汽轮发电机课程课件.ppt

第一节 同步发电机概述 一、同步发电机的基本工作原理 同步发电机是根据导体切割磁力线感应电动势这一基本原理工作的。因此，同步发电机应具有产生磁力线的磁场和切割该磁场的导体。通常前者是转动的，称为转子，后者是固定的，称为定子（或称电枢），定、转子之间有气隙，如图7-1所示。定子上有AX、BY、CZ三相定子绕组，它们在空间是互差1200电角度对称分布放置在定子铁芯槽中，每相的结构参数都完全相同。转子具有p对磁极，上面装有直流励磁的转子绕组，当直流电流通过电刷和集电环流入转子绕组后，产生的主磁通由N极出来经过气隙、定子铁芯，再经过气隙进入S极构成主磁路，如图7-1中虚线所示（图中p＝1）。 第一节 同步发电机概述 第一节 同步发电机概述 当发电机的转子由原动机驱动，以转速n按图示方向作恒速旋转时，定子中三相绕组的导体依次切割气隙磁场，于是，三相绕组便感应出各相大小相等、相位彼此相差120°的交流电动势。据图7-1所示转子的转向，若气隙磁通密度按正弦波分布，则三相绕组感应电动势波形如图7-2所示，相序为A→B→C。交流电动势的频率f可这样确定：当转子为1对极时，转子旋转一周，定子绕组中感应电动势变化一个周期；当同步发电机具有p对极时，转子旋转一周，感应电动势就交变p个周期；当转子的转速为每分n转时，则交变电动势的频率为 （7—1） 式中n—转子的转速，r/min。 第一节 同步发电机概述 由上式（7—1）可知：同步发电机定子绕组感应电动势的频率取决于它的极对数p和转子的转速n。可见，同步发电机极对数p一定时，转速n与电枢电动势的频率f之间具有严格不变的关系。亦即当电力系统频率f一定时，电机的转速亦为恒值，这就是同步电机的主要特点。我国标准工频为50Hz。因此同步发电机的极对数和转速成反比，即。汽轮发电机转速较高，极对数较少，如转速n＝3000r/min，则极对数p=1。水轮发电机，转速较低，极对数较多，如转速n＝125r/min，则极对数p＝24。习惯上称此转速n为同步转速。 第一节 同步发电机概述 第一节 同步发电机概述 如果同步发电机作电动机运行，必须在定子绕组加以三相交流电源，电机内部便产生一个旋转磁场。这时转子绕组加直流励磁，则转子将在定子旋转磁场的带动下，沿定子磁场的方向以相同的转速旋转，转子的转速仍由式（7-1）决定，即 （7—2） 由上两式可见，同步电机无论是作为发电机使用，还是作为电动机使用，其转速和交流电频率之间都将保持严格不变的关系，也就是说，电枢磁动势为一同步旋转的旋转磁动势，它与转子同速同方向旋转，定子和转子磁动势之间保持相对静止并产生恒定的电磁转矩。同步电机在恒定频率下的转速恒为同步速度，是同步电机和感应电机的基本区别之一。 第一节 同步发电机概述 二、同步发电机的类型 同步发电机因用途不同，结构也相差甚大，一般可按其原动机的类别、本体结构和安装方式等进行分类。 （1）按原动机的类别，同步发电机可分为汽轮发电机、水轮发电机、燃气轮发电机及柴油发电机等。 （2）按冷却介质，可分为空气冷却、氢气冷却和水冷却等。 （3）按主轴安装方式，可分为卧式安装和立式安装等。 （4）按本体结构，可分为旋转电枢式和旋转磁极式等。 同步发电机的结构，主要是由原动机的特性决定的。如汽轮发电机，由于转速高达3000r/nun，故极对数少，转子采用一隐极式，卧式安装；水轮发电机由于转速低（一般在500r/min以下）故其极对数多，转子采用凸极式，立式安装。 第一节 同步发电机概述 三、同步发电机的主要技术数据 为使发电机按设计技术条件运行，在发电机出厂时都在其铭牌上标注出额定技术数据。 这些额定技术数据主要有： （1）额定容量（或额定功率）。额定容量是指发电机在设计技术条件下运行时输出的视在功率，用kV·A或MV·A表示；额定功率是指发电机输出的有功功率，用kW或MW表示。 （2）额定定子电压。指发电机在设计技术条件下运行时，定子绕组出线端的线电压，用kV表示。 （3）额定定子电流。指发电机定子绕组出线的额定线电流，单位为A。 （4）额定功率因数。指发电机在额定功率下运行时，定子电压和定子电流之间允许的相角差的余弦值，即值。 第一节 同步发电机概述 （5）额定转速。指正常运行时发电机的转速，用r/min