发电机的原理和构造教学教案.ppt

* * 转子铁心 * * 发电机结构与工作原理 * * 概 述 同步电机：交流旋转电机。 用途：主要作发电机用，也可作电动机带动具有恒速要求的机械，还可作调相机，向电力系统发出无功功率，用于改善电力系统的功率因数及调整电网电压。 现代发电厂中所发出的交流电能几乎全部是同步发电机发出，尽管目前有其他发电型式，如磁流体发电，太阳能发电等，但电力系统中仍是同步发电机占绝对优势。 * * 同步电机指电机转子的转速n与旋转磁场转速n1相同的交流电机。 同步电机的转速：n=60f1/p f1 --电网频率。 概 述 * * 三相同步发电机的基本工作原理 同步发电机(synchronous generator)是将机械能转变为交流电能的设备。 在火电厂，发电机用汽轮机作原动机，称为汽轮发电机；在核电站是以核反应堆来代替火电站的锅炉，原动机仍然是汽轮机； 在水电厂，发电机用水轮机作原动机，称为水轮发电机； 有的地方用柴油机用作原动机，称为柴油发电机。 * * S N n If 三相同步发电机的基本工作原理 同步发电机基本工作原理：导体切割磁力线感应电动势。 转子：转动的部分，转子上有磁极和励磁绕组，产生磁场。 定子（又叫电枢）：固定的部分，定子铁心上有齿和槽，槽内设置有绕组，是切割磁场的导体。 气隙：定转子之间有气隙。 动画 * * 三相同步发电机的基本工作原理 定子：有三相定子绕组，每相结构完全相同，它们在空间上互差120°电角度对称分布放置在定子铁心槽内。 转子：有p对磁极，磁极上有直流励磁绕组，当直流电流通过电刷和滑环流入转子绕组后，产生主磁通，主磁通由N极经气隙，定子铁心，再经气隙进入S极，构成主磁路。 * * 定子外接负载，形成回路，有三相电流。 机械能转化为电能 定子绕组三相感应电势 三相同步发电机的基本工作原理 * * 交流电势频率f的确定 当转子为1对磁极时，转子旋转一周，定子绕组中感应电势变化一个周期；当同步发电机有p对极时，转子旋转一周，感应电势交变p个周期。 当转子转速为每分n转时，交变电势频率为： 三相同步发电机的基本工作原理 * * 结论：我国标准工频为50Hz，所以同步发电机的极对数和转速成反比。 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。 三相同步发电机的基本工作原理 * * 按运行方式不同分为：发电机、电动机和调相机。 按结构形式不同分为：电枢旋转式（简称转枢式）和磁极旋转式（简称转场式）。磁极旋转式按转子结构不同又分为凸极式和隐极式。 按安装方式不同分为：卧式和立式。 同步电机的类型 按原动机类型不同分为：汽轮发电机、水轮发电机、燃气轮发电机、柴油发电机、风力发电机、太阳能发电机等等。 按冷却介质不同分为：空气冷却、氢气冷却、水冷却等。 * * 同步电机的气隙较同容量的异步电机大。 异步电机励磁电流由电网供给，需从电网吸取感性无功功率，若气隙大，则励磁电流大，电机的功率因数低，因此在机械允许的条件下，气隙要尽量小一些。 同步电机气隙磁场由转子电流和定子电流共同激励，从运行稳定性考虑，气隙大，同步电抗小，短路比大，运行稳定性高。但气隙大，转子用铜量增大，制造成本增加。所以气隙大小的选择要综合考虑运行性能和制造成本这两方面的要求。 同步电机与异步电机 * * * * 用途：多用于汽轮发电机，一般为两极，转速为3000r/min。 一般汽轮发电机转子长度L和定子内径D之比为2-6.5。 隐极式同步发电机 * * 1.定子(stator) 机座(baseframe)、端盖(end closure)、定子铁心(stator core)和定子绕组(stator windings)等。 大型汽轮发电机定子铁心槽 汽轮发电机完工后的定子 汽轮发电机结构 * * 发电机定子 * * （1）机座和端盖 机座的作用：固定和支撑定子铁心及定子绕组等部件，通过机座将整个定子安装、固定在基础上。 机座内部有冷却风道。汽轮发电机机座一般采用钢板焊接而成。对机座的要求，除了使安装、运输方便外，还需要有足够的强度和刚度。 正常和故障时能承受可能发生的最大应力，保证不产生不允许的变形。 汽轮发电机结构 * * 端盖的作用:保护定子和转子的端部，使电机内形成一个与外界隔绝的风路系统。 一般用钢板焊接结构，也可采用灰铸铁或硅铝合金铸件，中等容量的电机端盖也有采用玻璃钢压制的。 有足够的刚度。 大型同步电机，由于端部漏磁通较大，所以固定端盖的