发电机运行原理及特性.ppt
同步发电机的基本结构,交流发电机的基本结构形式分为旋转电枢式和旋转磁场式。旋转电枢绕组发出的电能一般采用电刷和滑环来引接，所以不易引接出大电流，并容易产生火花及磨损。只适用于小容量、低电压交流发电机。一般交流发电机采用旋转磁场式结构。发电机的磁极结构可分为凸极式和隐极式。隐极式转子为圆柱形，与定子间气隙是均匀的，无明显磁极。凸极式转子有明显的磁极，南、北极相间排列，气隙不均匀，极弧低下气隙小，极间部分气隙大。转子直径受到离心力的影响，有一定限制。隐极发电机适用于高速结构；为了增加容量，只能增加转子的长度。凸极发电机适用于中、低转速结构。,福州利莱森玛凸极同步发电机,主定子和转子,永磁发电机转子和永磁体定子,电磁场概念,电荷：物质的固有属性之一。电量守恒定律：电荷在转移前后，其总电量不变。电场：电荷周围空间存在的一种特殊物质。磁场：电流周围空间存在的一种特殊物质。电场与磁场共同存在。变化的电场可以产生磁场；变化的磁场可以产生电场。电磁感应定律：当穿过任何闭合回路所界定面积中的磁通量发生变化时，在回路中产生的感应电动势等于该磁通量对时间的变化率的负值：e=dF/dt(V),同步发电机工作原理,利用磁场与导体之间的相对运动而使导体感应产生电动势发出电能。在定子铁心的槽内放置导线，导线按一定规律联成绕组；转子上装有磁极和激磁绕组。当激磁绕组通以直流电流后，电机内就会产生磁场。转动转子，则磁场与定子导线之间有相对运动，就会在定子导线中感应出交流电势。交流电势的频率 f 取决于电机极对数 p 和转子转速 n。f=p n/60(Hz),同步发电机的基本结构,同步电机的磁路,对磁路的要求：气隙磁密的分布要尽量接近正弦波；励磁绕组通入励磁电流后，能够产生足够数量的气隙磁密主磁通：经过气隙并与定子电枢绕组相链的磁通。漏磁通：凡不与定子绕组相链，只与转子绕组相链的磁通。只有主磁通与定子绕组 间有相对运动，才能在定子绕组中感应电势。,同步电机的磁路,当凸极电机的极靴和定子间有等气隙，则气隙磁密分布在极间均匀；而在磁极两边不均匀；与正弦波形相差甚远。改善气隙磁密分布波形，将凸极电机做成不均匀气隙。磁极极靴两端的气隙比中间大，磁阻大，磁力线疏。所以，气隙各处磁密大小不同当满足要求：极弧系数P=0.680.72气隙比值max/min=1.31.8气隙分布接近正弦波形状,自 励(系列4),励磁机转子(电枢),励磁机磁场(定子),主 机 定 子,主机磁场(转子),机械旋转动力输入,旋转二极管,A.V.R.,输出,检测,电力,电力输出,永 磁 机 励 磁(系列3),励磁机转子(电枢),励磁机磁场(定子),主机定子,主机磁场(转子),机械旋转动力输入,旋转二极管,输出,检测,电力输出,参考值设定,A.V.R.,永磁机磁场(转子),永磁机 定子,自励AVR控制系统,稳态电压调整率+/-1%,稳态电压调整调整率+/-5%,变压器励磁控制系统,辅助绕组励磁的AVR控制系统,稳态电压调整率+/-1%,永磁机励磁的AVR控制系统,主要特点,极小的调整率,并联运行,可装功率因数控制器,3倍短路电流,过压保护,过磁保护,主要特点,负载减荷,低无线电干扰,永恒磁励,频繁启动,波形畸变免疫,3 相感应,稳态电压调整率+/-0.5%RMS,电压感应,发电机的不对称运行,电机参数对不对称运行的影响发电机的不对称运行使端电压出现负序和零序分量。其大小与不对称电流大小有关，与发电机的负序阻抗和零序阻抗有关。增加阻尼绕组可以减小负序磁通，提高端电压对称程度不对称运行对电机的影响同步发电机带不对称负载时，定子绕组会产生飞转的旋转磁场，在转子本体和转子绕组产生感应电势、电流和损耗；使励磁绕组散热困难。负序磁场对电机转子产生热破坏作用。定子的稳态不对称电流可以比定子额定电流小，对定子温升影响不大。但可以烧损转子。发电机的瞬态短路电流冲击可能是额定电流的十倍。冲击电流产生的机械力可以损坏电枢绕组。,短路时绕组的温升,考虑承受短路电流的原因是发电机有可能在断路器分断故障之前已经被损坏；短路电流可以使发电机定子线圈快速过热；例如：不平衡线地（LN）短路，短路电流是额定电流的7.5倍，假定定子初始温度大约为155C；不到5秒钟，定子温度可以升至300C在该温度条件下定子线圈将烧损。不平衡线线（LL）短路，定子线圈温度升至300C的时间要长几秒；而三相平衡短路需要的时间更长。,同步发电机的短路特性I,流过发电机的故障电流取决于发电机的电抗，励磁系统和发电机与故障点之间网络的电抗。远离发电机发生的故障电流大于线路额定电流，促使线路保护装置动作。而靠近发电机端子的故障电流对于供电网络来说，与额定电流等级相同，所以取决于发电机电抗和励磁系统。,同步发电机的短路特性II,自励和它励发电机的短路故障响应是不同的；当发电机输出端短路时，其磁场随之崩溃；所以自励发电机称之为“崩溃磁场”发电机。而它励发电机的励磁是由永磁发电机提供的，所以当发电机短路时，其励磁电流可以维持流动。一般情况下，当三相同时短路时，无论自励还是它励发电机，其初始短路电流大约是发电机额定电流的810倍，而且与发电机的超瞬态电抗成反比；在头几个周期（A）内，自励和它励发电机的响应相同，随着磁场能量的消耗，具有相同的短路电流衰减曲线；而经过几个周期（B）后，自励发电机将持续跟随短路电流衰减曲线直至电流趋近于零。,同步发电机的短路特性III,对于自励发电机，当短路电流超过曲线拐点时，电压和电流将会”崩溃“，直至衰减到零。由于它励发电机的磁场不是取自发电机输出电压，而来源于其他电源，所以能够承受34倍额定电流的短路电流。现在电机设计采用性能更好的绝缘材料和电压调整器；其结果是使单位材料的输出功率增加，发电机具有相对高的电抗；其故障电流等级相对于发电机额定电流减小了。低等级故障电流就必须使用严格的保护装置。,产 品 型 号 说 明,LSG53P6,LSG：产品代号,5：机器型式,3.型号,P.永磁励磁系统,6.绕组号,(6:50Hz 400V/8:60Hz 380V),主 要 特 点,高质量无刷结构低电抗2/3绕组节距多种电压12 个接线头可重接非常适合于非线性负载高效率控制系统的可选择附件范围广浸渍手段使发电机可在恶劣环境下运行,
