同步发电机的基本工作原理和结构课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,电机学,9.1,三相同步发电机的基本工作原理,9/9/2024,1,同步发电机的分类及组成：,1、同步发电机做为旋转电机其结构？,请思考,2、同步发电机做为电磁装置可分为？,请思考,3、同步发电机按使用环境不同又分为？,请思考,温故：,9/9/2024,2,临沂电力学校,你了解汽轮机的工作原理吗？,汽轮机,发电机,9/9/2024,3,临沂电力学校,本章讨论的内容主要是：同步发电机的工作原理即同步发电机是如何将机械能转换成电能的；同步发电机的基本结构同步发电机由哪些主要的部件构成，各部件的作用；同步发电机的励磁方式。,知新：,9/9/2024,4,临沂电力学校,第一节 同步发电机的基本工作原理,一、三相同步发电机的工作原理,三相同步发电机的工作原理示意图见下图示：,定子,转子,滑环,9/9/2024,5,临沂电力学校,同步发电机的主要构成部件包括两大部分：定子（工作时不运动部分）和转子（工作时转动部分）。,定子部分主要有：定子铁心（硅钢片叠成），其内表面开槽用于嵌放定子绕组；定子三相对称绕组，用于切割磁场感应电动势，将动能转换成电能。,转子部分主要有：转子铁心及磁极；转子绕组（也称为励磁绕组），用于通过直流电流（励磁电流）形成恒定磁场。,对照原理结构图，说明同步发电机的工作过程：,电生磁：转子绕组通直流电流后产生恒定磁场。,磁生电：该恒定磁场在原动机带动下旋转，切割定子上的三相对称绕组，在定子绕组上产生感应电动势，在其引出端就有了三相对称交流电压输出。,9/9/2024,6,临沂电力学校,若接上负载，则有电流输出，即有了电能输出，从而将机械能转换成电能。,注：本篇同步发电机的三相绕组首尾端标注为：U,1,U,2,、V,1,V,2,、W,1,W,2,，与前述的AX、BY、CZ对应。,三相同步发电机的工作过程见下图示：,9/9/2024,7,临沂电力学校,你学会了吗？,谢谢！,9/9/2024,8,临沂电力学校,三相同步发电机产生感应的交流电动势，电动势的频率,f,与机组的旋转速度,n,、磁极对数,p,有以下关系：,我国规定标准工频为50Hz，当发电机的磁极对数,p,确定时，机组的转速也确定。三者有以下关系：,磁极对数,p,转速,n,（转/分）,磁极对数,p,转速,n,（转/分）,1,3000,5,600,2,1500,6,500,3,1000,7,4,750,9/9/2024,9,临沂电力学校,二、同步发电机的类型,同步发电机分类方法很多，可按以下方式分类：,按原动机的类型不同分：,按发电机转子结构不同分，见下图：,9/9/2024,10,临沂电力学校,9/9/2024,11,临沂电力学校,按安装方式不同分：立式、卧式。,按发电机冷却方式不同分：,对以上分类有一初步了解。,三、同步发电机的铭牌,与前述变压器相同，同步发电机外壳上也贴有一铭牌，铭牌给出了同步发电机的相关技术数据和使用条件，是正确选购和使用电机的重要依据。,（一）额定值重要的技术参数，掌握含义。,（1）额定功率,P,N,，单位,kW,（或,MW,），含义,（2）额定电压,U,N,，单位,V,（或,kV,），含义,（3）额定电流,I,N,，单位,A,（或,kA,），含义,（4）额定功率因数,con,j,N,，含义,9/9/2024,12,临沂电力学校,同步发电机额定参数满足以下关系：,此外，铭牌上还标有同步发电机的额定频率,f,N,、额定转速,n,N,、额定励磁电压,U,fN,、额定励磁电流,I,fN,、额定效率,h,N,及绝缘等级等参数。,（二）型号,型号是一标明电机结构和性能特点的基本代号，由汉语拼音和数字组成，见书上例，对此作一了解。,四、同步发电机的冷却方式,同步发电机在运行过程中存在三类损耗，消耗在不同的部件上，最终转换成热量，这些热量若不及时排散，会使相应部件温度升高，会损坏相应部件。,9/9/2024,13,临沂电力学校,铁损：在定子铁心中，产生原因,铜损：在定、转子绕组中，产生原因,机械损损耗：在机组的轴承中，产生原因,相关部件的散热（冷却）方式：通过空气、水、氢气等冷却介质进行冷却。,9/9/2024,14,临沂电力学校,第二节 同步发电机的基本结构,目前电力系统中的发电机主要有两大类：汽轮发电机和水轮发电机，这两类发电机的工作原理是一样的，不同的是在工作过程中一类是高转速发电机，一类是低转速发电机，这使其结构有一点不同。,一、汽轮发电机的基本结构,汽轮发电机是在高转速下工作，定子结构与水轮发电机是一样的，其转子采用隐极式结构，直径小、轴向尺寸长，全为卧式布置，理由,9/9/2024,15,临沂电力学校,9/9/2024,16,临沂电力学校,9/9/2024,17,临沂电力学校,9/9/2024,18,临沂电力学校,定子结构见下图：,9/9/2024,19,临沂电力学校,二、水轮发电机的基本结构,水轮发电机大部分是在低转速下工作，定子结构与汽轮发电机是一样的，包括机座、定子铁心、定子绕组三大主要部件，外形见下图：,9/9/2024,20,临沂电力学校,定子铁心用硅钢片叠成圆筒形，由于定子铁心的直径很大，硅钢片须冲剪成扇形后叠装成圆筒状，定子冲片形状见下图：,9/9/2024,21,临沂电力学校,9/9/2024,22,临沂电力学校,定子绕组用铜线（铜棒）绕制成形，再嵌放在定子铁心槽内，定子绕组形状见下图：,9/9/2024,23,临沂电力学校,水轮发电机转速低，因而磁极数多，转子采用凸极式结构，其直径大、轴向尺寸短，凸极式理由。转子外形见下图：,9/9/2024,24,临沂电力学校,水轮发电机转子用低碳钢板冲剪成形叠装成转子磁极，套上转子绕组，嵌放在转子磁轭上。每个转子绕组串联在一起构成转子绕组。转子磁极外形见下图：,9/9/2024,25,临沂电力学校,9/9/2024,26,临沂电力学校,注：转子励磁绕组是跟随转子一起旋转的，励磁的直流电源一般是静止的，同步发电机运行时，如何将旋转的励磁绕组与静止的直流电源连接起来？,这是通过下图所示装置完成这种连接的：,9/9/2024,27,临沂电力学校,机组用轴承支撑、约束和维持转动部件的转动。轴承有两类：导轴承和推力轴承。,导轴承的作用是约束机组轴线的位移，防止转轴的摆动（即不能左右前后摇摆）。,推力轴承的作用是支撑机组转动部分的分部重量和轴向的水推力。根据推力轴承安装位置的不同，立式机组分为悬式和伞式两种，见下图示：,伞式,悬式,9/9/2024,28,临沂电力学校,水轮发电机组也有采用卧式机组形式的，主要用于高水头、小流量的小型机组，这样可降低整个厂房的修建高度，从而降低修建成本。如青城电站,9/9/2024,29,临沂电力学校,从原理分析已知，,同步发电机运行时必须在转子绕组中通入直流电流建立磁场，这个电流就叫励磁电流。我们把供给励磁电流的电源及其附属设备（励磁调节器、灭磁装置）统称为励磁系统。,第三节 三相同步发电机的励磁方式,获取励磁电流的方式有多种，在实际应用中常用的有以下几种：,一、直流励磁机励磁系统,直流励磁机励磁系统的构成见下图示：,9/9/2024,30,临沂电力学校,该系统中，直流系统的电路部分与同步发电机无关联，相互独立，但直流发电机也由同步发电机的原动机带动工作，工作过程。如青城电厂的机组。,这种励磁方式目前已淘汰，原因是容量有限、维护麻烦、工作性能差。,9/9/2024,31,临沂电力学校,二、交流励磁机励磁系统,（一）交流励磁机静止整流励磁系统的构成见下图示：,说明其构成和工作过程,大容量发电机组上使用，不过这种励磁方式容量也不能做到太大，如现在的几十万,kW,的机组，原因。,9/9/2024,32,临沂电力学校,（一）交流励磁机旋转整流励磁系统的构成见下图示：,该系统的组成及工作过程,该系统可用于超大型容量的发电机组中。,9/9/2024,33,临沂电力学校,三、自励磁式励磁系统,在中小型同步发电机中，目前用得最多的是可控硅励磁系统，即教材中所介绍的“自励式静止整流励磁系统”，我校教学科研电站即此励磁方式。见下图示：,该系统的构成和工作过程,9/9/2024,34,临沂电力学校,经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量,Study Constantly, And You Will Know Everything. The More You Know, The More Powerful You Will Be,写在最后,谢谢大家,荣幸这一路，与你同行,ItS An Honor To Walk With You All The Way,演讲人：,XXXXXX,时 间：,XX,年,XX,月,XX,日,