电厂发电机及励磁系统

1、电厂发电机及励磁系统课件第1页，共11页，2022年，5月20日，19点11分，星期四电机分类按工作电源种类划分：可分为直流电机和交流电机其中交流工作原理划分：可分为异步电机、同步电机交流电机还可分：单相电机和三相电机第2页，共11页，2022年，5月20日，19点11分，星期四同步发电机的基本理论图示，在同步发电机的定子铁芯内，对称地安放着A-X、B-Y、C-Z三相绕组。每相绕组匝数相等，三相绕组的轴线在空间互差120电角度。 在同步发电机的转子上装有励磁绕组，直流电通过时会产生主磁场，其磁通如图中虚线所示。磁极的形状决定了气隙磁密在空间基本上按正弦规律分布。所以，当原动机带动转子旋转时，就

2、得到一个在空间按正弦规律分布的旋转磁场。定子导线固定不动，旋转磁场磁力线切割定子导线时，导线内感应产生了电动势e，如右第3页，共11页，2022年，5月20日，19点11分，星期四 将导线连成闭合回路，就有电流通过，同步发电机就是利用电磁感应原理将机械能转变为电能的。定子三相绕组在空间位置上互差120电角度。因此，三相感应电动势在时间上也互差120电角度，发电机发出的就是对称三相交流电，即第4页，共11页，2022年，5月20日，19点11分，星期四第5页，共11页，2022年，5月20日，19点11分，星期四 当同步发电机的三相绕组与负载接通时，三相绕组中流过对称三相电流，并产生一个旋转磁场

3、，这个旋转磁场的转速n=60fp，即定子旋转磁场的转速与发电机转子转速相同，亦就是同步，故称为同步发电机。 按照原动机的不同，通常同步发电机分为水轮发电机、汽轮发电机、燃气轮发电机及柴油发电机等。水轮发电机和柴油发电机的转速较低，极数较多，多采用凸极式转子汽轮发电机和燃气轮发电机的转速很高，则采用隐极式转子。第6页，共11页，2022年，5月20日，19点11分，星期四隐极式发电机，隐极式转子：外表呈圆柱形，在圆柱表面开槽以安放直流励磁绕组，并用金属槽楔固紧，使电机具有均匀的气隙。由于高速旋转时巨大的离心力，要求转子有很高的机械强度。隐极式转子一般由高强度合金钢整块锻成，槽形一般为开口形，以便

4、安装励磁绕组。在每一个极距内约有1/3部分不开槽,形成大齿；其余部分的齿较窄，称做小齿。大齿中心即为转子磁极的中心。有时大齿也开一些较小的通风槽，但不嵌放绕组；有时还在嵌线槽底部铣出窄而浅的小槽作为通风槽。隐极式转子在转子本体轴向两端还装有金属的护环和中心环。护环是由高强度合金制成的厚壁圆筒，用以保护励磁绕组端部不至被巨大的离心力甩出；中心环用以防止绕组端部的轴向移动，并支撑护环。此外，为了把励磁电流通入励磁绕组，在电机轴上还装有集电环和电刷。 凸极式，先将磁极加工好后，在装到转子的磁轭上。 在实际生产中，当极数少，转速高时，采用隐极式结构； 当极数较多时（p大于等于3）时，通常采用凸极式结构

5、第7页，共11页，2022年，5月20日，19点11分，星期四水轮发电机的转速较低，转子都制成凸极式。转子上有明显凸出的磁极和励磁线圈，当励磁线圈中通过直流励磁电流后，每个磁极就出现一定的极性，相邻磁极交替为 N 极和 S 极。磁极的极靴上还装有阻尼绕组，两端用铜环焊在一起，自己形成一个短接回路。d轴d轴q轴第8页，共11页，2022年，5月20日，19点11分，星期四第9页，共11页，2022年，5月20日，19点11分，星期四第10页，共11页，2022年，5月20日，19点11分，星期四 按照冷却介质的不同，同步发电机可分为空气冷却、氢气冷却，水冷却等。其中还可分为外冷式(冷却介质不直接与导线接触)和内冷式(冷却介质直接与导线接触)。 近年来，我国电力系统中发电机单机容量不断增长， 300MW 、