发电机原理及无刷励磁系统概要.ppt

* 中学物理学告诉我们：导体在磁场中运动、并切割磁场中的磁力线时，导体中将会产生电流 —— 这就是最基本的发电机原理。 这说明，要发电必须同时满足两个条件： 1.） 要有产生磁力线的磁场； 2.） 运动的导体必须切割磁力线。 一、发电机基本原理： 1、固定磁场交流发电机原理 在磁场内放入矩形线圈，线圈两端通向两个滑环，滑环通过电刷连接到输出线上，输出线端连有负载电阻。 当线圈旋转时，根据电磁感应原理，线圈两端将会产生感应电动势，当磁场是均匀的，矩形线圈作匀速旋转时，感应电势按正弦规律变化，在负载电阻上有正弦交流电通过。 2、旋转磁场交流发电机原理模型 3、发电机结构发电机是由定子、转子、励磁机等部分组成 定子铁心的内圆均匀分布着定子槽，槽内嵌放着按一定规律排列的三相对称交流绕组。这种 同步电机的定子又称为电枢，定子铁心和 绕组又称为电枢铁心和电枢绕组。  转子铁心上装有制成一定形状的成对磁极，磁极上绕有励磁绕组，通以直流电流时，将会在电机的气隙中形成极性相间的分布磁场，称为励磁磁场(也称主磁场、转子磁场)。 1.励磁解释： 为发电机“利用电磁感应原理工作的电气设备”提供工作磁场叫励磁。 2.励磁装置： 是指同步发电机的励磁系统中除励磁电源以外的对励磁电流能起控制和调节作用的电气调控装置 3、励磁系统的作用 励磁系统是发电机的重要组成部份，它对电力系统及发电机本身的安全稳定运行有很大的影响。 励磁系统的主要作用有： ①根据发电机负荷的变化相应的调节励磁电流，以维持机端电压为给定值。 ②控制并列运行发电机无功功率。 ③提高发电机并列运行的静态稳定性。 ④提高发电机并列运行的暂态稳定性。 ⑤在发电机内部出现故障时，进行灭磁，以减小故障危害。 ⑥根据运行要求对发电机实行最大励磁限制及最小励磁限制。 二、励磁系统 1、励磁系统的分类： 1）按励磁方式分： ①.自励 ②.他励 2）按励磁电源分类： ①直流励磁机励磁系统 ②交流励磁机励磁系统 3）按励磁的接入方式分类： ①（旋转整流）无刷励磁 ②（静止整流）有刷励磁 ①.自励：即从发电机出口引出一条支路，通过励磁变压器降压以后输入励磁调节器，励磁调节器的输出作为励磁电源为转子磁场提供电流。 特点：系统简单，发电机出口电压较稳定，励磁调节器输出电流稳定，但需要起励电源。 发电机转子 发电机转子 调节装置 起励电源 发电机定子 碳刷滑环 励磁变 发电机出线 自励系统示意图 2、按励磁方式分： ②他励：取消了励磁变压器等设备，系统更简化，直接从厂用电接出一路电源作为励磁电源。 特点：不需要另接起励电源，但厂用电电压不稳定，容易引起励磁电流的波动，造成发电机出口电压的波动。 发电机转子 发电机转子 调节装置 发电机定子 碳刷滑环 发电机出线 励磁电源 他励系统示意图 发电机转子 调节装置 发电机定子 主励 灭磁开关 发电机出线 1）“两机”励磁系统 碳刷滑环 励磁电源 优点：取消副励磁机，轴系长度缩短；缺点：调节速度慢 3、交流励磁系统 发电机转子 调节装置 发电机定子 副励 主励 灭磁开关 发电机出线 碳刷滑环 2）“三机”励磁系统 组成：交流主励磁机和交流副励磁机都与发电机同轴。副励磁机是自励式的，其磁场绕组由副励磁机机端电压经整流后供电。也有用永磁发电机作副励磁机的，亦称三机它励励磁系统。 优点：它励，励磁电源不受系统电源的影响 缺点：调节速度慢，轴系长度长，易引发轴系振荡 交流电时大小和方向随时间作周期性变化的，如果发电机励磁采用交流电源，就不能在发电机转子上形成一个固定的磁场，而变成了一个交变磁场。当发电机转子旋转时，这个交变磁场在发电机定子中只能形成一个无序高频电压，不能满足用电需要。而直流励磁在转子上形成一个固定磁场。 ①交流励磁机-静止整流器励磁系统（有刷励磁） 即励磁电源通过碳刷滑环接入转子回路. 4.）按励磁的接入方式分 发电机转子 调节装置 发电机定子 副励 主励 灭磁开关 发电机出线 碳刷滑环 ②交流励磁机-旋转整流器励磁系统（无刷励磁） 在励磁系统接入方式上不采用碳刷滑环，而且将励磁调节装置的整流部分与转动部分连接为一体。属于他励方式的演化形式。 发电机转子 调节装置 发电机定子 副励 主励 旋转二极管 灭磁开关 发电机出线 采用定子磁场方式 采用永磁机，转子磁场 有刷励磁和无刷励磁的对比 ①有刷励磁可以带有励磁机，也可以不带有励磁机，方便灵活，使系统简单化。而且，有刷励磁系统的灭磁开关设在靠近转子回路处，灭磁迅速。但是