锅炉：4.1同步发电机.ppt

1、12同步发电机的工作原理同步发电机的工作原理图示，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3 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，

2、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45 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，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。6电机旋转磁场：电机旋转磁场： 电流的正弦波形如图2.49所示。在右下图中，三相定子绕组彼此互隔120 分布在定子铁心的内侧的

3、线槽中，构成对称三相绕组，接上对称的三相电源后，就有三相电流，电流的参考方向定为AX、BY、CZ，则电流的瞬时值为：t7 当t=0时，这时iA=0，iB为负，B相电流从 B 流出进Y ，iC为正，在C相电流从Z流出进C 。各相电流方向如图2.50(a)所示，通过右手螺旋定则就可确定出合成磁场的方向。合成磁场的磁力线分布是以A边为中心，左右对称，从上到下，它和一对磁极产生的磁场一样。 8图2.50(b) 为t=60时定子绕组中各相电流的方向及其合成的磁场，iA为正，在A相电流从X流出进A 。可以看出合成磁场的方向在空中顺时针旋转了60 。 如图2.50(c)所示的t=90时三相电流所合成的磁场，

4、这时，合成磁场的方向已在空间顺时针旋转了90。9 可以发现对称的三相电流通入对称的三相绕组后，所建立起来的合成磁场如一对在顺时针旋转的磁极的磁场。10 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， 200MW、300MW 、600MW的单机已成为系统中的主力机组，容量900MW的机组也逐步进入一些大的电力系统。国产百万千瓦级超超临界机组也即将投产。11 第二节、第二节、 同步发电机的额定参数同步发电机的额定参数 l、额定容量SN或额定功率PN

5、额定容量是指发电机长期安全运行时，所能输出的最大视在功率，一般以千伏安(kVA)或兆伏安(MVA)为单位；额定功率是指发电机正常运行时，所能输出的最大有功功率，一般以千瓦(kW)或兆瓦(MW)为单位。2额定电压UN 是指发电机额定运行时，机端定子三相绕组的线电压，单位为伏(V)或千伏(kV)。1213同步发电机的电动势方程、等值电路和相量图同步发电机的电动势方程、等值电路和相量图 1同步发电机带负载运行时的电磁量 同步发电机负载运行时，由于定子三相绕相中有电流通过，也会形成一个磁场，该磁场也是旋转磁场，称之为电枢磁场，电枢磁场以与转子主磁场相同的转速，相同的方向旋转。为了分析问题简单方便，可不

6、计磁路饱和的影响。认为一个磁动势独立产生一个磁通，并在电枢绕组中感应出相应的电动势。所以负载时定子绕组中感应电动势包括转子磁场感应的空载电动势Eo、电枢磁场感应的电动势Es和漏磁通感应的电动势E。1415不饱和16171、功率特性分析此相量图，可得：所以： dXEIsincos0sincos0dXUEUIPsincos0EIXd18ddddXUXUEXUEUUQXUE2000cos/ )cos(sinsincos20sin1cossincosdXUEUIP由：得：ddXUPXUEQ2220)(19同步电机的运行状态：同步电机的运行状态： (1)发电机运行状态：迟相运行状态发电机同时向电网输送有

7、功功率和无功功率，即P0且Q0。进相运行状态发电机向电网输出有功功率，而吸收电网感性无功功率，即P0且Q0。20 (2)作调相机运行状态：从电网吸收有功功率(由于所吸收的有功功率主要用来抵偿电动机的内部损耗，因而所需的有功功率值很小) ，吸收或输出无功功率。(3)电动机运行状态：从电网吸收有功功率和无功功率，即PO，Q0。 21同步发电机向量图（包括稳态、暂态、次暂态参数）22 汽轮发电机的正常运行方式 汽轮发电机的正常运行方式是指发电机按铭牌额定数据运行的方式。发电机额定数据，如转速、定子电压、定子和转子温度、振动幅度等，是制造厂的设计依据，只有严格控制其在允许值范围内运行，才能保障发电机安

8、全而高效地运行。23一一、空载运行及空载特性空载运行及空载特性 同步发电机空载运行是指定子绕组开路，转子至额定转速，转子绕组通以直流励磁电流iF，相应地定子绕组产生电势Eq。调节励磁电流iF即改变主磁通。值，从而改变了定子空载电势Eq。Eqf(iF)称为空载特性，如图所示。 24 通常空载额定电压设计在c点，即曲线接近饱和的工作点，iF0为建立空载额定电压所需的励磁电流。其中ab段磁势消耗在气隙内；bc段磁势消耗在铁心内。25二、短路特性 短路特性是指定子三相绕组短接，机端电压U0 ，转速nnN的条件下，励磁电流iF与三相稳定短路电流Ik间的关系，即k=f(if)。 26 五、短路比（SCR）

9、 短路比是指同步发电机在空载额定电压所对应的励磁电流If。下，三相稳态短路时的短路电流Ik0。与额定电流IN之比，用kc表示。即由：dNNNKOCdKONXIUIIKXIUE10短路比与1/Xd成正比。短路比小，气隙小，负载变化时发电机的电压变化较大，并联运行时发电机的稳定度较差。 增大气隙可减小Xd，使短路比增大，但励磁电动势和转子用铜量增大，造价增高。对汽轮发电机，Kc0.41.0；NKOCIIK 2728293031321)写出隐极式同步发电机电动势方程?并分别作出隐极式同步发电机在进相、迟相、和功率因素为1时运行的相量图?2)写出功角特性方程?画出其相量图?3)分析f= np60中各变量的含义?33本章结束点此进入下一章