《发电机的工作原理》PPT课件.ppt

,目录,水轮发电机工作原理,水轮发电机电磁设计,水轮发电机的运行,水轮发电机通风冷却,三相交流凸极同步电机,定子铁芯,定子线圈,定、转子间空气隙,磁极铁芯 磁极线圈,转子磁轭,定子,转子,水轮发电机工作原理,磁轭冲片,磁极冲片,磁极线圈,阻尼绕组,磁极,转子产生磁场,转子： 2p个磁极 磁路 转速和频率： 从定子侧看，磁 场的变化频率为 f 那么每分钟机械转速 n 为,电压的产生,定子线圈,磁极,定子线圈 转子旋转时，从定子线圈侧可以看到随时间变化的磁场 感应电压（如图示的两个线圈U1, U2 ）的频率为：,n : 机械转速 (转/分钟) f : 电网频率 (Hz) p : 磁极对数,三相交流系统,定子线圈分成三个不同的相带 (U, V, W) 沿圆周分布 空间上相错 2/3 个极距 感应电压在时间上相差 120 电角度,定子绕组的旋转磁场,定子绕组的电枢反应 电机并网时，也产生三相电流系统 (U,V,W) 电流在时间上相差 120 电角度 如同转子，定子产生一个旋转磁场，与电网频率n =60 f / p 同步旋转,定、转子合成磁场,定、转子磁场相互耦合形成了合成磁场 等效模型： 耦合磁体 “齿轮,转矩的产生 Maxwell 应力,磁力线形成的力（磁拉力）依据计算公式：,空载时 定子线圈内没有电流 磁力线和磁拉力沿径向对称分布 没有切向应力 没有转矩,空载运行,转矩的产生 带负荷运行时,带负荷运行时 定子电流产生磁场波以同步转速旋转 定子磁场干扰了原来的对称磁力线 不对称磁场分布也就产生了切向磁力线和切向磁拉力 转矩产生了,负载运行,不同运行方式下的模型,运行方式 空载: 径向磁力线, 没有转矩 电动机运行: 定子磁场 “拉着” 转子磁场 (驱动转矩) 发电机运行: 转子磁场 “拉着”定子磁场 (制动转矩) 失步 磁力线不能 “约束” 磁拉力,空载,电动机运行,发电机运行,水轮发电机工作原理,水轮发电机电磁设计,水轮发电机的运行,水轮发电机通风冷却,水轮发电机电磁设计,1. 额定容量：以视在功率SN（kVA）或有功功率PN（kW）表示； 2. 额定功率因数cosN： PN= SN cosN ，QN= SN sinN 一般发电机功率因数 0.80.9（滞后），贯流发电机0.90.95（滞后）。 3. 额定电压UN：指线电压（V或kV）。按国家标准，发电机标准电压：3.15kV， 6.3kV，10.5kV，13.8kV，15.75kV，18kV，20kV和24kV等。 4. 相数及相间连接：一般都采用三相星形连接（无三次谐波）,PU I,U,V,W,三相星形连接,U,V,三相三角形连接,W,中性点,机端,UN,U2,V2,W2,U2,V2,W2,p,u,i,5. 额定频率fN（Hz）：我国电网标准频率为50Hz ,额定转速nN（r/min）：按水轮机。由额定转速nN和额定频率fN 确定同步电机的极对数 p=60 fN / nN 6.飞逸转速nr（r/min）：按水轮机。 7.飞轮力矩GD2（tm2）：由电电力系统稳定性和水轮机调保计算确定。 8. 短路比 Kcc：由电力系统对发电机的静态稳定度要求提出。 9. 纵轴瞬变电抗Xd（标么值）：由电电力系统对发电机的动态稳定度要求提出。 10. 纵轴超瞬变电抗X”d （标么值）：限制发电机短路冲击电流倍数。 11. 额定效率N （%）或加权平均效率 （%）： 12. 定、转子绕组及定子铁芯温升（K）：由绝缘结构的耐热等级决定。F级绝缘温度限制为155C。温升指绝缘温度与冷却介质的温度（一般为40C ）差。 13.机坑直径尺寸（mm）限制 14.起吊设备能力（t）限制 15.运输尺寸重量（m3，t）限制,与电磁设计相关联的发电机振动问题,定子的100Hz频率的零节点振动：由电网电压不平衡产生的负序电流造成。 定子的分数次谐波振动：发电机采用不恰当的分数槽绕组和绕组接线。 发电机有功输出功率大幅波动：发电机固有频率（扭振频率）与水轮机尾水脉振频率产生共振造成。对额定转速为300r/min左右的水轮发电机组，在水轮机部分出力（5080）下可能产生。,水轮发电机通风冷却,无风扇磁轭通风系统（空冷）,带风扇的轴-径向通风系统（空冷）,Cooling Water,半水内冷系统 （定子绕组水内冷，转子绕 组、定子铁芯空气冷却）,Cooling Water,全水内冷系统 （定子绕组、转子绕组、定子铁芯全部水内冷）,水轮发电机工作原理,水轮发电机电磁设计,水轮发电机的运行,水轮发电机通风冷却,水轮发电机的运行,功率特性曲线（功率圆图）,功率调节,有功功率：仅由水轮机调节 无功功率：由励磁电流调节,事故：机端三相（或两相）突然短路,事故：半数磁极短路, 突然短路电流（定子绕组） 短路扭矩（定子基础） 线棒端部和铜环引线