发电厂电气部分与磁流体发电(3课时).ppt

发电厂电气部分 --电机学 热能工程学院 魏建平 课程介绍 变压器 同步发电机 基础 磁路 铁磁材料 变压器 结构 运行原理 三相变压器 同步发电机 结构 运行 顺带讲一下直流电机和鼠笼异步电动机的结构原理 课程介绍 第一次课： 磁路基本原理（第1节课） 铁磁材料及特性（第1节课、第2节课） 变压器结构、空载运行原理（第2节课、第3节课） 第二次课： 变压器的负载运行和等效电路（第1节课） 三相变压器的联结形式（第2节课） 标幺值（第2节课） 第三次课： 直流电机的工作原理（第1节课） 同步电机和异步电机工作原理及其要求（第2节课） 交流绕组的电动势（第3节课） 第四次课： 简介：交流绕组的磁动势（第1节课） 同步发电机的运行（第1节课、第2节课） 一、概述 1、电机： 电机是一种机电能量转换和信号转换的电磁机械装置 能量转换 信号转换 电磁装置 机械装置 按能量转换功能分类： 发电机 电动机 变压器 ①发电机： 水轮发电机 汽轮发电机 其他各类发电机：风力、原子能、地热、太阳能等 ②电动机： 直流电动机 交流电动机 交流同步电动机 交流异步电动机（感应） ③控制电机和特种电机 2、电机的作用 能源系统的关键设备 电能——电机 发电——输电——用电 各领域中有特殊要求的动力装置 国产300MW汽轮发电机 国产200MW汽轮发电机定子 国产200MW汽轮发电机定子铁心 现场运行的水轮发电机 风力发电 波浪发电 3、输配电环节——变压器 为了把发电厂发出的电力输送到四面八方的用户，需要将发电机输出的20kV左右的电压升高。在我国，一般升高到220kV或500kV。为了输送一定大小的功率，采用高电压。 输电网：500KV、330KV、220KV、110KV 配电网 高压：110KV、66KV、35KV 中压：20KV、10KV、6KV 低压：380V、220V 4、用电环节——电动机 1）各行业广泛使用电动机 5、参考书 1、汤蕴璆(qiu)、史乃主编，电机学，机械工业出版社 2、李发海等，电机学，科学出版社. 3、胡虔(qian)生、胡敏强、杜炎森. 电机学. 中国电力出版社，2001. 4、A.E.Fitzgerald,Charles Kingsley,Jr.Stephen D. Umans，Electric Machinery(Sixth Edition)，McGraw Hill, 清华大学出版社. 5、许实章，电机学，机械工业出版社.?? 一、磁路 1、磁通量 磁路： 2、磁通密度B： 3、磁场强度H： 4、安培环路定律 定律内容:沿任何一条闭合回线，磁场强度的线积分值恰好等于该闭合回线所包围的总电流值（代数和）。 公式: 若电流正方向与闭合回线L的环行方向符合右手螺旋关系，i取正；否则取负。 例：安培环路定律 5、磁动势： 无分支铁心磁路的磁动势 模拟电路图 6、并联磁路：穿出(或进入)任一闭和面的总磁通量恒等于零(或者说,进入任一闭合面的磁通量恒等于穿出该闭合面的磁通量) 7、串联磁路 8、磁路和电路的对比 磁路与电路的不同 电路中可以有电动势无电流，磁路中有磁动势必然就有磁通。 恒定电流在电路中有功率损耗，而在恒定磁通的磁路中无功率损耗。 由于铁磁介质的磁导率为真空的1千～1万倍，故可认为电流只在导体中流过；而铁磁材料磁路中除主磁通外，周围的空气中还有漏磁通。 电路中电阻率在一定温度下恒定不变，而在铁磁材料构成的磁路中，磁导率随B而变化，即磁阻不是常数，随磁路的饱和程度而增大。 二、铁磁材料 1、铁磁材料的磁化 铁磁材料在外磁场中呈现很强的磁性，此现象称为铁磁物质的磁化 2、磁化曲线：将一块尚未磁化的铁磁材料进行磁化，当磁场强度H由零逐渐增大时，磁通密度B将随之增大，曲线B=f(H)就称为起始磁化曲线 应用: 设计电机和变压器时，为使主磁路内得到较大的磁通量，而又不过分增大励磁磁动势，通常把铁心内的工作磁通密度选择在膝点附近 3、磁滞回线 不同材料的磁滞回线 4.1、磁滞损耗 定义: 铁磁材料置于交变磁场中时，磁畴相互间不停地摩擦、消耗能量、造成损耗，这种损耗称为磁滞损耗。 公式: 应用:由于硅钢片磁滞回线的面积较小，故电机和变压器的铁心常用硅钢片叠成。 涡流:当通过铁心的磁通随时间变化时,根据电磁感应定律,铁心中将产生感应电动势,并引起环流,环流在铁心内部围绕磁通作旋涡状流动 称为涡流。示意图1-12。 定义:涡流在铁心中引起的损耗。 公式: 应用:为减小涡流损耗，电机和变压器的铁心都用含硅量较高的薄硅钢片叠成。 4.3、铁心损耗 5、直流磁路和交流磁路 交流磁路，激磁电流是交流，磁路中的磁动势和磁通量都是交流的 但在每一瞬间，和直流磁路一样