步发电机的基本知识及结构.ppt

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1、第5章 同步发电机的基本知识及结构,同步发电机的基本工作原理 大型同步发电机的结构 大型同步发电机的基本系统,火力发电厂的基本生产过程,压水堆核电站工作原理,地热能发电原理,水力发电的基本过程,潮汐能发电,一、同步发电机的基本工作原理同步发电机的基本结构部件有定子铁芯、定子三相对称绕组、转子铁芯和励磁绕组。励磁绕组中通以直流电流励磁，产生恒定的磁场。当原动机拖动转子以转速n旋转时，定子绕组导体将切割磁力线，在定子绕组中将感应出交变电动势。,5.1 同步发电机的基本工作原理,当导体经过一对磁极，导体中的感应电动势就变化了一个周波，若转子极对数为P，转子旋转一周，导体感应电动势就变化了P个周波，设

2、转子转速为 n，则感应电动势的频率为：f=pn/60。,一、同步发电机的基本工作原理,同时，当三相对称绕组接有三相对称负载时，绕组中会有三相对称电流流通，形成磁场，其合成磁动势是一个幅值恒定的旋转磁动势，且转速决定于电流的频率和磁极对数，即转速n1=60f1/p;显然，转子的转速与气隙磁场的旋转速度相等，所以称之为同步电机。,一、同步发电机的基本工作原理,用途：同步电机主要作为发电机；作为电动机一般用在恒速的低速大功率机械中；亦可作同步补偿机，专门用来吸收和输送无功功率。,一、同步发电机的基本工作原理,同步电机的运行状态,发电机把机械能转换为电能,电动机把电能转换为机械能,补偿机没有有功功率的

3、转换，只发出 或吸收无功功率,同步电机运行状态，主要取决于定子合成磁动势与转子磁动势之间的夹角。,一、同步发电机的基本工作原理,按原动机的类型不同分：汽轮发电机、水轮发电机等。按转子结构不同分：凸极式和隐极式。按安装方式不同分：卧式和立式。按冷却介质不同分：空气冷却、氢气冷却、水冷却。,二、同步发电机的类型,1、型号 例如：QFSN-200-2，TS-900/135-562、额定值额定功率PN（MW）指额定运行时电机的输出功率额定电压UN（kV）指额定运行时定子的线电压额定电流IN（A）指额定运行时定子的线电流,三、同步发电机的铭牌,额定功率因数指额定运行时电机的功率因数 额定频率fN（Hz）

4、指额定运行时电枢的频率额定转速nN（r/min）指额定运行时电机的转速，即为同步转速3、额定值之间的关系：,三、同步发电机的铭牌,5.2 大型同步发电机的结构,同步发电机的定子主要由定子铁芯、定子绕组、机座、端盖、轴承等部件组成。发电机的机座与端盖也称为电机外部壳体，起着固定电机、保护内部构件以及支撑定子绕组和铁芯的作用。定子铁芯是电机的主要部件，它起着构成主磁路和固定定子绕组的重要作用。定子绕组又称电枢绕组，是发电机进行能量 转换的心脏部位。,一、发电机的定子,一、发电机的定子,一、发电机的定子,一、发电机的定子,一、发电机的定子,发电机转子的作用是传递原动机供给的机械转矩，支撑旋转的励磁线

5、圈，形成良好的磁通路径和转子散热通道。发电机转子：转子铁芯、励磁绕组、护环、中心环和阻尼绕组等组成。转子铁芯分为隐极式和凸极式。隐极式：气隙均匀，适于高速旋转，与汽轮机组合；凸极式：气隙不均匀，旋转时阻力大，转速低，与水轮机组合；,二、发电机的转子,隐极式同步电机的转子,隐极式同步电机的转子,隐极式同步电机的转子,隐极式同步电机的转子,凸极式同步电机的转子,卧式凸极同步电机转子的典型结构,凸极式同步电机的转子,凸极式同步电机的转子,三峡电站,三峡70万机组左岸发电机由Alstom/ABB和VGS联合体供货，右岸实现国产。采用推力轴承置于下机架的三导轴承半伞式结构，由转子、定子、上机架、下机架、

6、推力轴承、导轴承、空气冷却器和永磁机等部分组成。额定容量777.8MVA/700MW，最大容量840MVA，额定电压20kV，额定电流22453A，额定转速75rpm，推力轴承总负荷5520吨，采用定子绕组水冷、转子空冷的冷却方式，发电机总重量达3443吨，是世界最大的水轮发电机。一台机组1小时发电量约为55万度，足够10万户家庭用一天。,三峡电站,发电机定子机座外径达21.4米，在工厂制造完成后，分数瓣运至工地，吊入机坑焊接拼装。,三峡电站,发电机转子是水轮机组中，整体吊装重量最重的部件，直径18米，重量超过1800吨，安装间隙只有3厘米。,三、同步发电机的冷却方式,空气冷水氢氢：定子绕组水

7、内冷，转子绕组氢内冷，铁芯氢冷却双水内冷：定子绕组、转子绕组水内冷，铁芯空气冷却超导发电机,励磁系统是指为同步发电机提供可调励磁电流所需设备组成的系统。大型发电机励磁方式分为：它励励磁系统：由一台与发电机同轴的交流发电机产生交流电，经整流变成直流电，给发电机转子励磁。又分为静止半导体励磁系统和旋转半导体励磁系统。自并励励磁系统：将来自发电机机端的交流电经变压器降压，再整流变成直流电，作为发电机转子的励磁。,5.3 大型同步电机的基本系统,静止半导体励磁系统,旋转半导体励磁系统,自并励励磁系统,自并励励磁系统目前广泛应用于汽轮发电机、水轮发电机中，它具有以下优点：优良的动态控制特性，灵活、快速、可靠；良好的传输特性；简化机组轴系，轴短，运行维护简单；能方便地与不同类型和容量的发电机配用；损耗小。,5.3 大型同步电机的基本系统,二、300 MW水氢氢机组水系统简介,三、300 MW水氢氢机组氢气控制系统简介,三、300 MW水氢氢机组密封油系统简介,隐极式同步电机的类型,N,S,+,隐极式,N,S,N,S,+,凸极式,凸极式同步电机的类型,