應穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率+/-1%電源引出發(fā)電機運行原理及特性共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!AVR輔助繞組勵磁的AVR控制系統(tǒng)軸伸主機轉子(磁場)主機定子線圈風扇旋轉整流裝置勵磁機轉子勵磁機磁場軸承NSSN機座功率輸入電壓感應穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)整率+/-1%電源引出發(fā)電機運行原理及特性共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!發(fā)電機的不對稱運行電機參數(shù)對不對稱運行的影響發(fā)電機的不對稱運行使端電壓出現(xiàn)負序和零序分量。其大小與不對稱電流大小有關，與發(fā)電機的負序阻抗和零序阻抗有關。增加阻尼繞組可以減小負序磁通，提高端電壓對稱程度不對稱運行對電機的影響同步發(fā)電機帶不對稱負載時，定子繞組會產(chǎn)生飛轉的旋轉磁場，在轉子本體和轉子繞組產(chǎn)生感應電勢、電流和損耗；使勵磁繞組散熱困難。負序磁場對電機轉子產(chǎn)生熱破壞作用。定子的穩(wěn)態(tài)不對稱電流可以比定子額定電流小，對定子溫升影響不大。但可以燒損轉子。發(fā)電機的瞬態(tài)短路電流沖擊可能是額定電流的十倍。沖擊電流產(chǎn)生的機械力可以損壞電樞繞組。發(fā)電機運行原理及特性共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!同步發(fā)電機的短路特性I流過發(fā)電機的故障電流取決于發(fā)電機的電抗，勵磁系統(tǒng)和發(fā)電機與故障點之間網(wǎng)絡的電抗。遠離發(fā)電機發(fā)生的故障電流大于線路額定電流，促使線路保護裝置動作。而靠近發(fā)電機端子的故障電流對于供電網(wǎng)絡來說，與額定電流等級相同，所以取決于發(fā)電機電抗和勵磁系統(tǒng)。發(fā)電機運行原理及特性共22頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!同步發(fā)電機的短路特性III對于自勵發(fā)電機，當短路電流超過曲線拐點時，電壓和電流將會”崩潰“，直至衰減到零。由于它勵發(fā)電機的磁場不是取自發(fā)電機輸出電壓，而來源于其他電源，所以能夠承受3－4倍額定電流的短路電流?，F(xiàn)在電機設計采用性能更好的絕緣材料和電壓調(diào)整器；其結果是使單位材料的輸出功率增加，發(fā)電機具有相對高的電抗；其故障電流等級相對于發(fā)電機額