【正文】 作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 日期： 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 48 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 49 注 意 事 項(xiàng) （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論 ）、正。學(xué)?？梢怨颊撐模ㄔO(shè)計(jì)）的全部或部分內(nèi)容。 作者簽名： 日期： 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）授權(quán)使用說明 本論文（設(shè)計(jì)）作者完全了解 **學(xué)院有關(guān)保留、使用畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的規(guī)定，學(xué)校有權(quán)保留論文（設(shè)計(jì)）并向相關(guān)部門送交論文（設(shè)計(jì)）的電子版和紙質(zhì)版。據(jù)我所 知， 除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文（設(shè)計(jì)）不包含其他個(gè)人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。 我還要感謝評(píng)審論文的各位老師、所有參考 文獻(xiàn)的作者以及幫助過我的 老師和 同學(xué)，向他們致以最誠摯的謝意。他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)之風(fēng)和誨人不倦的為師之道都深深地感染了我，并將對(duì)我以后的學(xué)習(xí)和工作有極大的影響和幫助。 上官璇峰 教授不僅僅教會(huì)了我們書本上的科學(xué)文化知識(shí)，還教會(huì)了我們怎樣學(xué)習(xí)、怎樣工作，更重要的是教會(huì)了我們怎樣做人。在整個(gè)論文設(shè)計(jì)的過程中，我每周 二 與上官老師一起討論課題，反映設(shè)計(jì)的進(jìn)度，解決在設(shè)計(jì)中遇到的問題和困難 。在此，我由衷地感謝所有幫助過、支持過我的老師和同學(xué)。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 44 致 謝 論文工作已經(jīng)全部結(jié)束，圓滿完成了當(dāng)初定下的任務(wù)， 也 為 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)的應(yīng)用 研究 貢獻(xiàn)了自己的力量 ，對(duì)此，我感到無比的高興。 本文對(duì)感應(yīng)發(fā)電機(jī)的理論 及應(yīng)用的研究，為使更多的人了解感應(yīng)發(fā)電機(jī)的重要特性，起到了一定的宣傳作用；為使感應(yīng) 發(fā)電機(jī)在以后實(shí)際生活中得到廣泛的應(yīng)用和推廣，提供了 有限 理論保障和技術(shù)支持。它在上述場 合 所起的作用是其它發(fā)電設(shè)備所不能比擬的，所以人類對(duì) 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)的研究與應(yīng)用已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)新的時(shí)代。 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)是一種重要的發(fā)電站發(fā)電設(shè)備，它結(jié)構(gòu)簡單牢固、 無集電環(huán)和碳刷、可靠性高、不受使用場所限制、無滑動(dòng)接觸、便于維護(hù)、造價(jià)低、無需專用的直流勵(lì)磁電源、無轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁場，不需要同期及電壓調(diào)節(jié)裝置，電站設(shè)備簡化，負(fù)荷控制十分簡單、能承受故 障短路以及能與整流及逆變電路良好的匹配 等優(yōu)點(diǎn)。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 43 6 結(jié)論 本課題 為 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)的特性研究。 因此，感應(yīng)發(fā)電機(jī)的這些優(yōu)點(diǎn)就促使了這方面的研究，這勢必會(huì)對(duì)感應(yīng)發(fā)電機(jī)的性能、技術(shù)方面的提高起到積極的作用，對(duì)感應(yīng)發(fā)電機(jī)的發(fā)展前景看好。 感應(yīng)發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行、控制技術(shù)都相對(duì)簡單， 不需直流勵(lì)磁機(jī)、直流設(shè)備 、電壓調(diào)節(jié)及碳刷，控制系統(tǒng)簡化，不易過負(fù)荷，很少有超速的危險(xiǎn)性，感應(yīng)發(fā)電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換效率高于同步發(fā)電機(jī)。③ 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)能量轉(zhuǎn)換效率高于同步發(fā)電機(jī)。 (4)投資比較① 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)的初步投資小于同步發(fā)電機(jī)。 (3)技術(shù)缺陷 ： ①低功率因數(shù)，電站是系統(tǒng)的無功負(fù)載。③ 發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電壓波形非常接近正弦分布， 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)扮演諧波吸收器的角色。因此，在機(jī)端無電容勵(lì)磁的條件下，不會(huì)引起過電壓和頻率的增加，無旋轉(zhuǎn)繞組與滑環(huán)，不需同期裝置。該電站采取 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)的原因如下： (1)水源有限為了使有限的水源全部用于發(fā)電，避免驅(qū)動(dòng)直流勵(lì)磁機(jī)，而減少電站的發(fā)電量，且經(jīng)比較計(jì)算后表明 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)電站在任何水流下都比同步電機(jī)電站增加了有功輸出。 (4)其他技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益 廠房基建面積減少，機(jī)組安裝、維護(hù)費(fèi)用降低，由于無直流勵(lì)磁系統(tǒng)因此故障率低。 發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電壓波形非常接近正弦分布， 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)扮演諧波吸收器的角色。因此，在機(jī)端無電容勵(lì)磁的條件下，不會(huì)引起過電壓和頻率的增加，無旋轉(zhuǎn)繞組與滑環(huán)，不需同期裝置。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 41 按年最大損耗小時(shí)數(shù)為 5000h 計(jì)算，每年增加電量為 41 萬 kWh。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 40 5 感應(yīng)發(fā)電機(jī)應(yīng)用分析 感應(yīng)發(fā)電機(jī)應(yīng)用舉例 實(shí)例一 1994 年由重慶大學(xué)與重慶南川市電力公司，在南川金佛山建設(shè) 22020kw 同步發(fā)電機(jī)與一臺(tái) 2500kW 異步發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的電站。 四、發(fā)電機(jī)端電壓過高的原因及排除方法： (1)電網(wǎng)并列的發(fā)電機(jī)電網(wǎng)電壓過高，應(yīng)與調(diào)度聯(lián)系，由調(diào)度處理； (2)由于勵(lì)磁裝置的故障引起的過勵(lì)磁，應(yīng) 檢修勵(lì)磁裝置。當(dāng)停機(jī)后勵(lì)磁繞組沒有電流時(shí)磁場就消失，應(yīng)常備蓄電池，在發(fā)電前進(jìn)行充磁。 二、 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)輸出功率不足的原因及排除方法： (1)原動(dòng)機(jī)功率不足，應(yīng)更換大功率原動(dòng)機(jī)； (2)勵(lì)磁電容器容量不足，應(yīng)增加電容器容量； (3)傳動(dòng) 帶輪使用不當(dāng)，有大滑現(xiàn)象，應(yīng)檢修帶輪及結(jié)構(gòu)，消除打滑現(xiàn)象。 以上主要是以 感應(yīng) 水力發(fā)電機(jī)為例來說明 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)的運(yùn)行控制方式和保護(hù)線路的?！?SC”是改善功率因數(shù)用電容器。 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)的保護(hù) 圖 42 為 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)保護(hù)方式的單線接線圖。 D. 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)慢停車 將水輪機(jī)導(dǎo)葉慢慢關(guān)至空載開度，在滑差 S為零的附近打開并網(wǎng)斷路器，待水輪機(jī)導(dǎo)葉完全關(guān)閉轉(zhuǎn)速降至約 30% NNnn( 為機(jī)組額定轉(zhuǎn)速）時(shí)投入制動(dòng)器，使機(jī)組完全停機(jī)為止。由于 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)一般不能單獨(dú)運(yùn)行，且通常容量較小而無系統(tǒng)頻率調(diào)整能力，因此只需用普通的負(fù)載限制裝置作為運(yùn)行控制。 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)啟動(dòng)、并網(wǎng)過程入圖 41 所示。 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)只需將轉(zhuǎn)速控制在滑差 S在 %3? 范圍內(nèi)即可并網(wǎng)，而同步發(fā)電機(jī)一般要 求 S在 %范圍內(nèi)才可并網(wǎng)。同時(shí)，利用同軸連接的轉(zhuǎn)速計(jì)測出轉(zhuǎn)速，通過速度繼電器確認(rèn)滑差 S在 %3? 以內(nèi)時(shí)即可合上斷路器，完成和系統(tǒng)并網(wǎng)的過程。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 36 4 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)控制及保護(hù) 感應(yīng)發(fā)電機(jī)控制方式及其保護(hù)情況 為更好的利用感應(yīng)發(fā)電機(jī)造福人類，研究感應(yīng)發(fā)電機(jī)的控制方式就為這一目的的實(shí)現(xiàn)打下了基礎(chǔ)；當(dāng)然要保證感應(yīng)發(fā)電機(jī)的安全可靠的運(yùn)行相應(yīng)的保護(hù)也是必不可少的。 上述分析國內(nèi)幾座 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)水電站運(yùn)行的實(shí)踐是正確的。這將使電壓恢復(fù)后機(jī)組的轉(zhuǎn)速逐漸降低，直至功率平衡的轉(zhuǎn)速下穩(wěn)定運(yùn)行。 另一種方法，是采用水輪機(jī)導(dǎo)葉控制的方法。當(dāng)發(fā)電機(jī)故障排除后，只要電壓恢復(fù)正常，水輪機(jī)將自動(dòng)降速至額定值，并使發(fā)電機(jī)帶上額定負(fù)載。如發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速超過 c 點(diǎn)后重和閘成功，由于其輸出功率小于水輪機(jī)的輸出功率，發(fā)電機(jī)仍將加速直至第二個(gè)穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn) d，這是不希望的，因?yàn)閺倪@個(gè)運(yùn)行點(diǎn)是不可能使發(fā)電機(jī)重新回到滿載運(yùn)行的。這可用圖 310 解釋。 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與機(jī)組特性 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的大小對(duì)于電機(jī)故障后是否能恢復(fù)正常運(yùn)行十分重要。 最大功率輸出 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)最大功率輸出問題，類似于 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)據(jù)問題。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 34 效率 分析 最大效率只有在可變損耗（銅耗）與不變損耗（電壓一定時(shí)的鐵耗）相等時(shí)才可能得到。 功率因數(shù) 為獲得最大的功率因數(shù)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該使無功電流的磁化分量 mI 與漏抗分量 xI 相等。 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)電磁設(shè)計(jì) 分析 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)參數(shù)決定了它的運(yùn)行性能。當(dāng)發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)斷開轉(zhuǎn)速升高時(shí)，頻率上升， 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)的空載飽和河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 33 曲線和電容器的電壓 電流曲線如圖 39 中虛線所示，在交點(diǎn)處產(chǎn)生一 個(gè)高于額定電壓 NU 的自勵(lì)電壓 ?eU ，這個(gè)電壓 ?eU 可能危及發(fā)電機(jī)和電容器的絕緣，必須予以重視。 除了考慮額定轉(zhuǎn)速下的自勵(lì)現(xiàn)象外，還應(yīng)該考慮 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)斷開、轉(zhuǎn)速上升時(shí)可能產(chǎn)生的自勵(lì)現(xiàn)象。圖中， A與 D 不相交，不發(fā)生相交，不發(fā)生自勵(lì)； C與 D相交，可以發(fā)生自勵(lì)，產(chǎn)生電壓eU ； B與 D 相切，為不發(fā)生自勵(lì)的極限，曲線 B的電容量（即不產(chǎn)生自勵(lì)現(xiàn)象得最大電容器容量）為： sc kUIQ 0m ax 3?? KVar (327) 式中 U 額定端電壓， KV 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 32 圖 37中 aP 有功功率， KW； aQ 無功功率， KVar； nP 視在功率， KVA； ? 功率因數(shù)角； cQ 改善功率因數(shù)用電容器容量， KVar； nP? 改善功率因數(shù)后視在功率， KVA； ?? 改善功率因數(shù)后功率因數(shù)角。 圖 38 為額定轉(zhuǎn)速（ 1f 為定值）下的自勵(lì)現(xiàn)象示意圖，圖中 A、 B、 C為電容器的電壓 — 電流特性曲線，且曲線 C的電容器容量大于曲線 B的容量大于曲線 A 的容量。自勵(lì)現(xiàn)象是在發(fā)電機(jī)和電容器并聯(lián)且與系統(tǒng)斷開時(shí)產(chǎn)生的。改善功率因數(shù)的電容器容量 cQ 由下式求得： )1c o s11c o s1()c o ss i nc o ss i n(2 ???????????????aacPPQ (325) 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 31 aP 的單位為 KW， cQ 的單位為 Kvar, ??cos 通常選定在 左右。 為了提高 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)，通常采用發(fā)電機(jī)并聯(lián)電容器以補(bǔ)償無功功率的辦法。功率因數(shù)為： 22c os aanan QP PPP ???? (324) 無功功率 aQ 與勵(lì)磁電流成正比，而勵(lì)磁電流大致決定于定、轉(zhuǎn)子鐵心間的氣隙磁勢。 (8)當(dāng) 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)供電線路較長時(shí)，應(yīng)在發(fā)電機(jī)出口第一基桿安裝一組 ，避雷器應(yīng)良好接地，起接地電阻小于 10? 。 (6)如起動(dòng)單機(jī)容量超過發(fā)電機(jī)容量 15%以上的 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)時(shí)，可在發(fā)電機(jī)側(cè)配置一組起動(dòng)電容器組，起動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)投入，起動(dòng)后斷開，可以使 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)順利起動(dòng)占本身容量 40%的空載 感應(yīng) 電動(dòng)機(jī)。有時(shí)轉(zhuǎn)子剩磁微弱，難以激發(fā)起電壓河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 30 時(shí)，也可以提高原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，或投入更多的電容器，促使其激 勵(lì)。 (3)切除負(fù)荷時(shí)應(yīng)同時(shí)切除一部分電容器組，以防止過電壓。 B. 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)運(yùn)行注意事項(xiàng) ： (1) 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)應(yīng)在空載下將電壓升至額定值后再帶負(fù)荷，否則電壓很難建立起來。 (5)他勵(lì) 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)運(yùn)行方式（不配置勵(lì)磁電容器的 感應(yīng) 電動(dòng)機(jī)），以略高于同步轉(zhuǎn)速并入電網(wǎng)運(yùn)行，從電網(wǎng)吸收無功功率，稱作他勵(lì) 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)，可向電網(wǎng)輸送有功功率。 (4)大小不同的兩臺(tái) 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)并列時(shí)，應(yīng)以小的一臺(tái) 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)作為待并機(jī)。 (2)功率較大的 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)并入容量不大的電網(wǎng)應(yīng)注意，在并入電網(wǎng)時(shí)，其轉(zhuǎn)速應(yīng)略高于同步轉(zhuǎn)速，以免并車瞬間引起系統(tǒng)電壓波動(dòng)，并入系統(tǒng)后調(diào)整轉(zhuǎn)速帶有功負(fù) 荷。 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)并車，無需整步設(shè)備，操作簡單，其并車方法及注意事項(xiàng)如下： 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 29 (1)確定相序，其方法是將母線電源與 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)接通，作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，觀察其旋轉(zhuǎn)方向，應(yīng)和用原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)向相同。 (3)容量較大的幾臺(tái) 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)，如原動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)反應(yīng)靈敏，則可并列運(yùn)行。 (2)當(dāng)附近電站有同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，可將 感應(yīng) 發(fā)電機(jī)并入運(yùn)行，分擔(dān)同步發(fā)電機(jī)有功負(fù)荷。這種運(yùn)行方式可以簡化運(yùn)行，保證頻率和電壓穩(wěn)定。此種運(yùn)行方式可以實(shí)現(xiàn) 感應(yīng) 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組低輸出功率時(shí)的降壓運(yùn)行，提高運(yùn)行效率；同時(shí)可以完全按照“發(fā)電就并網(wǎng)，不發(fā)電則與電網(wǎng)解列的原則”對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行控制，大 大改善了 感應(yīng) 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行效率，此種運(yùn)行方式對(duì) 感應(yīng) 風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有很高的理論和實(shí)用價(jià)值。增加的有功功率輸出可用下式計(jì)算： ? ?2220 1111111 uNNNNKPKKPPP ????????? ???????? ??????? ????????? ??? ??? （ 321） 式中 0P 發(fā)電機(jī)的空載損耗 ； N? 額定效率 ； NP 額定功率 ； ? 負(fù)載率（輸出功率于額定功率之必） ； uK 降壓系數(shù)（機(jī)端電壓與額定電壓之比） ； K =(4 極電機(jī) )或 K