作發(fā)電機(jī)運(yùn)行的同步電機(jī)是一種最常用的交流發(fā)電機(jī)。在現(xiàn)代電力工業(yè)中,它廣泛用于水力發(fā)電、火力發(fā)電、核能發(fā)電以及柴油機(jī)發(fā)電。由于同步發(fā)電機(jī)一般采用直流勵(lì)磁,當(dāng)其單機(jī)獨(dú)立運(yùn)行時(shí),通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流,能方便地調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的電壓。若并入電網(wǎng)運(yùn)行,因電壓由電網(wǎng)決定,不能改變,此時(shí)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的結(jié)果是調(diào)節(jié)了電機(jī)的功率因數(shù)和無(wú)功功率。
同步發(fā)電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)與同步電機(jī)相同,一般采用三相形式,只在某些小型同步發(fā)電機(jī)中電樞繞組采用單相。
表征同步發(fā)電機(jī)性能的主要是空載特性和負(fù)載運(yùn)行特性。這些特性是用戶選用發(fā)電機(jī)的重要依據(jù) 。
同步發(fā)電機(jī)空載特性
發(fā)電機(jī)不接負(fù)載時(shí),電樞電流為零,稱為空載運(yùn)行。此時(shí)電機(jī)定子的三相繞組只有勵(lì)磁電流
表征同步發(fā)電機(jī)性能的主要是空載特性和負(fù)載運(yùn)行特性。這些特性是用戶選用發(fā)電機(jī)的重要依據(jù)。
工作原理◆主磁場(chǎng)的建立:勵(lì)磁繞組通以直流勵(lì)磁電流,建立極性相間的勵(lì)磁磁場(chǎng),即建立起主磁場(chǎng)。◆載流導(dǎo)體:三相對(duì)稱的電樞繞組充當(dāng)功率繞組,成為感應(yīng)電勢(shì)或者感應(yīng)電流的載體。◆ 切割運(yùn)動(dòng):原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)(...
無(wú)刷同步發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)是:1:無(wú)滑動(dòng)接觸部分,可靠性高,維護(hù)簡(jiǎn)單,可長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行而很少維護(hù)修養(yǎng),特別適用于自動(dòng)化電站和環(huán)境惡劣的場(chǎng)合。2:導(dǎo)電部分沒(méi)有旋轉(zhuǎn)接觸,不產(chǎn)生火花,適用于有易燃?xì)怏w及多粉塵等高危...
工作原理如下:1、主磁場(chǎng)的建立:勵(lì)磁繞組通以直流勵(lì)磁電流,建立極性相間的勵(lì)磁磁場(chǎng),即建立起主磁場(chǎng)。2、載流導(dǎo)體:三相對(duì)稱的電樞繞組充當(dāng)功率繞組,成為感應(yīng)電勢(shì)或者感應(yīng)電流的載體。3、切割運(yùn)動(dòng):原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)...
同步發(fā)電機(jī)簡(jiǎn)介
轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速相同的交流發(fā)電機(jī)。按結(jié)構(gòu)可分為旋轉(zhuǎn)電樞和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)兩種。當(dāng)它的磁極對(duì)數(shù)為p、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為n時(shí),輸出電流頻率f=np/60(赫)。
作發(fā)電機(jī)運(yùn)行的同步電機(jī)。是一種最常用的交流發(fā)電機(jī)。在現(xiàn)代電力工業(yè)中,它廣泛用于水力發(fā)電、火力發(fā)電、核能發(fā)電以及柴油機(jī)發(fā)電。由于同步發(fā)電機(jī)一般采用直流勵(lì)磁,當(dāng)其單機(jī)獨(dú)立運(yùn)行時(shí),通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流,能方便地調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的電壓。若并入電網(wǎng)運(yùn)行,因電壓由電網(wǎng)決定,不能改變,此時(shí)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的結(jié)果是調(diào)節(jié)了電機(jī)的功率因數(shù)和無(wú)功功率。
同步發(fā)電機(jī)的定子、轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)與同步電機(jī)相同,一般采用三相形式,只在某些小型同步發(fā)電機(jī)中電樞繞組采用單相。
當(dāng)發(fā)電機(jī)接上對(duì)稱負(fù)載后,電樞繞組中的三相電流會(huì)產(chǎn)生另一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),稱電樞反應(yīng)磁場(chǎng)。其轉(zhuǎn)速正好與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速相等,兩者同步旋轉(zhuǎn) 。
同步發(fā)電機(jī)負(fù)載運(yùn)行特性
主要指外特性和調(diào)整特性。外特性是當(dāng)轉(zhuǎn)速為額定值、勵(lì)磁電流和負(fù)載功率因數(shù)為常數(shù)時(shí),發(fā)電機(jī)端電壓U與負(fù)載電流I之間的關(guān)系,如圖2所示。調(diào)整特性是轉(zhuǎn)速和端電壓為額定值、負(fù)載功率因數(shù)為常數(shù)時(shí),勵(lì)磁電流If與負(fù)載電流I之間的關(guān)系,如圖3所示。圖2中還顯示出電阻性、電容性和電感性3種負(fù)載的情況。由于電樞反應(yīng)磁場(chǎng)影響的不同,三者的曲線也不一樣。在外特性中,從空載到額定負(fù)載時(shí)電壓的變化程度稱為電壓變化率△U,常用百分?jǐn)?shù)表示為
同步發(fā)電機(jī)的電壓變化率約為20~40%。一般工業(yè)和家用負(fù)載都要求電壓保持基本不變。為此,隨著負(fù)載電流的增大,必須相應(yīng)地調(diào)整勵(lì)磁電流。圖3所示為 3種不同性質(zhì)負(fù)載下的調(diào)整特性。雖然調(diào)整特性的變化趨勢(shì)與外特性正好相反,對(duì)于感性和純電阻性負(fù)載,它是上升的,而在容性負(fù)載下,一般是下降的。
旋轉(zhuǎn)磁極式
(大多數(shù)同步發(fā)電機(jī)):磁極在轉(zhuǎn)子上,電樞繞組在定子上。轉(zhuǎn)子又分為:
1.隱極:高速電機(jī)(汽輪機(jī))、分布繞組;
2.凸極:低速電機(jī)(水輪機(jī))、集中繞組。
旋轉(zhuǎn)電樞式
(小容量或特殊用途,如同步電機(jī)交流勵(lì)磁機(jī)):磁極在定子上,電樞繞組在轉(zhuǎn)子上 。
同步發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)按其轉(zhuǎn)速分為高速和低(中)速兩種。前者多用于火電廠和核電站;后者多與低速水輪機(jī)或柴油機(jī)聯(lián)動(dòng)。在結(jié)構(gòu)上,高速同步發(fā)電機(jī)多用隱極式轉(zhuǎn)子,低(中)速同步發(fā)電機(jī)多用凸極式轉(zhuǎn)子。
主要指外特性和調(diào)整特性。外特性是當(dāng)轉(zhuǎn)速為額定值、勵(lì)磁電流和負(fù)載功率因數(shù)為常數(shù)時(shí),發(fā)電機(jī)端電壓U與負(fù)載電流I之間的關(guān)系,如圖《原理圖》所示。調(diào)整特性是轉(zhuǎn)速和端電壓為額定值、負(fù)載功率因數(shù)為常數(shù)時(shí),勵(lì)磁電流If與負(fù)載電流I之間的關(guān)系。圖2中還顯示出電阻性、電容性和電感性3種負(fù)載的情況。由于電樞反應(yīng)磁場(chǎng)影響的不同,三者的曲線也不一樣。在外特性中,從空載到額定負(fù)載時(shí)電壓的變化程度稱為電壓變化率△U,常用百分?jǐn)?shù)表示。
同步發(fā)電機(jī)的電壓變化率約為20~40%。一般工業(yè)和家用負(fù)載都要求電壓保持基本不變。為此,隨著負(fù)載電流的增大,必須相應(yīng)地調(diào)整勵(lì)磁電流。雖然調(diào)整特性的變化趨勢(shì)與外特性正好相反,對(duì)于感性和純電阻性負(fù)載,它是上升的,而在容性負(fù)載下,一般是下降的 。
在同步發(fā)電機(jī)的銘牌上,規(guī)定了同步發(fā)電機(jī)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)和運(yùn)行方式。這些數(shù)據(jù),就是同步發(fā)電機(jī)的額定值,在使用中,應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵守。
同步電機(jī)的額定值主要有:
(1)額定容量SN(或額定功率PN)。對(duì)同步發(fā)電機(jī)來(lái)說(shuō),額定容量SN是是之處線端輸出的額定視在功率,一般以KVA(千伏安)或MVA(兆伏安)為單位;額定功率PN是指發(fā)電機(jī)輸出的額定有功功率,也就是說(shuō),在額定運(yùn)行時(shí)(額定頻率、電壓、電流、功率因數(shù)),同步發(fā)電機(jī)所能發(fā)出的最大的有功功率。一般以KW(千瓦)或MW(兆瓦,即百萬(wàn)瓦)為單位。對(duì)同步發(fā)電機(jī),通過(guò)額定容量(SN)可以確定額定電流,通過(guò)額定功率(PN)可以確定配套的原動(dòng)機(jī)的容量
(2) 額定電壓UN:是指額定運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)三相定子繞組的三相電壓值,單位為V(伏)或kV(千伏)。同步發(fā)電機(jī)在此值運(yùn)行,繞組的升溫不會(huì)超過(guò)允許的范圍。同步發(fā)電機(jī)一般接成Y連接,同步電動(dòng)機(jī)有Y連接或△連接。
(3)額定電流In:是指發(fā)電機(jī)在額定運(yùn)行時(shí),流過(guò)定子繞組的電流,單位為A(安)。
(4)額定效率ηN:是指電機(jī)在額定的運(yùn)行時(shí)的效率。它是指發(fā)電機(jī)有功輸出功率和額有功輸入功率之比(%)。有功輸出功率等于輸入功率減去發(fā)電機(jī)總消耗。
(5)額定功率因數(shù)cosΦN:是指在額定運(yùn)行情況下,發(fā)電機(jī)組的有功功率和額定容量的比值,即額定運(yùn)行時(shí),發(fā)電機(jī)組每個(gè)相定子電壓與電流之間的相位差的余值。 (cosΦN=PN/SN) 一般發(fā)電機(jī)組的cosΦN=0.8
(6)額定頻率fn:是指額定運(yùn)行情況下,交流電的頻率,單位為Hz(赫茲)。我國(guó)規(guī)定使用交流電的頻率為50Hz.
(7)額定轉(zhuǎn)速nN:是指發(fā)電機(jī)在額定運(yùn)行時(shí),每分鐘的轉(zhuǎn)速數(shù),單位為r/min(轉(zhuǎn)/分)
(8)額定勵(lì)磁電壓UfN:是指發(fā)電機(jī)在運(yùn)行時(shí),所需要的勵(lì)磁電壓,單位為V(伏)
(9)額定勵(lì)磁電流IfN:是指發(fā)電機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)。流過(guò)勵(lì)磁繞組的電流,單位為A(安)
(1)主磁場(chǎng)的建立:勵(lì)磁繞組通以直流勵(lì)磁電流,建立極性相間的勵(lì)磁磁場(chǎng),即建立起主磁場(chǎng)。
(2)載流導(dǎo)體:三相對(duì)稱的電樞繞組充當(dāng)功率繞組,成為感應(yīng)電勢(shì)或者感應(yīng)電流的載體。
(3)切割運(yùn)動(dòng):原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)(給電機(jī)輸入機(jī)械能),極性相間的勵(lì)磁磁場(chǎng)隨軸一起旋轉(zhuǎn)并順次切割定子各相繞組(相當(dāng)于繞組的導(dǎo)體反向切割勵(lì)磁磁場(chǎng))。
(4)交變電勢(shì)的產(chǎn)生:由于電樞繞組與主磁場(chǎng)之間的相對(duì)切割運(yùn)動(dòng),電樞繞組中將會(huì)感應(yīng)出大小和方向按周期性變化的三相對(duì)稱交變電勢(shì)。通過(guò)引出線,即可提供交流電源。
(5)感應(yīng)電勢(shì) 有效值:每相感應(yīng)電勢(shì)的有效值.
(6)感應(yīng)電勢(shì)頻率: 感應(yīng)電勢(shì)的頻率決定于同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速n 和極對(duì)數(shù)p。
(7)交變性與對(duì)稱性:由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)極性相間,使得感應(yīng)電勢(shì)的極性交變;由于電樞繞組的對(duì)稱性,保證了感應(yīng)電勢(shì)的三相對(duì)稱性。
(8)同步轉(zhuǎn)速 從供電品質(zhì)考慮,由眾多同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)構(gòu)成的交流電網(wǎng)的頻率應(yīng)該是一個(gè)不變的值,這就要求發(fā)電機(jī)的頻率應(yīng)該和電網(wǎng)的頻率一致。我國(guó)電網(wǎng)的頻率為50Hz 。
因大多數(shù)發(fā)電機(jī)與原動(dòng)機(jī)同軸聯(lián)動(dòng),火電廠都用高速汽輪機(jī)作原動(dòng)機(jī),所以汽輪發(fā)電機(jī)通常用高轉(zhuǎn)速的2極電機(jī),其轉(zhuǎn)速達(dá)3000轉(zhuǎn)/分(在電網(wǎng)頻率為60赫時(shí),為3600轉(zhuǎn)/分)。核電站多用4極電機(jī),轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/分(當(dāng)電網(wǎng)頻率為60赫時(shí),為1800轉(zhuǎn)/分)。為適應(yīng)高速、高功率要求,高速同步發(fā)電機(jī)在結(jié)構(gòu)上一是采用隱極式轉(zhuǎn)子,二是設(shè)置專門的冷卻系統(tǒng)。
①隱極式轉(zhuǎn)子:外表呈圓柱形,在圓柱表面開(kāi)槽以安放直流勵(lì)磁繞組,并用金屬槽楔固緊,使電機(jī)具有均勻的氣隙。由于高速旋轉(zhuǎn)時(shí)巨大的離心力,要求轉(zhuǎn)子有很高的機(jī)械強(qiáng)度。隱極式轉(zhuǎn)子一般由高強(qiáng)度合金鋼整塊鍛成,槽形一般為開(kāi)口形,以便安裝勵(lì)磁繞組。在每一個(gè)極距內(nèi)約有1/3部分不開(kāi)槽,形成大齒;其余部分的齒較窄,稱做小齒。大齒中心即為轉(zhuǎn)子磁極的中心。有時(shí)大齒也開(kāi)一些較小的通風(fēng)槽,但不嵌放繞組;有時(shí)還在嵌線槽底部銑出窄而淺的小槽作為通風(fēng)槽。隱極式轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)子本體軸向兩端還裝有金屬的護(hù)環(huán)和中心環(huán)。護(hù)環(huán)是由高強(qiáng)度合金制成的厚壁圓筒,用以保護(hù)勵(lì)磁繞組端部不至被巨大的離心力甩出;中心環(huán)用以防止繞組端部的軸向移動(dòng),并支撐護(hù)環(huán)。此外,為了把勵(lì)磁電流通入勵(lì)磁繞組,在電機(jī)軸上還裝有集電環(huán)和電刷。
②冷卻系統(tǒng):由于電機(jī)中能量損耗和電機(jī)的體積成正比,它的量級(jí)與電機(jī)線度量級(jí)的三次方成比例,而電機(jī)散熱面的量級(jí)只是電機(jī)線度量級(jí)的二次方。因此,當(dāng)電機(jī)尺寸增大時(shí)(受材料限制,增大電機(jī)容量就得加大其尺寸),電機(jī)每單位表面上需要散發(fā)的熱量就會(huì)增加,電機(jī)的溫升將會(huì)提高。在高速汽輪發(fā)電機(jī)中,離心力將使轉(zhuǎn)子表面和轉(zhuǎn)子中心孔表面產(chǎn)生巨大的切向應(yīng)力,轉(zhuǎn)子直徑越大,這種應(yīng)力也越大。因此,在鍛件材料允許的應(yīng)力極限范圍內(nèi),2極汽輪發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子本體直徑不能超過(guò)1250毫米。大型汽輪發(fā)電機(jī)要增大單機(jī)容量,只有靠增加轉(zhuǎn)子本體的長(zhǎng)度(即用細(xì)長(zhǎng)的轉(zhuǎn)子)和提高電磁負(fù)荷來(lái)解決。目前,轉(zhuǎn)子長(zhǎng)度可達(dá)8米,已接近極限。要繼續(xù)提高單機(jī)容量,只能是提高電機(jī)的電磁負(fù)荷。這使大型汽輪發(fā)電機(jī)的發(fā)熱和冷卻問(wèn)題變得特別突出。為此,已研制出多種冷卻系統(tǒng)。 對(duì)于50000千瓦以下的汽輪發(fā)電機(jī),多采用閉路空氣冷卻系統(tǒng),用電機(jī)內(nèi)的風(fēng)扇吹拂發(fā)熱部件降溫。對(duì)于容量為5~60萬(wàn)千瓦的發(fā)電機(jī),廣泛使用氫冷。氫氣(純度99%)的散熱性能比空氣好,用它來(lái)取代空氣不僅散熱效果好,而且可使電機(jī)的通風(fēng)摩擦損耗大為降低,從而能顯著提高發(fā)電機(jī)的效率。但是,采用氫冷必須有防爆和防漏措施,這使電機(jī)結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜,也增加了電極材料的消耗和成本。此外,還可采用液體介質(zhì)冷卻,例如水的相對(duì)冷卻能力為空氣的50倍,帶走同樣的熱量,所需水的流量比空氣小得多。因此,在線圈里采用一部分空心導(dǎo)線,導(dǎo)線中通水冷卻,就可以大大降低電機(jī)溫升,延緩絕緣老化,增長(zhǎng)電機(jī)壽命。1956年,英國(guó)首創(chuàng)第一臺(tái)12000千瓦定子線圈水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)。1958年,中國(guó)由浙江大學(xué)、上海電機(jī)廠首先研制成第一臺(tái)定、轉(zhuǎn)子線圈都采用水內(nèi)冷的 12000千瓦雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī),為這種冷卻方式奠定了基礎(chǔ)。世界一些國(guó)家在大容量電機(jī)中也廣泛采用水內(nèi)冷技術(shù),并制造出了幾十萬(wàn)到一百多萬(wàn)千瓦的巨型發(fā)電機(jī)。除了水冷外,液體冷卻介質(zhì)還可使用變壓器油,其相對(duì)導(dǎo)熱能力約為水的40%,絕緣性能好,可將發(fā)電機(jī)額定電壓提高到幾萬(wàn)伏,從而節(jié)約了升壓變壓器的投資。近年來(lái),還在研究用氟利昂作為冷卻介質(zhì)的蒸發(fā)冷卻技術(shù)。氟利昂絕緣好,很容易氣化,利用其氣化潛熱來(lái)冷卻電機(jī),是一種有意義的探索方向。
同步發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)按其轉(zhuǎn)速分為高速和低(中)速兩種。
前者多用于火電廠和核電站;后者多與低速水輪機(jī)或柴油機(jī)聯(lián)動(dòng)。在結(jié)構(gòu)上,高速同步發(fā)電機(jī)多用隱極式轉(zhuǎn)子,低(中)速同步發(fā)電機(jī)多用凸極式轉(zhuǎn)子 。
低速同步發(fā)電機(jī)
多數(shù)由較低速度的水輪機(jī)或柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)。電機(jī)磁極數(shù)由4極到60極,甚至更多。對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速為1500~100轉(zhuǎn)/分及以下。由于轉(zhuǎn)速較低,一般都采用對(duì)材料和制造工藝要求較低的凸極式轉(zhuǎn)子。
凸極式轉(zhuǎn)子的每個(gè)磁極常由1~2毫米厚的鋼板疊成,用鉚釘裝成整體,磁極上套有勵(lì)磁繞組(圖4)。
勵(lì)磁繞組通常用扁銅線繞制而成。磁極的極靴上還常裝有阻尼繞組。它是一個(gè)由極靴阻尼槽中的裸銅條和焊在兩端的銅環(huán)形成的一個(gè)短接回路。磁極固定在轉(zhuǎn)子磁軛上,磁軛由鑄鋼鑄成。凸極式轉(zhuǎn)子可分為臥式和立式兩類。大多數(shù)同步電動(dòng)機(jī)、同步調(diào)相機(jī)和內(nèi)燃機(jī)或沖擊式水輪機(jī)拖動(dòng)的發(fā)電機(jī),都采用臥式結(jié)構(gòu);低速、大容量水輪發(fā)電機(jī)則采用立式結(jié)構(gòu)。
臥式同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子主要由主磁極、磁軛、勵(lì)磁繞組、集電環(huán)和轉(zhuǎn)軸等組成。其定子結(jié)構(gòu)與異步電機(jī)相似。立式結(jié)構(gòu)必須用推力軸承承擔(dān)機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重力和水向下的壓力。大容量水輪發(fā)電機(jī)中,此力可高達(dá)四、五十兆牛(約相當(dāng)于四、五千噸物體的重力),所以這種推力軸承的結(jié)構(gòu)復(fù)雜,加工工藝和安裝要求都很高。按照推力軸承的安放位置,立式水輪發(fā)電機(jī)分為懸吊式和傘式兩種。懸吊式的推力軸承放在上機(jī)架的上部或中部,在轉(zhuǎn)速較高、轉(zhuǎn)子直徑與鐵心長(zhǎng)度的比值較小時(shí),機(jī)械上運(yùn)行較穩(wěn)定。傘式的推力軸承放在轉(zhuǎn)子下部的下機(jī)架上或水輪機(jī)頂蓋上。負(fù)重機(jī)架是尺寸較小的下機(jī)架,可節(jié)約大量鋼材,并能降低從機(jī)座基礎(chǔ)算起的發(fā)電機(jī)和廠房高度。
同步發(fā)電機(jī)的并聯(lián)運(yùn)行同步發(fā)電機(jī)絕大多數(shù)是并聯(lián)運(yùn)行,并網(wǎng)發(fā)電的。各并聯(lián)運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)必須頻率、電壓的大小和相位都保持一致。否則,并聯(lián)合閘的瞬間,各發(fā)電機(jī)之間會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部環(huán)流,引起擾動(dòng),嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)拱l(fā)電機(jī)遭受破壞。但是,兩臺(tái)發(fā)電機(jī)在投入并聯(lián)運(yùn)行以前,一般說(shuō)來(lái)它們的頻率與電壓的大小和相位是不會(huì)完全相同的。為了使同步發(fā)電機(jī)能投入并聯(lián)運(yùn)行,首先必須有一個(gè)同步并列的過(guò)程。同步并列的方法可分為準(zhǔn)同步和自同步兩種。同步發(fā)電機(jī)在投入并聯(lián)運(yùn)行以后,各機(jī)負(fù)載的分配決定于發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速特性。通過(guò)調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)的調(diào)速器,改變發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速特性,即可改變各發(fā)電機(jī)的負(fù)載分配,控制各發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率。而通過(guò)調(diào)節(jié)各發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流,可以改變各發(fā)電機(jī)無(wú)功功率分配和調(diào)節(jié)電網(wǎng)的電壓。
發(fā)電機(jī)過(guò)熱
(1)發(fā)電機(jī)沒(méi)有按規(guī)定的技術(shù)條件運(yùn)行,如定子電壓過(guò)高,鐵損增大;負(fù)荷電流過(guò)大,定子繞組銅損增大;頻率過(guò)低,使冷卻風(fēng)扇轉(zhuǎn)速變慢,影響發(fā)電機(jī)散熱;功率因數(shù)太低,使轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流增大,造成轉(zhuǎn)子發(fā)熱。應(yīng)檢查監(jiān)視儀表的指示是否正常。如不正常,要進(jìn)行必要的調(diào)節(jié)和處理,使發(fā)電機(jī)按照規(guī)定的技術(shù)條件運(yùn)行。
(2)發(fā)電機(jī)的三相負(fù)荷電流不平衡,過(guò)載的一相繞組會(huì)過(guò)熱;若三相電流之差超過(guò)額定電流的10%,即屬于嚴(yán)重三相電流不平衡,三相電流不平衡會(huì)產(chǎn)生負(fù)序磁場(chǎng),從而增加損耗,引起磁極繞組及套箍等部件發(fā)熱。應(yīng)調(diào)整三相負(fù)荷,使各相電流盡量保持平衡。
(3)風(fēng)道被積塵堵塞,通風(fēng)不良,造成發(fā)電機(jī)散熱困難。應(yīng)清除風(fēng)道積塵、油垢、使風(fēng)道暢通無(wú)阻。
(4)進(jìn)風(fēng)溫度過(guò)高或進(jìn)水溫度過(guò)高,冷卻器有堵塞現(xiàn)象。應(yīng)降低進(jìn)風(fēng)或進(jìn)水溫度清除冷卻器內(nèi)的堵塞物。在故障未排除前,應(yīng)限制發(fā)電機(jī)負(fù)荷,以降低發(fā)電機(jī)溫度。
(5)軸承加潤(rùn)滑脂過(guò)多或過(guò)少,應(yīng)按規(guī)定加潤(rùn)滑脂,通常為軸承室的1/2~1/3(轉(zhuǎn)速低的取上限,轉(zhuǎn)速高的取下限),并以不超過(guò)軸承室的70%為宜。
(6)軸承磨損。若磨損不嚴(yán)重,使軸承局部過(guò)熱;若磨損嚴(yán)重,有可能使定子和轉(zhuǎn)子摩擦,造成定子和轉(zhuǎn)子避部過(guò)熱。應(yīng)檢查軸承有無(wú)噪音,若發(fā)現(xiàn)定子和轉(zhuǎn)子摩擦,應(yīng)立即停機(jī)進(jìn)行檢修或更換軸承。
(7)定子鐵芯絕緣損壞,引起片間短路,造成鐵芯局部的渦流損失增加而發(fā)熱,嚴(yán)重時(shí)會(huì)使定子繞組損壞。應(yīng)立即停機(jī)進(jìn)行檢修。
(8)定子繞組的并聯(lián)導(dǎo)線斷裂,使其他導(dǎo)線的電流增大而發(fā)熱。應(yīng)立即停機(jī)進(jìn)行檢修 。
發(fā)電機(jī)中性線對(duì)地有異常電壓
(1)正常情況下,由于高次諧波影響或制造工藝等原因造成各磁極下的氣隙不均、磁勢(shì)不等而出現(xiàn)的很低電壓,若電壓在一至數(shù)伏,不會(huì)有危險(xiǎn),不必處理。
(2)發(fā)電機(jī)繞組有短路或?qū)Φ亟^緣不良,導(dǎo)致電設(shè)備及發(fā)電機(jī)性能變壞,容易發(fā)熱,應(yīng)及時(shí)檢修,以免事故擴(kuò)大。
(3)空載時(shí)中性線對(duì)地?zé)o電壓,而有負(fù)荷時(shí)出現(xiàn)電壓,是由于三相不平衡引起的,應(yīng)調(diào)整三相負(fù)荷使其基本平衡。
電流過(guò)大
(1)負(fù)荷過(guò)大,應(yīng)減輕負(fù)荷
(2)輸電線路發(fā)生相間短路或接地故障,應(yīng)對(duì)線路進(jìn)行檢修,故障排除后即可恢復(fù)正常。
電壓過(guò)高
(1)與電網(wǎng)并列的發(fā)電機(jī)電網(wǎng)電壓過(guò)高,應(yīng)降低并列的發(fā)電機(jī)的電壓。
(2)勵(lì)磁裝置的故障引起過(guò)勵(lì)磁,應(yīng)及時(shí)檢修勵(lì)磁裝置。
功率不足
由于勵(lì)磁裝置電壓源復(fù)勵(lì)補(bǔ)償不足,不能提供電樞反應(yīng)所需的勵(lì)磁電流,使發(fā)電機(jī)端電壓低于電網(wǎng)電壓,送不出額定無(wú)功功率,應(yīng)采取下列措施:
(1)在發(fā)電機(jī)與勵(lì)磁電抗器之間接入一臺(tái)三相調(diào)壓器,以提高發(fā)電機(jī)端電壓,使勵(lì)磁裝置的磁勢(shì)逐漸增大。
(2)改變勵(lì)磁裝置電壓磁通勢(shì)與發(fā)電機(jī)端電壓的相位,使合成總磁通勢(shì)增大,可在電抗器每相繞組兩端并聯(lián)數(shù)千歐、10W的電阻。
(3)減小變阻器的阻值,使發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流增大。
定子繞組絕緣擊穿、短路
(1)定子繞組受潮。對(duì)于長(zhǎng)期停用或經(jīng)較長(zhǎng)時(shí)間檢修的發(fā)電機(jī)、投入運(yùn)行前應(yīng)測(cè)量絕緣電阻,不合格者不準(zhǔn)投入運(yùn)行。受潮發(fā)電機(jī)要進(jìn)行烘干處理。
(2)繞組本身缺陷或檢修工藝不當(dāng),造成繞組絕緣擊穿或機(jī)械損傷。應(yīng)按規(guī)定的絕緣等級(jí)選擇絕緣材料,嵌裝繞組及浸漆干燥等要嚴(yán)格按工藝要求進(jìn)行。
(3)繞組過(guò)熱。絕緣過(guò)熱后會(huì)使絕緣性能降低,有時(shí)在高溫下會(huì)很快造成絕緣擊穿。應(yīng)加強(qiáng)日常的巡視檢查,防止發(fā)電機(jī)各部分發(fā)生過(guò)熱而損壞繞組絕緣 。
(4)絕緣老化。一般發(fā)電機(jī)運(yùn)行15~20年以上,其繞組絕緣老化,電氣性能變化,甚至使絕緣擊穿。要做好發(fā)電機(jī)的檢修及預(yù)防性試驗(yàn),若發(fā)現(xiàn)絕緣不合格,應(yīng)及時(shí)更換有缺陷的繞組絕緣或更換繞組,以延長(zhǎng)發(fā)電機(jī)的使用壽命。
(5)發(fā)電機(jī)內(nèi)部進(jìn)入金屬異物,在檢修發(fā)電機(jī)后切勿將金屬物件、零件或工具遺落到定子膛中;綁緊轉(zhuǎn)子的綁扎線、緊固端部零件,以不致發(fā)生由于離心力作用而松脫。
(6)過(guò)大電壓擊穿:1)線路遭受雷擊,而防雷保護(hù)不完善。應(yīng)完善防雷保護(hù)設(shè)施。2)誤操作,如在空載時(shí),將發(fā)電機(jī)電壓升得過(guò)高。應(yīng)嚴(yán)格按操作規(guī)程對(duì)發(fā)電機(jī)進(jìn)行升壓,防止誤操作。3)發(fā)電機(jī)內(nèi)部過(guò)電壓,包括操作過(guò)電壓、弧光接地過(guò)電壓和諧振過(guò)電壓等,應(yīng)加強(qiáng)繞組絕緣預(yù)防性試驗(yàn),及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除定子繞組絕緣中存在的缺陷。
定子鐵芯松弛
由于制造裝配不當(dāng),鐵芯沒(méi)有緊固好。如果是整個(gè)鐵芯松弛,對(duì)于小型發(fā)電機(jī),可用兩塊小于定子繞組端部?jī)?nèi)徑的鐵板,穿上雙頭螺栓,收緊鐵芯。待恢復(fù)原形后,再將鐵芯原來(lái)夾緊螺栓緊因。如果局部性鐵芯松弛,可先在松弛片間涂刷硅鋼片漆,再在松弛部分打入硬質(zhì)絕緣材料即可 。
鐵芯片間短路
(1)鐵芯疊片松弛,當(dāng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)鐵芯產(chǎn)生振動(dòng)而損壞絕緣;鐵芯片個(gè)別地方絕緣受損傷或鐵芯局部過(guò)熱,使絕緣老化,就按原計(jì)劃條中的方法進(jìn)行處理。
(2)鐵芯片邊緣有毛刺或檢修時(shí)受機(jī)械損傷。應(yīng)用細(xì)銼刀除去毛刺,修整損傷處,清潔表面,再涂上一層硅鋼片漆。
(3)有焊錫或銅粒短接鐵芯,應(yīng)刮除或鑿除金屬熔接焊點(diǎn),處理好表面。
(4)繞組發(fā)生弧光短路,也可能造成鐵芯短路,應(yīng)將燒損部分用鑿子清除后,處理好表面。
發(fā)電機(jī)失去剩磁,起動(dòng)時(shí)不能發(fā)電
(1)停機(jī)后經(jīng)常失去剩磁,是由于勵(lì)磁機(jī)磁極所用的材料接近軟鋼,剩磁較少。當(dāng)停機(jī)后勵(lì)磁繞組沒(méi)有電流時(shí)磁場(chǎng)就消失,應(yīng)備有蓄電池,在發(fā)電前先進(jìn)行充磁。
(2)發(fā)電機(jī)的磁極失去磁性,應(yīng)在繞組中通入比額定電流大的直流電流(時(shí)間很短)進(jìn)行充磁,即能恢復(fù)足夠的剩磁。
自動(dòng)勵(lì)磁裝置的勵(lì)磁電抗器溫度過(guò)高
(1)電抗器線圈局部短路,應(yīng)檢修電抗器。
(2)電抗器磁路的氣隙過(guò)大,應(yīng)調(diào)整磁路氣隙。
發(fā)電機(jī)起動(dòng)后,電壓升不起來(lái)
(1)勵(lì)磁回路斷線,使電壓升不起來(lái)。應(yīng)檢查勵(lì)磁回路有無(wú)斷線,接觸是否良好。
(2)剩磁消失,如果勵(lì)磁機(jī)電壓表無(wú)指示說(shuō)明剩磁消失,應(yīng)對(duì)勵(lì)磁機(jī)充磁。
(3)勵(lì)磁機(jī)的磁場(chǎng)線圈極性接反,應(yīng)將它的正、負(fù)連接線對(duì)換。
(4)在發(fā)電機(jī)檢修中做某些試驗(yàn)時(shí)誤把磁場(chǎng)線圈通以反向直流電,導(dǎo)致剩磁消失或反向,應(yīng)重新進(jìn)行充磁 。
發(fā)電機(jī)振蕩失步
正常情況下,發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率是和負(fù)荷功率相平衡的。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路故障或發(fā)電機(jī)大幅度甩負(fù)荷時(shí),發(fā)電機(jī)的功率就與用戶的負(fù)荷不相平衡。要想調(diào)整負(fù)荷使其平衡,由于轉(zhuǎn)子慣性和調(diào)速器延時(shí)需要一個(gè)過(guò)程,在此期間,發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行將被破壞,使發(fā)電機(jī)產(chǎn)生振蕩。如果事故嚴(yán)重,甚至?xí)拱l(fā)電機(jī)與系統(tǒng)失去同步。發(fā)電機(jī)振蕩失步時(shí),值班人員應(yīng)通過(guò)增加勵(lì)磁電流來(lái)創(chuàng)造恢復(fù)同步的條件;也可適當(dāng)調(diào)整該機(jī)的負(fù)荷,以幫助恢復(fù)同步。
發(fā)電機(jī)振動(dòng)
(1)轉(zhuǎn)子不圓或平衡未調(diào)整好,應(yīng)嚴(yán)格制造和安裝質(zhì)量或重新調(diào)整轉(zhuǎn)子的平衡。
(2)轉(zhuǎn)軸彎曲,可采用研磨法、加熱法及錘擊法等校正轉(zhuǎn)軸。
(3)聯(lián)軸節(jié)連接不正,應(yīng)重新高速聯(lián)軸節(jié)配合螺栓的夾緊力,必要時(shí)聯(lián)軸節(jié)端面需重新加工。
(4)結(jié)構(gòu)部件共振,可通過(guò)改變結(jié)構(gòu)部件的支持方法來(lái)改變它固有的頻率。
(5)勵(lì)磁繞組層間短路,應(yīng)檢修勵(lì)磁繞組,并進(jìn)行絕緣處理。
(6)供油量或油壓不足,應(yīng)加大噴嘴直徑升高油壓;加大供油口減小間隙。
(7)供油量過(guò)大或油壓過(guò)高,就減小噴嘴直徑,降低油壓,提高面積壓力,增大間隙。
(8)定子鐵芯裝配松動(dòng),應(yīng)重新裝壓鐵芯。
(9)軸承密封過(guò)緊,使轉(zhuǎn)軸局部過(guò)熱、彎曲。應(yīng)檢查和調(diào)整軸承密封,使其與軸有適當(dāng)配合間隙。
(10)發(fā)電機(jī)通風(fēng)系統(tǒng)不對(duì)稱,應(yīng)注意定子鐵芯兩端擋風(fēng)板及轉(zhuǎn)子支架擋風(fēng)板結(jié)構(gòu)布置和尺寸的選擇,使風(fēng)路系統(tǒng)對(duì)稱,增強(qiáng)蓋板、擋風(fēng)板的剛度并緊固牢靠。
將已加勵(lì)磁的待投運(yùn)發(fā)電機(jī)通過(guò)調(diào)節(jié)其原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和改變?cè)摪l(fā)電機(jī)的勵(lì)磁,使其和運(yùn)行中的發(fā)電機(jī)的頻率差不超過(guò)0.1~0.5%。在兩機(jī)電壓相位差不超過(guò)10°的瞬間進(jìn)行合閘并聯(lián),兩者即可自動(dòng)牽入同步運(yùn)行。準(zhǔn)同步并列的操作可以手動(dòng),也可以借自動(dòng)裝置完成。
同步發(fā)電機(jī)的外特性一般指在內(nèi)電勢(shì)不變的情況下,負(fù)載電流變化時(shí),發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓變化的曲線,主要是測(cè)試發(fā)電機(jī)的縱軸同步電抗,也就是發(fā)電機(jī)的內(nèi)阻抗,是同步發(fā)電機(jī)帶負(fù)載能力的重要指標(biāo)。但同步發(fā)電機(jī)多采用可控硅快速勵(lì)磁和阻尼繞組,其縱軸同步電抗多為暫態(tài)值,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于穩(wěn)態(tài)值。此外由于勵(lì)磁系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用,外特性是可以人工制造出來(lái),可以是正的或負(fù)的,正的外特性就是機(jī)端電壓隨負(fù)載電流增長(zhǎng)而降低,負(fù)的就是機(jī)端電壓隨負(fù)載電流增長(zhǎng)而提高,一般勵(lì)磁系統(tǒng)都可以在正負(fù)15%的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。
絕緣配合:電氣一次系統(tǒng)的電壓防護(hù)水平,在發(fā)生雷擊、操作過(guò)電壓的情況下,常規(guī)的變壓器、發(fā)電機(jī)、線路的絕緣水平是不足以對(duì)抗的,需要避雷器、電容等的元件進(jìn)行保護(hù),避雷器動(dòng)作值、動(dòng)作時(shí)延和主設(shè)備的元件絕緣耐壓能力尤其是沖擊耐壓能力之間的配合,就稱為絕緣配合,要求是避雷器必須趕在主設(shè)備絕緣破壞之前動(dòng)作,在有多個(gè)絕緣水平不等的元件時(shí),還必須為不同的元件配備不同的絕緣保護(hù)元件,這些保護(hù)元件的配合也是個(gè)大問(wèn)題 。
把待投入并聯(lián)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)到接近電網(wǎng)的同步轉(zhuǎn)速,在未加勵(lì)磁的條件下就合閘并聯(lián),然后再加入勵(lì)磁,依靠發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)之間出現(xiàn)的環(huán)流及相應(yīng)產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩把發(fā)電機(jī)迅速牽入同步。采用自同步并列時(shí),由于減少了調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、電壓和選擇合閘瞬間所需的時(shí)間,所以并列的過(guò)程較快,特別適宜于電力系統(tǒng)事故情況下機(jī)組的緊急投入。但是此法在并列合閘瞬間的電流沖擊比較大,會(huì)使電網(wǎng)電壓短時(shí)下降,電機(jī)繞組端部承受較大的電磁力。
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永磁同步發(fā)電機(jī)及仿真介紹
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同步發(fā)電機(jī)試驗(yàn)報(bào)告 工程名稱: 裝置地點(diǎn): 試驗(yàn)日期: 年 月 日 設(shè)備編號(hào): 溫 度: ℃ 濕 度: % RH 委托單位: 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn): GB50150—2006 一、銘牌數(shù)據(jù): 型號(hào) 定子電壓 V 勵(lì)磁電壓 V COS 廠號(hào) 定子電流 A 勵(lì)磁電流 A 制造廠 功率 KW 接 法 轉(zhuǎn) 速 r/min 出廠日期 年 月 二、絕緣電阻和吸收比:?jiǎn)挝唬?MΩ 使用兆歐表 型號(hào): 編號(hào): 名稱 定子繞組 轉(zhuǎn)子繞組 軸承座 勵(lì)磁回路 端子號(hào) U-VW V-UW W-UV U-地 V-地 W-地 R15 R60 吸收比 三、直流電阻: 單位: Ω 使用儀器: 型號(hào): 編號(hào): 定子繞組 U1U2 V1V2 W1W2 轉(zhuǎn)子繞組 滅磁電阻 四、轉(zhuǎn)子交流阻抗和損耗測(cè)量: 使用儀器: 名稱 膛外靜態(tài)下 膛內(nèi)靜態(tài)下 超速前額定轉(zhuǎn)速下 超速后額定轉(zhuǎn)速下 交流電壓( V) 交流電流( A) 交流功率(
中文名稱 同步發(fā)電機(jī)功[率]角英文名稱 powerangleofsynchronousgenerator
中文名稱:;英文名稱:powerangleofsynchronousgenerator;定義1:(1)在時(shí)間意義上,為同步發(fā)電機(jī)電勢(shì)相量圖上空載電勢(shì)與端電...2100433B
TYX型小型三相同步發(fā)電機(jī)適用于由3000r/min柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的相復(fù)勵(lì)勵(lì)磁小型同步發(fā)電機(jī)。
具體型號(hào):
TYX-8三相同步發(fā)電機(jī)
TYX-12三相同步發(fā)電機(jī)
TYX-15三相同步發(fā)電機(jī)
TYX-18三相同步發(fā)電機(jī)
同步發(fā)電機(jī)的特性同步發(fā)電機(jī)的外特性一般指在內(nèi)電勢(shì)不變的情況下,負(fù)載電流變化時(shí),發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓變化的曲線,主要是測(cè)試發(fā)電機(jī)的縱軸同步電抗,也就是發(fā)電機(jī)的內(nèi)阻抗,是同步發(fā)電機(jī)帶負(fù)載能力的重要指標(biāo)。其縱軸同步電抗多為暫態(tài)值,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于穩(wěn)態(tài)值。此外由于勵(lì)磁系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用,外特性是可以人工制造出來(lái),可以是正的或負(fù)的,正的外特性就是機(jī)端電壓隨負(fù)載電流增長(zhǎng)而降低,負(fù)的就是機(jī)端電壓隨負(fù)載電流增長(zhǎng)而提高,一般勵(lì)磁系統(tǒng)都可以在正負(fù)15%的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。 絕緣配合:電氣一次系統(tǒng)的電壓防護(hù)水平,在發(fā)生雷擊、操作過(guò)電壓的情況下,常規(guī)的變壓器、發(fā)電機(jī)、線路的絕緣水平是不足以對(duì)抗的,需要避雷器、電容等的元件進(jìn)行保護(hù),避雷器動(dòng)作值、動(dòng)作時(shí)延和主設(shè)備的元件絕緣耐壓能力尤其是沖擊耐壓能力之間的配合,就稱為絕緣配合,要求是避雷器必須趕在主設(shè)備絕緣破壞之前動(dòng)作,在有多個(gè)絕緣水平不等的元件時(shí),還必須為不同的元件配備不同的絕緣保護(hù)元件,這些保護(hù)元件的配合也是個(gè)大問(wèn)題。