同步发电机教案教学讲义.ppt

2018-5-19 1 昆明石林 同 步 电 机篇 2018-5-19 2 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 第九单元 三相同步电机 2018-5-19 3 第九单元 三相同步电机 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。 2018-5-19 4 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。 2018-5-19 5 本章主要内容 课题一三相同步发电机的基本工作原理及分类 课题二同步发电机的基本结构及应用 课题三同步发电机的励磁方式和并联运行 课题四 同步电动机的工作原理和启动方法 课题五 同步电动机功率因素的调整和同步补偿机 2018-5-19 6 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。 2018-5-19 7 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 2018-5-19 8 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。 2018-5-19 10 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 2018-5-19 11 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 2018-5-19 12 交流电势频率f的确定 结论：同步发电机定子绕组感应电势的频率取决于它的极对数p和转子的转速n。 同步发电机极对数一定时，转速与电枢电势的频率有严格对应关系。 当电力系统频率f一定，发电机转速 为恒定值，这是同步发电机的主要特点。 三相同步发电机的基本工作原理 2018-5-19 13 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 2018-5-19 14 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。 2018-5-19 15 课题二同步发电机的基本构造及应用 同步电机一般采用旋转磁极式结构，根据磁极形状可分为隐极和凸极两种型式。 凸极同步电机气隙不均匀，适合于中速或低速旋转场合。 隐极同步电机在不考虑齿槽效应时，气隙均匀，适合于高速旋转。 2018-5-19 16 1—定子 2—凸极式转子 气隙不均匀，极弧底下气隙较小，极间部分较大。 凸极式电机结构特点 2018-5-19 17 转子上没有凸出的磁极，气隙均匀，转子呈圆柱形。 1—定子 3—隐极式转子 隐极式电机结构特点 2018-5-19 18 电源频率固定，采用转子结构