同步发电机的基本类型与结构.ppt

同步发电机 一.同步电机和异步电机的区别 ①转子绕组结构 感应电机: 三相双层叠绕组或其他交流绕组 笼式绕组,构成闭合回路 同步电机: 多为同心式绕组，外接直电源 ②转子转速和同步转速的关系 ③绕组中的电流 ④气隙大小的差别 电机的转子转速和定子电流的频率有固定不变的关系。即转速恒等于同步转速。 同步电机气隙大； 感应电机气隙小 什么是同步电机？ 转子转速为n时，定子的导体感应交流电动势。 二、同步电机的运行原理 当励磁绕组通以直流电之后，建立恒定的正弦磁场 电动势的频率为： 三相对称电动势为： 三.同步电机的用途 同步电机主要用作发电机运行，把机械能转化成电能。向电网发出交流电，是同步电机最主要的运行方式 同步电动机可以通过调节励磁电流来改善电网的功率因数。在不要求调速的场合，应用大型同步电动机可以提高运行效率。近年来，小型同步电动机在变频调速系统中开始得到较多地应用 同步补偿机实际是一台接在交流电网上空载的同步电动机，电机不带任何机械负载，靠调节转子中的励磁电流向电网发出所需的感性或者容性无功功率，以达到改善电网功率因数或者调节电网电压的目的。 四.同步电机的分类 旋转磁极式 旋转电枢式 同步发电机 同步电动机 同步调相机 ①按运行方式 和功转换方向 ②按结构 汽轮发电机 水轮发电机 柴油发电机 燃汽轮发电机 风力发电机 隐极机 凸极机 ③磁极的形状 四.同步电机的分类 ④原动机 汽轮发电机——转速高、离心力大(p=1,p=2)——隐极式 四.同步电机的分类 水轮发电机——转速低、极数多——凸极式 四.同步电机的分类 1.1 同步电机的结构 一、隐极同步发电机的基本结构 线棒换位 　　定子电流较大，每槽一般只嵌放两个有效导体(线棒)，为减少涡流损耗，每根导体常由多股截面为15mm2以下的扁铜线并联而成，而且进行编织换位。 汽轮发电机转子铁心的铣槽 1.2 同步电机的励磁系统 基本概念 励磁的要求 励磁方式 几种励磁系统 1. 基本概念 励磁方式——同步电机获取直流励磁电流的方式 励磁系统——供给励磁电流的整个系统，包括装置和线路： 励磁机 励磁调节器（手动、自动） 灭磁装置 2. 对励磁系统的要求 正常运行时，供给励磁电流 为维持端电压或电网电压值，随负载情况变化，励磁电流能相应调节 当系统电压严重下降时（如发生短路故障等），能强行励磁提高电势，保持电压稳定 突然丢负荷时，如水轮机组转速明显升高，能强行减磁，限制端电压过度增高。 2. 对励磁系统的要求 当电机内部发生短路故障时，能快速灭磁和减磁，以减小故障的损坏程度。 对两台以上并列运行发电机，能成组调节无功功率，使无功合理分配。 其他：反映迅速，运行可靠，结构简单，损耗小，成本低，体积小等 3.强励指标 一般值，K=1.5-2，v=0.5-1.0 励磁电流增长幅度 励磁电流增长速度 4.励磁方式 它励 由另外电源供电:直流发电机，带整流的交流发电机 运动方式——同轴，独立工作 自励 自并励，自复励，谐波绕组励 （1）直流励磁机励磁 直流励磁机通常与同步发电机同轴，采用并励或者他励接法，或采用负载电流反馈的复式励磁。 采用他励接法时，励磁机的励磁电流由另一台被称为副励磁机的同轴的直流发电机供给。 （2） 交流励磁机静止整流励磁 同一轴上有三台交流发电机，即主发电机、交流主励磁机和交流副励磁机。 副励磁机的励磁电流开始时由外部直流电源提供，待电压建立起来后再转为自励(有时采用永磁发电机)。 副励磁机的输出电流经过静止晶闸管整流器整流后供给主励磁机 主励磁机的交流输出电流经过静止的三相桥式硅整流器整流后供给主发电机的励磁绕组。 在中小型同步发电机中，也可采用自励式整流系统 它励式 交流励磁机旋转整流系统 　　静止整流器的直流输出必须经过电刷和集电环才能输送到旋转的励磁绕组，对于大容量的同步发电机，其励磁电流达到数千安培，使得集电环严重过热。 　　在大容量的同步发电机中，常采用不需要电刷和集电环的旋转整流器励磁系统。 　　主励磁机是旋转电枢式三相同步发电机，旋转电枢的交流电流经与主轴一起旋转的硅整流器整流后，直接送到主发电机的转子励磁绕组。交流主励磁机的励磁电流由同轴的交流副励磁机经静止的晶闸管整流器整流后供给。由于这种励磁系统取消了集电环和电刷装置——无刷励磁系统。 6.1.3 冷却问题 　　在中、小型电机中，都采用空气作为冷却介质。当电机的容量很大时，电机内部的损耗及发热量迅速增加，冷却问题显得格外重要，此时必须加强通风或采用其他的冷却方式。 　　在大型汽轮发电机中，为了提高其冷却效率，往往用氢气冷却，但氢气与空气混合后，有爆炸危险，必须有一套控制设备来保证外界空气不会渗入到电机内部。