發(fā)電機(jī)講義(勵(lì)磁方式部分)-wenkub
2023-05-02 00:06:41 本頁面
【正文】 的同軸的直流發(fā)電機(jī)供給。磁極與磁極軛部采用 T 形或鴿尾形連接。水輪發(fā)電機(jī)的直徑很大，定子鐵心由扇形電工鋼片拼裝疊成。轉(zhuǎn)子鐵心表面圓周上銑有許多槽，勵(lì)磁繞組嵌放在這些槽內(nèi)。定子外徑較小時(shí)，采用圓形沖片，當(dāng)定子外徑大于1m 時(shí)，采用扇形沖片。當(dāng)勵(lì)磁線圈中通過直流勵(lì)磁電流后，每個(gè)磁極就出現(xiàn)一定的極性，相鄰磁極交替為 N 極和 S 極。在大容量高轉(zhuǎn)速汽輪發(fā)電機(jī)中，轉(zhuǎn)子圓周線速度極高，最大可達(dá)170米/秒。隱極式轉(zhuǎn)子 隱極式轉(zhuǎn)子上沒有凸出的磁極。同步電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)可以調(diào)節(jié)，在不要求調(diào)速的場合，應(yīng)用大型同步電動(dòng)機(jī)可以提高運(yùn)行效率。例如2極電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為3000r/min，4極電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為1500r/min，依次類推。通過引出線，即可提供交流電源。工作原理 ◆主磁場的建立：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，即建立起主磁場?！?◆轉(zhuǎn)子鐵心上裝有制成一定形狀的成對(duì)磁極，磁極上繞有勵(lì)磁繞組，通以直流電流時(shí)，將會(huì)在電機(jī)的氣隙中形成極性相間的分布磁場，稱為勵(lì)磁磁場(也稱主磁場、轉(zhuǎn)子磁場)。 同步發(fā)電機(jī)的功角特性（有功調(diào)節(jié)、無功調(diào)節(jié)、靜態(tài)穩(wěn)定性、V形曲線、發(fā)電機(jī)的PQ運(yùn)行曲線） 同步發(fā)電機(jī)的故障分析(突然短路、不對(duì)稱運(yùn)行、失磁、失步、震蕩)同步電機(jī)原理和結(jié)構(gòu)同步電機(jī)原理簡述結(jié)構(gòu)模型 ◆同步發(fā)電機(jī)和其它類型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)一樣，由固定的定子和可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子兩大部分組成。一般分為轉(zhuǎn)場式同步電機(jī)和轉(zhuǎn)樞式同步電機(jī)?！?◆氣隙處于電樞內(nèi)圓和轉(zhuǎn)子磁極之間，氣隙層的厚度和形狀對(duì)電機(jī)內(nèi)部磁場的分布和同步電機(jī)的性能有重大影響。 ◆ 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)電勢或者感應(yīng)電流的載體?！?◆ 感應(yīng)電勢 有效值：由第11章可知，每相感應(yīng)電勢的有效值為 () ◆ 感應(yīng)電勢 頻率： 感應(yīng)電勢的頻率決定于同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速n 和極對(duì)數(shù)p ，即 () ◆ 交變性與對(duì)稱性：由于旋轉(zhuǎn)磁場極性相間，使得感應(yīng)電勢的極性交變；由于電樞繞組的對(duì)稱性，保證了感應(yīng)電勢的三相對(duì)稱性。只有運(yùn)行于同步轉(zhuǎn)速，同步電機(jī)才能正常運(yùn)行，這也是同步電機(jī)名稱的由來。近年來，小型同步電動(dòng)機(jī)在變頻調(diào)速系統(tǒng)中開始得到較多地應(yīng)用。沿著轉(zhuǎn)子本體圓周表面上，開有許多槽，這些槽中嵌放著勵(lì)磁繞組。為了減小轉(zhuǎn)子本體及轉(zhuǎn)子上的各部件所承受的巨大離心力，大型汽輪發(fā)電機(jī)都做成細(xì)長的隱極式圓柱體轉(zhuǎn)子。對(duì)水輪發(fā)電機(jī)來說，由于水輪機(jī)的轉(zhuǎn)速較低，要發(fā)出工頻電能，發(fā)電機(jī)的極數(shù)就比較多，做成凸極式結(jié)構(gòu)工藝上較為簡單。定子鐵心固定在機(jī)座上，機(jī)座常由鋼板焊接而成，它必須有足夠的強(qiáng)度和剛度，同時(shí)還必須滿足通風(fēng)和散熱的需要。 勵(lì)磁繞組為同心式繞組，以銅線繞制，并用不導(dǎo)磁的槽楔將繞組緊固在槽內(nèi)。為了散熱的需要，定子鐵心中留有徑向通風(fēng)溝。勵(lì)磁方式簡介 獲得勵(lì)磁電流的方法稱為勵(lì)磁方式。2 靜止整流器勵(lì)磁 同一軸上有三臺(tái)交流發(fā)電機(jī)，即主發(fā)電機(jī)、交流主勵(lì)磁機(jī)和交流副勵(lì)磁機(jī)。因此，在大容量的同步發(fā)電機(jī)中，常采用不需要電刷和集電環(huán)的旋轉(zhuǎn)整流器勵(lì)磁系統(tǒng)。國產(chǎn)同步電機(jī)型號(hào)我國生產(chǎn)的汽輪發(fā)電機(jī)有QFQ、QFN、QFS等系列，前兩個(gè)字母表示汽輪發(fā)電機(jī)；第三個(gè)字母表示冷卻方式，Q表示氫外冷，N表示氫內(nèi)冷，S表示雙水內(nèi)冷。 此外同步電動(dòng)機(jī)系列有TD、TDL等，TD表示同步電動(dòng)機(jī)，后面的字母指出其主要用途。發(fā)電機(jī)通過額定容量值可以確定電樞(定子/勵(lì)磁)電流，通過額定功率可以確定配套原動(dòng)機(jī)的容量。 ☆額定功率因數(shù) ：額定運(yùn)行時(shí)電機(jī)的功率因數(shù)。當(dāng)原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)在同步轉(zhuǎn)速下運(yùn)行,勵(lì)磁繞組通過適當(dāng)?shù)膭?lì)磁電流,電樞繞組不帶任何負(fù)載時(shí)的運(yùn)行情況，稱為空載運(yùn)行。氣隙磁密可以用付立葉諧波分析的方法分解出空間基波和一系列諧波。勵(lì)磁磁勢在空間的分布為一個(gè)階梯形，受齒槽的影響,氣隙磁密呈現(xiàn)出波動(dòng)變化。感應(yīng)電勢的波形和大小與氣隙磁密的分布形狀及幅值大小緊密相關(guān)，在設(shè)計(jì)和制造電機(jī)時(shí)，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)拇胧垣@得盡可能接近正弦分布的氣隙磁密，從而得到品質(zhì)較高的感應(yīng)電勢。 所示?？蛰d特性可以通過計(jì)算或試驗(yàn)得到。 ◆空載特性在同步發(fā)電機(jī)理論中有著重要作用：① 將設(shè)計(jì)好的電機(jī)的空載特性與表161中的數(shù)據(jù)相比較，如果兩者接近，說明電機(jī)設(shè)計(jì)合理，反之，則說明該電機(jī)的磁路過于飽和或者材料沒有充分利用?！ 锂?dāng)電樞繞組接上三相對(duì)稱負(fù)載后，電樞繞組和負(fù)載一起構(gòu)成閉合通路，通路中流過的是三相對(duì)稱的交流電流 ，我們知道，當(dāng)三相對(duì)稱電流流過三相對(duì)稱繞組時(shí)，將會(huì)形成一個(gè)以同步速度旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁勢?！ ?氣隙磁場可以看成是由合成磁勢在電機(jī)的氣隙中建立起來的磁場。電樞反應(yīng)會(huì)對(duì)電機(jī)性能產(chǎn)生重大影響?！僧惒诫姍C(jī)篇的介紹可知，電樞磁勢(三相合成磁勢)的軸線在此瞬間將和A相線圈的軸線重合。 ▲為了分析方便，人們常將時(shí)間相量,U 和空間相量,畫一起構(gòu)成所謂的時(shí)空相量圖()。y=0或者180度此時(shí)和Ff之間的夾角為90度或者270度 ，即二者正交，轉(zhuǎn)子磁勢作用在直軸上，而電樞磁勢作用在交軸上，電樞反應(yīng)的結(jié)果使得合成磁勢的軸線位置產(chǎn)生一定的偏移，幅值發(fā)生一定的變化。同步電抗和電樞反應(yīng)電抗當(dāng)三相對(duì)稱電樞電流流過電樞繞組時(shí)，將產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的電樞磁勢，將在電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生跨過氣隙的電樞反應(yīng)磁通和不通過氣隙的漏磁通，和將分別在電樞各相繞組中感應(yīng)出電樞反應(yīng)電勢 和漏磁電勢。此時(shí)由于直軸磁路中的氣隙較短，磁阻較小，所以電樞反應(yīng)電抗就較大。 由于和之間的夾角受制于內(nèi)功率因數(shù)角(即負(fù)載的性質(zhì))，不同負(fù)載時(shí)，和之間的夾角不同，對(duì)應(yīng)的也就不同，這給分析問題帶來了諸多不便。 由定義可知，同步電抗包括兩部分：電樞繞組的漏電抗和電樞反應(yīng)電抗?！ ∮捎陔姌欣@組的電阻很小，如果忽略電阻壓降，則每相感應(yīng)電勢總和即為發(fā)電機(jī)的端電壓，用方程式表示為 (167) ◇對(duì)于凸極電機(jī)來說,+=jj,其方程式可表示為 =+j+j (168) ◇對(duì)于隱極電機(jī)來說，+=j，其方程式可表示為 =+j (169) 隱極發(fā)電機(jī)電勢相量圖◇在同步電機(jī)理論中，用電勢相量圖來進(jìn)行分析是十分重要和方便的方法。由于與同方位，與正交，只要找出的方位，就可以方便地將分解為和。電角度，經(jīng)過首端和j 尾端的直線就確定了 的方位，也即確定了q軸，與q軸正交的方位即為d軸； ?、?將在正交分解為和； ?、?根據(jù)方程式(168) 即可作出。這時(shí)端電壓U =0 ，如果改變勵(lì)磁電流 ，則電樞短路電流的有效值也改變。由于短路電流=j/ ，所以和勵(lì)磁電流在數(shù)量也呈線性關(guān)系，短路特性就是一條通過原點(diǎn)的直線?！±枚搪诽匦院涂蛰d特性求取同步電抗
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