同步发电机结构及工作原理复习课程.ppt

昆明石林;同步发电机的基本电磁关系 同步发电机对称运行时的特性 同步发电机并网运行;概 述; 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。;第十四章 三相同步发电机的基本工作原理与结构;本章主要内容;三相同步发电机的基本工作原理 ;同步电机与异步电机的根本区别是旋转的转子通入直流电流励磁; 定子外接负载，形成回路，有三相电流。 机械能转化为电能;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：;交流电势频率f的确定;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。;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。 ;第二节 同步发电机的基本构造 ;1—定子 2—凸极式转子; 转子上没有凸出的磁极，气隙均匀，转子呈圆柱形。;电源频率固定，采用转子结构与转速有关。 火电厂和核电站的汽轮机拖动的发电机，转速高，转子宜作成细而长的隐极式，这种发电机通常称为汽轮发电机。 核电站用的汽轮发电机在构造上与常规火电站用的大同小异，所不同的是由于蒸汽压力和温度都较低，所以同等功率机组的汽轮机体积比常规火电站的大。 水轮机拖动的发电机，转速低，因而要求有较多的磁极，转子宜作成短而胖的凸极式。 ;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??的选择要综合考虑运行性能和制造成本这两方面的要求。 ;汽轮机;大亚湾核电站发电机组;岭澳一期核电站发电机组;国产300MW汽轮发电机外(turbonator)形结构图;Date; 用途：多用于汽轮发电机，一般为两极，转速为3000r/min。;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。;;（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。;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，所以固定端盖的螺栓宜加以绝缘，以防止漏磁通引起的涡流流过螺栓而使其发热。 ;汽轮发电机结构;思考：定子铁心为什么要用0.5mm的硅钢片叠装？;（3）定子绕组;汽轮发电机的电压较高，要求定子绕组有足够的绝缘强度，一般采用 B 级或 F 级绝缘。;定子绕组下线定子绕组端部 ;;定子端部 ;2．转子;转子绕组的通风口 护环 中心环 风扇 ;发电机转子;（1）转子铁心 既有良好导磁性能，又有足够机械强度和刚度，最关键部件之一。 一般采用优质合金钢锻制，铁心上开有两组对称的槽，槽与槽之间的部分称为齿，有两个齿特别宽称为大齿，其余的叫小齿。小齿嵌放励磁线圈，大齿形成磁极。 大型电机为了加强转子表面冷却，大齿区也开有一些较小的槽并不安放线圈，只作通风用，这种槽称为通风槽。 ;转子铁心 ;大型两极汽轮发电机转子，当长度与直径的比值较大时，为了减小倍频振动的影响，常在大齿部分沿轴向每隔一定距离开有径向月牙槽，使大齿方向与小齿方向的刚度尽可能接近。 有的电机在大齿开有槽，内装阻尼绕组(damping windings)，阻尼绕组构成自行短接的半鼠笼结构，用来改善发电机的稳定运行。 ;转子铁心结构 ;（2）励磁绕组;Date;（3）护环和中心环 汽轮发电机转子绕组的端部在高速旋转中将承受巨大的离心力，并在通过励磁电流时产生热膨胀，造成