同步发电机的基本知识及结构及工作原理

1、.,第5章 同步发电机的基本知识及结构,同步发电机的基本工作原理 大型同步发电机的结构 大型同步发电机的基本系统,.,火力发电厂的基本生产过程,.,压水堆核电站工作原理,.,地热能发电原理,.,水力发电的基本过程,.,潮汐能发电,.,一、同步发电机的基本工作原理 同步发电机的基本结构部件有定子铁芯、定子三相对称绕组、转子铁芯和励磁绕组。 励磁绕组中通以直流电流励磁，产生恒定的磁场。当原动机拖动转子以转速n旋转时，定子绕组导体将切割磁力线，在定子绕组中将感应出交变电动势。,5.1 同步发电机的基本工作原理,.,当导体经过一对磁极，导体中的感应电动势就变化了一个周波，若转子极对数为P，转子旋转一周

2、，导体感应电动势就变化了P个周波，设转子转速为 n，则感应电动势的频率为：f = pn/60。,一、同步发电机的基本工作原理,.,同时，当三相对称绕组接有三相对称负载时，绕组中会有三相对称电流流通，形成磁场，其合成磁动势是一个幅值恒定的旋转磁动势，且转速决定于电流的频率和磁极对数，即转速n1=60f1/p; 显然，转子的转速与气隙磁场的旋转速度相等，所以称之为同步电机。,一、同步发电机的基本工作原理,.,用途：同步电机主要作为发电机；作为电动机一般用在恒速的低速大功率机械中；亦可作同步补偿机，专门用来吸收和输送无功功率。,一、同步发电机的基本工作原理,.,同步电机的运行状态,发电机把机械能转换

3、为电能,电动机把电能转换为机械能,补偿机没有有功功率的转换，只发出 或吸收无功功率,同步电机运行状态，主要取决于定子合成磁动势与转子磁动势之间的夹角。,一、 同步发电机的基本工作原理,.,按原动机的类型不同分：汽轮发电机、水轮发电机等。 按转子结构不同分：凸极式和隐极式。 按安装方式不同分：卧式和立式。 按冷却介质不同分：空气冷却、氢气冷却、水冷却。,二、同步发电机的类型,.,1、型号 例如：QFSN-200-2，TS-900/135-56 2、额定值 额定功率PN（MW） 指额定运行时电机的输出功率 额定电压UN （kV） 指额定运行时定子的线电压 额定电流IN （A） 指额定运行时定子的线

4、电流,三、同步发电机的铭牌,.,额定功率因数指额定运行时电机的功率因数 额定频率fN（Hz） 指额定运行时电枢的频率 额定转速nN（r/min）指额定运行时电机的转速，即为同步转速 3、额定值之间的关系：,三、同步发电机的铭牌,.,5.2 大型同步发电机的结构,.,同步发电机的定子主要由定子铁芯、定子绕组、机座、端盖、轴承等部件组成。 发电机的机座与端盖也称为电机外部壳体，起着固定电机、保护内部构件以及支撑定子绕组和铁芯的作用。 定子铁芯是电机的主要部件，它起着构成主磁路和固定定子绕组的重要作用。 定子绕组又称电枢绕组，是发电机进行能量 转换的心脏部位。,一、发电机的定子,.,一、发电机的定子

5、,.,一、发电机的定子,.,一、发电机的定子,.,一、发电机的定子,.,发电机转子的作用是传递原动机供给的机械转矩，支撑旋转的励磁线圈，形成良好的磁通路径和转子散热通道。 发电机转子：转子铁芯、励磁绕组、护环、中心环和阻尼绕组等组成。 转子铁芯分为隐极式和凸极式。 隐极式：气隙均匀，适于高速旋转，与汽轮机组合； 凸极式：气隙不均匀，旋转时阻力大，转速低，与水轮机组合；,二、发电机的转子,.,隐极式同步电机的转子,.,隐极式同步电机的转子,.,隐极式同步电机的转子,.,隐极式同步电机的转子,.,凸极式同步电机的转子,卧式凸极同步电机转子的典型结构,.,凸极式同步电机的转子,.,凸极式同步电机的转

6、子,.,三峡电站,三峡70万机组左岸发电机由Alstom/ABB和VGS联合体供货，右岸实现国产。采用推力轴承置于下机架的三导轴承半伞式结构，由转子、定子、上机架、下机架、推力轴承、导轴承、空气冷却器和永磁机等部分组成。额定容量777.8MVA/700MW，最大容量840MVA，额定电压20kV，额定电流22453A，额定转速75rpm，推力轴承总负荷5520吨，采用定子绕组水冷、转子空冷的冷却方式，发电机总重量达3443吨，是世界最大的水轮发电机。一台机组1小时发电量约为55万度，足够10万户家庭用一天。,.,三峡电站,发电机定子机座外径达21.4米，在工厂制造完成后，分数瓣运至工地，吊入机

7、坑焊接拼装。,.,三峡电站,发电机转子是水轮机组中，整体吊装重量最重的部件，直径18米，重量超过1800吨，安装间隙只有3厘米。,.,三、同步发电机的冷却方式,空气冷 水氢氢：定子绕组水内冷，转子绕组氢内冷，铁芯氢冷却 双水内冷：定子绕组、转子绕组水内冷，铁芯空气冷却 超导发电机,.,励磁系统是指为同步发电机提供可调励磁电流所需设备组成的系统。 大型发电机励磁方式分为： 它励励磁系统：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。又分为静止半导体励磁系统和旋转半导体励磁系统。 自并励励磁系统：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。,5.3 大型同步电机的基本系统,.,静止半导体励磁系统,.,旋转半导体励磁系统,.,自并励励磁系统,.,自并励励磁系统目前广泛应用于汽轮发电机、水轮发电机中，它具有以下优点： 优良的动态控制特性，灵活、快速、可靠； 良好的传输特性； 简化机组轴系，轴短，运行维护简单； 能方便地与不同类型和容量的发电机配用； 损耗小。,5.3 大型同步电机的基本系统,.