励磁电机原理.doc

励磁电机原理利用导线切割磁力线感应出电势的电磁感应原理，将原动机的机械能变为电能输出。同步发电机由定子和转子两部分组成。定子是发出电力的电枢，转子是磁极。定子由电枢铁芯，均匀排放的三相绕组及机座和端盖等组成。转子通常为隐极式，由励磁绕组、铁芯和轴、护环、中心环等组成。汽轮发电机的极数多为两极的，也有四极的。 转子的励磁绕组通入直流电流，产生接近于正弦分布磁场（称为转子磁场），其有效励磁磁通与静止的电枢绕组相交链。转子旋转时，转子磁场随同一起旋转、每转一周，磁力线顺序切割定子的每相绕组，在三相定子绕组内感应出三相交流电势。发电机带对称负载运行时，三相电枢电流合成产生一个同步转速的旋转磁场。定子磁场和转子磁场相互作用，会产生制动转矩。从汽轮机输入的机械转矩克服制动转矩而作功。发电机可发出有功功率和无功功率。所以，调整有功功率就得调节汽机的进汽量。转子磁场的强弱直接影响定子绕组的电压，所以，调发电机端电压或调发电机的无功功率必须调节转子电流。 发电机的有功功率和无功功率几何相加之和称为视在功率。有功功率和视在功率之比称为发电机的功率因数（力率），发电机的额定功率因数一般为0.85。 供给发电机转子直流建立转子励磁的系统称为发电机励磁系统。大型发电机励磁方式分为：它励励磁系统；自并激励磁系统。它励励磁是由一台与发电机同轴的交流发电机产生交流电，经整流变成直流电，给发电机转子励磁。自并激励磁是将来自发电机机端的交流电经变压器降压，再整流变成直流电，作为发电机转子的励磁。无功功率和有功功率1無功功率在交流電路中，由電源供給負載的電功率有兩種；一種是有功功率，一種是無功功率。有功功率是保持用電設備正常運行所需的電功率，也就是将電能轉換爲其他形式能量(機械能、光能、熱能)的電功率。比如：5.5千瓦的電動機就是把5.5千瓦的電能轉換爲機械能，帶動水泵抽水或脫粒機脫粒；各種照明設備将電能轉換爲光能，供人們生活和工作照明。有功功率的符号用P表示，單位有瓦(W)、千瓦(kW)、兆瓦(MW)。無功功率比較抽象，它是用于電路内電場與磁場的交換，并用來在電氣設備中建立和維持磁場的電功率。它不對外作功，而是轉變爲其他形式的能量。凡是有電磁線圈的電氣設備，要建立磁場，就要消耗無功功率。比如40瓦的日光燈，除需40多瓦有功功率(鎮流器也需消耗一部分有功功率)來發光外，還需80乏左右的無功功率供鎮流器的線圈建立交變磁場用。由于它不對外做功，才被稱之爲“無功”。無功功率的符号用Q表示，單位爲乏(Var)或千乏(kVar)。無功功率決不是無用功率，它的用處很大。電動機需要建立和維持旋轉磁場，使轉子轉動，從而帶動機械運動，電動機的轉子磁場就是靠從電源取得無功功率建立的。變壓器也同樣需要無功功率，才能使變壓器的一次線圈産生磁場，在二次線圈感應出電壓。因此，沒有無功功率，電動機就不會轉動，變壓器也不能變壓，交流接觸器不會吸合。爲了形象地說明這個問題，現舉一個例子：農村修水利需要開挖土方運土，運土時用竹筐裝滿土，挑走的土好比是有功功率，挑空竹筐就好比是無功功率，竹筐并不是沒用，沒有竹筐泥土怎麽運到堤上呢?在正常情況下，用電設備不但要從電源取得有功功率，同時還需要從電源取得無功功率。如果電網中的無功功率供不應求，用電設備就沒有足夠的無功功率來建立正常的電磁場，那麽，這些用電設備就不能維持在額定情況下工作，用電設備的端電壓就要下降，從而影響用電設備的正常運行。無功功率對供、用電産生一定的不良影響，主要表現在：(1)降低發電機有功功率的輸出。(2)降低輸、變電設備的供電能力。(3)造成線路電壓損失增大和電能損耗的增加。(4)造成低功率因數運行和電壓下降，使電氣設備容量得不到充分發揮。從發電機和高壓輸電線供給的無功功率，遠遠滿足不了負荷的需要，所以在電網中要設置一些無功補償裝置來補充無功功率，以保證用戶對無功功率的需要，這樣用電設備才能在額定電壓下工作。這就是電網需要裝設無功補償裝置的道理。2功率因數電網中的電力負荷如電動機、變壓器等，屬于既有電阻又有電感的電感性負載。電感性負載的電壓和電流的相量間存在着一個相位差，通常用相位角的餘弦cos來表示。cos稱爲功率因數，又叫力率。功率因數是反映電力用戶用電設備合理使用狀況、電能利用程度和用電管理水平的一項重要指标。三相功率因數的計算公式爲：式中cos功率因數；P有功功率，kW；Q無功功率,kVar；S視在功率,kV。A；U用電設備的額定電壓,V；I用電設備的運行電流,A。功率因數分爲自然功率因數、瞬時功率因數和加權平均功率因數。(1)自然功率因數：是指用電設備沒有安裝無功補償設備時的功率因數，或者說用電設備本身所具有的功率因數。自然功率因數的高低主要取決于用電設備的負荷性質，電阻性負荷(白熾燈、電阻爐)的功率因數較高，等于1，而電感性負荷(電動機、電焊機)的功率因數比較低，都小于1。(2)瞬時功率因數：是指在某一瞬間由功率因數表讀出的功率因數。瞬時功率因數是随着