12.0第4篇同步电机要点.ppt

* 12.1 同步电机的基本工作原理 第十二章 同步电机的基本工作原理和结构 从原理可见，转子的转速n和电枢电流的频率f之间有严格不变的关系 我国电网的标准频率是50Hz，因此极数一定，转速就确定了 两极 四极 第4篇 同步电机 n 12.2 同步电机的基本结构 12.2.1 同步电机的基本结构形式 同步电机按结构形式可分为旋转电枢式和旋转磁极式 旋转电枢式 旋转磁极式 隐极式 凸极式 12.2.2 隐极同步电机的基本结构 隐极式汽轮发电机大多为两极结构（n＝3000r/min），因为提高转速可提高汽轮发电机组的运行效率、减小机组的尺寸和造价。 结构特点：转子为细长结构。现代的汽轮发电机的转子长度和转子外径之比为l/D=2.5~6.5，容量越大此比值也越大。 一、定子 由铁心、绕组、机座以及若干紧固连接件构成 铁心一般采用含硅量较高的0.35mm或0.5mm硅钢片构成，每叠约3～6cm，叠与叠之间有1cm宽的通风槽。 机座为钢板焊接结构，用于支撑定子铁心，并构成所需的通风路径，要求有足够的刚度和强度。 绕组一般采用双层短距叠绕组 二、转子 转子由转子铁心、励磁绕组、护环、中心环及风扇等部件组成 转子铁心：汽轮发电机最关键的部件之一，既是磁路的重要组成部分，又由于在高速旋转时承受巨大离心力，因而要求其材料既有好的导磁性能，有要有很高的机械强度。 一般采用整块的高机械强度和良好导磁性能的合金钢（铬镍钼的合金）锻成，与转轴锻成一个整体。 励磁绕组：一般由扁铜线绕成同心式线圈 转子槽的排列方式 辐射式 平行式 转子槽形 沿转子铁心表面铣出槽以安放励磁绕组 在极距内有大约1/3部分没有开槽，为大齿（即磁极） 12.2.3 凸极同步电机的基本结构 凸极同步电机分卧式结构和立式结构 绝大多数的同步电动机、调相机和用内燃机或冲击式水轮机拖动的发电机都采用卧式结构。 低速、大容量的水轮发电机和大型水泵用电动机则采用立式结构。 一、卧式凸极同步电机的结构特点 定子结构和隐极同步电机和异步机基本相同，不同是转子结构。 磁极：一般用1～3mm的钢板叠压而成，励磁组多为同心式线圈套装结构。 转子：由磁极、励磁线圈、磁轭和阻尼绕组构成 磁轭：可以用铸钢铸成，也可以采用冲片压成。 阻尼绕组：结构类似于异步电机的鼠笼的结构，由许多插在磁极极靴槽中的铜条或黄铜条在两端经端环短接而成。 二、立式凸极同步电机的结构特点 大型立式水轮电机，因转速低，所以磁极数较多。相应地它的直径必须做得大而轴向长度短，即整个电机是扁盘形的。 1、定子 定子直径很大，通常分瓣制造，在电站才组装成一个整体 常采用分数槽和单波绕组 2、转子：主要由转轴、转子支架、磁轭和磁极组成 转轴：用来传递功率之用，并承受转动部分和水轮机轴向水推力二者组成的轴向力，通常由30、40或45号和20SiMn等高强度钢整体锻成。 三峡机组的转轴 磁极：一般采用1～1.5mm的A3、16Mn或45号钢板冲片叠压而成，在极靴上装有阻尼绕组。 3、推力轴承 立式水轮发电机的转动部分必须由一个推力轴承支撑，不仅承受电机的转子重量，还要承受水轮机重量和水流所产生的全部轴向推力（常常可达几百吨到数千吨）。 推力轴承安放的位置不同，立式水轮发电机又可以分为悬式和伞式两种基本结构。 悬式 伞式 上导轴承 上机架 推力轴承 下导轴承 下机架 12.2.4 同步电机的冷却方式 一、空气冷却 主要采用内扇式轴向和径向混合通风系统，适用于50MW以下的汽轮发电机。 二、氢气冷却 冷却介质由空气改为氢气。因氢气有良好的散热性能，且氢气的相对密度约为空气的十分之一，可使发电机的通风摩擦损耗减少近90％，从而使电机的总损耗减少30～40％，大大提高电机的效率。 氢气冷却一般用在容量50～600MW的汽轮发电机中，大容量时，可采用氢气内冷式，即定子、转子导线为空心。 三、水冷却 水的散热能力要远远超过空气和氢气，因此是内部冷却电机的较为理想的冷却介质。 定子绕组用水内冷，定、转子铁心氢外冷，转子励磁绕组用氢内冷的混合冷却方式“水氢氢”更为经济，应用较多 四、超导发电机 较为彻底的解决电机发热的问题，但是很多关键技术还没有很好的解决，有望取得突破。 12.2.5 同步电机的励磁方式 1、 直流励磁机励磁 励磁：在同步电机运行时，直流电流通入励磁绕组，建立主磁场的过程。 以同轴的直流发电机供给同步发电机励磁电流。 优点：励磁电流调节方便，运行可靠性好 2、 静止的交流整流励磁系统 （1）自励式静止半导体励磁系统 将发电机自身所发电能，通过半导体整流后供给发电机励磁绕