CH14 同步发电机结构及工作原理.ppt

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。 第二节 同步发电机的基本构造 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。 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。 国产300MW汽轮发电机外(turbonator)形结构图 （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。 2．转子 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。 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。 （2）励磁绕组 （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，造成径向和轴向位移．护环用来套在转子绕组瑞部外面，防止径向位移，而中心环则用来阻止轴向位移。 为了避免因护环偏心引起的振动以及不对称运行或异步运行时因转子表面感应电流引起配合面上的电灼伤，要求护环与转子本体、护环与中心环之间有较紧密的配合。 冷却系统封闭，冷却介质循环使用。 常用的冷却介质有空气、氢气和水。 冷却方式有： 空气冷却； 水-氢-氢，即定子绕组用水冷却，转子绕组采用氢内冷，定子铁心为氢冷； 水-水-氢，即定子绕组和转子绕组用水冷却，定子铁心为氢冷。 氢气密度仅为空气的1/4，导热性比空气好6倍，冷却效果比空气好。 5.其他部件 滑环与电刷：将直流电引入到转动的励磁绕组。 滑环或称集电环，一般用耐磨的锻钢制成，表面进行硬度处理，加工完的滑环表面要求光洁。 汽轮发电机一般采用石墨或电化石墨电刷。虽然每种电刷以石墨粉作为主要原料，但是含量和工艺的不同，在导电率、比重、硬度、强度、伏安特性等方面有不同的性能。为使两滑环磨损均匀，在运行中要定期改变滑环的极性。 5.其他部件 电刷放在刷盒内，刷盒内有弹簧给电刷一个均匀的压力， 以防止电刷正运行时发生振动，使其与滑环间保持有良好的滑动接触。 风扇：电机内部通风冷却．一般装在转子两瑞，当发电机运行时，风扇随转子而转动，使冷却气体流过线圈和铁心，带走热量。 立式水轮发电机分为：悬吊式和伞式。发电机推力轴承位于转子上