同步发电机
直驱式永磁同步风力发电机概述
直驱式永磁同步风力发电机概述永磁同步发电机是一种以永磁体进行励磁的同步电机,应用于风力发电系统,称为永磁同步风力发电机。
永磁同步风力发电机一般不用齿轮箱,而将风力机主轴与低速多极同步发电机直接连接,为“直驱式”,所以称为直驱式永磁同步风力发电机,以下本章除特指外均简称为永磁同步发电机。
一、永磁同步发电机的特点1.与传统电励磁同步发电机比较同步发电机是一种应用广泛的交流电机,其显著特点是转子转速n与定子电流频率f之间具有固定不变的关系,即n=n0=60f/p,其中n为同步转速,p为极对数。
现代社会中使用的交流电能几乎全部由同步发电机产生。
永磁同步发电机是一种结构特殊的同步发电机,它与传统的电励磁同步发电机的主要区别在于:其主磁场由永磁体产生,而不是由励磁绕组产生。
与普通同步发电机相比,永磁同步发电机具有以下特点:(1)省去了励磁绕组、磁极铁芯和电刷-集电环结构,结构简单紧凑,可靠性高,免维护。
(2)不需要励磁电源,没有励磁绕组损耗,效率高。
(3)采用稀土永磁材料励磁,气隙磁密较高,功率密度高,体积小,质量轻。
(4)直轴电枢反应电抗小,因而固有电压调整率比电励磁同步发电机小。
(5)永磁磁场难以调节,因此永磁同步发电机制成后难以通过调节励磁的方法调节输出电压和无功功率(普通同步发电机可以通过调节励磁电流方便地调节输出电压和无功功率)。
(6)永磁同步发电机通常采用钕铁硼或铁氧体永磁,永磁体的温度系数较高,输出电压随环境温度的变化而变化,导致输出电压偏离额定电压,且难以调节。
(7)永磁体存在退磁的可能。
目前,永磁同步发电机的应用领域非常广泛,如航空航天用主发电机、大型火电站用副励磁机、风力发电、余热发电、移动式电源、备用电源、车用发电机等都广泛使用各种类型的永磁同步发电机,永磁同步发电机在很多应用场合有逐步代替电励磁同步发电机的趋势。
2.与非直驱式双馈风力发电机比较虽然双馈风力发电机是目前应用最广泛的机型,但随着风力发电机组单机容量的增大,双馈型风力发电系统中齿轮箱的高速传动部件故障问题日益突出,于是不用齿轮箱而将风力机主轴与低速多极同步发电机直接连接的直驱式布局应运而生。
同步发电机的运行原理
Xa(隐)>Xad(凸)>Xaq(凸)
二、凸极同步发电机
3、相量图 以发电机端电压为参考相量,作带阻感负载
的相量图如下:
E0 U cos( ) Id xd U cos Ixd sin
tan Ixq U sin U cos
二、凸极同步发电机
一、隐极同步发电机
由于电枢绕组的电阻ra很小,可以忽略不计, 则隐极同步发电机的电动势平衡方程式可写 成:
一、隐极同步发电机
3、等效电路和相量图
根据隐极同步发电机的电动势平衡方程式 (忽略电枢电阻)可做出如下隐极同步发电 机的等效电路图: Xt
•
I
•
U
一、隐极同步发电机
以发电机端电压为参考相量,作带阻感负载 的相量图如下:
三、电枢反应
3、ψ=-90° 时的电枢反应
F
d轴 B0 ( 0 )
1
Ff
Fa ( Fad )
I
时空矢量图 E0
三、电枢反应
3、ψ=-90° 时的电枢反应
• 直轴增磁电枢反应。 • 电磁力f1在转子上不产生的电磁转矩。 • 合成磁动势Fδ增大,使发电机的端电压上升。 • 要想保持发电机的端电压不变,需减小发电
负载运行时,同步电机内的主磁场由 励磁磁动势和电枢磁动势共同建立。
三、电枢反应
空载:气隙磁动势 F Ff 负载:气隙磁动势 F Ff Fa 同步发电机对称负载时,电枢磁动势Fa
对励磁磁动势Ff的影响,称为电枢反应。
三、电枢反应
两种磁动势性质比较:
励磁磁 动势
基波 波形
大小
正弦波
恒定,由励 磁电流决定
同步发电机介绍及应用
同步发电机介绍及应用
同步发电机是一种常见的发电设备,广泛应用于各种电力系统中。
本文将介绍同步发电机的工作原理、结构和应用。
工作原理
同步发电机的工作原理基于电磁感应法则。
当发电机的转子被驱动转动时,由于转子上的导体处于磁场中,导致导体中的电荷发生移动,从而产生电流。
这个电流通过导线传输到电网中,供电网使用。
结构
同步发电机由转子、定子和励磁系统组成。
转子上的导体通常为绕组,当通过电源供给电流时,会产生磁场。
定子上的绕组也会产生磁场,而定子的磁场与转子的磁场相互作用,从而引起电流的产生。
应用
同步发电机广泛应用于电力系统中,包括发电厂、电力输配电网以及工业和商业领域。
它们可以以不同的方式连接到电网中,例如并网发电、调峰储备等。
同步发电机具有稳定的输出电压和频率特性,能够提供可靠的电力供应。
同步发电机还用于柴油发电机组、风力发电机组和水力发电机组等应用中。
在这些应用中,同步发电机将机械能转化为电能,并将其输送到电网或其他负载上。
总结
同步发电机是一种重要的发电设备,通过电磁感应法则实现电能的转化。
它们在各种电力系统中发挥着关键的作用,为我们提供稳定可靠的电力供应。
通过不同的应用方式,同步发电机能够适配不同的发电需求,并在电力领域发挥着重要的作用。
以上是对同步发电机的简要介绍及应用领域的概述。
希望本文能够为读者提供一些基础知识和了解。
《同步发电机》课件
清洁保养
保持同步发电机的清洁 ,定期进行保养,如更 换润滑油、清洗空气过
滤器等。
故障处理
及时发现并处理同步发 电机运行中的故障,防
止设备损坏。
记录管理
建立并维护同步发电机 的运行记录,以便对设
备进行跟踪和管理。
04
同步发电机的故障诊断 与处理
同步发电机常见故障类型
机械故障
包括转子、定子、轴承等部件的故障 ,如转子不平衡、轴承磨损等。
03
对于热故障,可能需要 加强冷却系统或调整负 载以降低温度。
04
对于控制和保护系统故 障,可能需要修复或更 换失灵的调节器或保护 装置。
05
同步发电机的未来发展 与展望
同步发电机技术发展趋势
01
02
03
高效能化
随着技术的不断进步,同 步发电机在材料、设计和 制造方面将更加高效,提 高发电效率和降低能耗。
电气故障
包括定子绕组、转子绕组、励磁系统 等部分的故障,如匝间短路、励磁绕 组开路等。
热故障
由于发电机过热引起的故障,如定子 绕组过热、轴承过热等。
控制和保护系统故障
包括励磁调节器、控制系统等部分的 故障,如调节器失灵、保护装置误动 作等。
度监测
通过监测发电机的振动和声音,可以发现 机械和电气故障。
同步发电机的应用场景
水力发电
核能发电
利用水轮机带动同步发电机转动,将 水能转换为电能,广泛应用于水电站 。
利用核反应堆产生的热能驱动汽轮机 ,进而带动同步发电机转动,将核能 转换为电能,广泛应用于核电站。
火力发电
利用汽轮机带动同步发电机转动,将 热能转换为电能,广泛应用于火电站 。
同步发电机的结构和工作原理
同步发电机的结构和工作原理一、引言同步发电机是一种常见的发电机类型,它在电力系统中扮演着重要的角色。
本文将介绍同步发电机的结构和工作原理。
二、结构同步发电机由转子、定子和励磁系统组成。
其中,转子是旋转部件,定子是静止部件,励磁系统用于提供磁场。
1. 转子同步发电机的转子通常采用三相交流发电机,它由轴心线上的几个铜棒组成。
这些铜棒被称为“极”,每个极之间都有一个空隙,用于安装定子绕组。
2. 定子同步发电机的定子通常采用三相绕组,这些绕组被称为“臂”。
臂的数量与极数相等,并且它们都均匀地分布在整个定子上。
3. 励磁系统励磁系统用于提供磁场。
它通常由直流励磁机和调节器组成。
直流励磁机负责产生直流电流,而调节器则控制直流励磁机输出的电流大小。
三、工作原理同步发电机的工作原理基于法拉第电磁感应定律和洛伦兹力。
当转子旋转时,它会切割定子绕组中的磁场,从而在定子绕组中产生电动势。
这个过程可以用法拉第电磁感应定律来描述。
同时,当电流通过定子绕组时,它会产生磁场。
这个磁场与转子极的磁场相互作用,从而产生一个力,即洛伦兹力。
这个力将使得转子继续旋转,并且将机械能转化为电能。
同步发电机的输出电压和频率取决于旋转速度和极数。
具体来说,输出频率等于旋转速度乘以极数除以120。
四、总结同步发电机是一种常见的发电机类型,在电力系统中扮演着重要的角色。
它由转子、定子和励磁系统组成。
同步发电机的工作原理基于法拉第电磁感应定律和洛伦兹力。
当转子旋转时,它会切割定子绕组中的磁场,从而在定子绕组中产生电动势。
同时,当电流通过定子绕组时,它会产生磁场,并且与转子极的磁场相互作用,从而产生一个力,将机械能转化为电能。
同步发电机的输出电压和频率取决于旋转速度和极数。
2什么是同步发电机
什么是同步发电机,在电力系统中有什么作用?
什么是同步发电机,在电力系统中有什么作用?
同步发电机是电力系统中常见的一种发电机,它的主要特点是在额定转速下,发电机的转子转速与电网同步运行,所以被称为同步发电机。
在电力系统中,同步发电机有着重要的作用。
它是电力系统的主要发电设备之一,能够产生稳定的电能并注入电网,保持电力系统的频率和电压稳定。
此外,同步发电机还可以通过相互之间的同步运行来实现电力系统的平衡,控制电网的频率和电压波动,提高电力系统的稳定性和可靠性。
同时,同步发电机还能够通过自身的调节能力来响应电网的负荷变化,调整发电水平,以满足电力系统的用电需求。
此外,同步发电机还可以作为电力系统的备用电源,当电力系统出现故障或者其他异常情况时,通过调节发电机的输出功率,保证电力系统的稳定运行。
同步发电机在电力系统中具有非常重要的作用,它能够保证电力系统的稳定运行,提高电力系统的可靠性和稳定性。
同步发电机的五种特性
同步发电机的五种特性
同步发电机,即转子转速与定子旋转磁场的转速相同的交流发电机。
按结构可分为旋转电枢和旋转磁场两种。
当它的磁极对数为p、转子转速为n时,输出电流频率f=np/60(赫兹)。
同步发电机的五种特性: 空载特性短路特性零功率因数负
载特性同步发电机的外特性调节特性。
同步发电机是一种最常用的交流发电机。
在现代电力工业中,它广泛用于水力发电、火力发电、核能发电以及柴油机发电。
由于同步发电机一般采用直流励磁,当其单机独立运行时,通过调节励磁电流,能方便地调节发电机的电压。
若并入电网运行,因电压由电网决定,不能改变,此时调节励磁电流的结果是调节了电机的功率因数和无功功率。
介绍
作发电机运行的同步电机是一种最常用的交流发电机。
在现代电力工业中,它广泛用于水力发电、火力发电、核能发电以及柴油机发电。
由于同步发电机一般采用直流励磁,当其单机独立运行时,通过调节励磁电流,能方便地调节发电机的电压。
若并入电网运行,因电压由电网决定,不能改变,此时调节励磁电流的结果是调节了电机的功率因数和无功功率。
同步发电机的定子、转子结构与同步电机相同,一般采用三相形式,只在某些小型同步发电机中电枢绕组采用单相。
表征同步发电机性能的主要是空载特性和负载运行特性。
这些特性是用户选用发电机的重要依据。
同步发电机简介
组成
定子由铁芯和绕组组成, 铁芯由硅钢片叠成,绕组 则是铜线绕在铁芯上。
工作原理
当电流通过绕组时,会产 生磁场,这个磁场与转子 上的磁场相互作用,从而 驱动转子旋转。
转子
1 2
功能
转子负责在磁场中旋转,从而驱动发电机运转。
组成
转子通常由导电的金属材料制成,如铜或铝。
3
工作原理
当定子产生的磁场旋转时,转子中的电流也会随 之改变,从而产生感应电动势。
适用范围广
同步发电机适用于各种规模和类型的 电力系统和设备,具有广泛的应用前 景。
可靠性高
同步发电机在长期运行过程中表现出 较高的可靠性和稳定性,能够保证电 力系统的安全运行。
缺点
01
启动困难
对于大型同步发电机,启动可能 需要消耗较大的能量,且启动过
程相对复杂。
03
成本较高
相对于一些其他类型的发电机, 同步发电机的制造成本可能较高
地热发电
结合地热资源,利用同步发电机技术进行地热发电,为可再生能源 提供新的途径。
智能电网的应用
智能调度
通过智能电网技术,实 现同步发电机的智能调 度和优化管理,提高电 网运行效率和可靠性。
分布式能源
利用同步发电机技术, 结合智能电网,实现分 布式能源的高效管理和 优化配置。
储能技术
结合智能电网和储能技 术,实现同步发电机的 储能管理,提高电网的 稳定性和可靠性。
风力发电的输出电能通过同步发电机并入电网,与电力系统进
行能量交换,实现风能的有效利用。
可再生能源
03
风能是一种清洁、可再生的能源,风力发电的发展有助于减少
化石能源的消耗和环境污染。
水力发电
《同步发电机简介》课件
机组运行和维护经验
总结词
介绍该大型电厂同步发电机组在运行和维护过程中的经验,包括运行方式、维护周期、常见故障及处 理方法等。
详细描述
该大型电厂的同步发电机组在运行过程中,采用并网运行方式,通过调节励磁电流来控制输出电压和 无功功率。机组需要定期进行维护,包括清洗、检查和更换磨损部件等。在运行过程中,常见的故障 包括转子匝间短路、定子绕组接地等,处理方法包括更换损坏的绕组、加强绝缘等。
环保化
随着环保意识的提高,未来 同步发电机将更加注重环保 设计和制造,减少对环境的 负面影响。
定制化
为了满足不同用户的需求, 未来同步发电机将更加注重 定制化设计和制造,提供更 加多样化的产品选择。
同步发电机的未来展望
广泛应用
随着能源结构的调整和可再生能源的发展,同步发电机将 在更多领域得到应用,如风力发电、水力发电和太阳能发 电等。
无刷同步发电机
采用电子换向器代替机械换向器, 结构简单,维护方便,但成本较高 。
同步发电机的应用场景
01
02
03
04
电力系统
作为大型电站的主要发电设备 ,为电网提供电能。
工业领域
用于驱动各种电动机、压缩机 等设备。
船舶和航空领域
用于船舶和航空器的电源系统 。
科研和军事领域
用于实验室、雷达、通信等设 备和军事用途。
THANKS
感谢观看
环保节能
采用环保材料和节能技术,降低同步 发电机的能耗和排放。
05
同步发电机的发展趋势和未来展 望
同步发电机的发展趋势
高效能
随着技术的进步,同步发电 机在效率和性能方面不断提 高,未来将更加注重高效能 的设计和制造。
同步发电机工作原理
同步发电机工作原理
发电机是将机械能转换为电能的设备,同步发电机是一种常见的发电机类型。
它的工作原理可以简单概括为根据法拉第电磁感应定律,在磁场中通过转子与定子之间的相对运动来产生电压。
同步发电机包括转子和定子两部分。
转子是由电磁铁芯和线圈构成的,线圈中通有直流电流。
定子是由电磁铁芯和线圈构成的,线圈中通有交流电流。
在工作时,首先将外部的机械能输入到发电机的转子上,使其开始旋转。
转子产生的旋转运动会使得转子上的电磁铁芯与定子之间产生相对运动。
当转子上的电磁铁芯与定子线圈相对运动时,定子线圈中的磁感线会切割过线圈,根据法拉第电磁感应定律,磁感线的变化会在定子线圈中感应出电动势。
由于定子线圈中通有交流电流,因此在定子线圈中就会产生交流电压。
这样,通过定子线圈中的电压输出,同步发电机就将机械能转换为了电能。
这里需要注意的是,因为转子上的电磁铁芯与定子之间的相对运动速度不是无限大的,所以同步发电机产生的电压是交流电。
需要指出的是,同步发电机的特点是其输出电压的频率和电网的频率一致。
这是因为电机的转速是由输入的机械能决定,而电压的频率又与转速相关。
在电力系统中,通过调整同步发电
机的转速可以使得输出的电压频率与电网的频率保持一致,从而保证电力系统的正常运行。
同步发电机的基本方程
VS
详细描述
同步发电机的电压方程是描述发电机端电 压与内部电势、电流和阻抗之间关系的数 学表达式。这个方程通常采用三相坐标系 或同步坐标系来表示。在三相坐标系中, 电压方程可以表示为三个一阶微分方程, 而在同步坐标系中,电压方程可以简化为 一个二阶微分方程。
同步发电机的电流方程
总结词
描述同步发电机内部电流与电压、磁链和阻 抗之间的关系。
工业领域
在工业领域中,同步发电机可用于驱动各种电动 机、压缩机、泵等设备。
交通领域
在交通领域中,同步发电机可用于驱动列车、地 铁、船舶和飞机等交通工具。
02
同步发电机的基本原理
同步发电机的电磁原理
总结词
描述同步发电机如何通过磁场和电流相互作用产生电力的过程。
详细描述
同步发电机的基本原理是利用磁场和电流的相互作用产生电能。在发电机中,磁场由励磁系统产生,而转子上的 导线则会在旋转过程中切割磁力线,从而产生感应电动势。这个电动势的大小与磁场强度、导线切割磁力线的速 度以及导线与磁场的相对角度有关。
详细描述
功率控制的主要目标是确保发电机输出的有功功率和 无功功率满足电网的需求,同时保持电网的稳定运行 。为实现这一目标,功率控制器需要监测电网的有功 功率和无功功率需求,以及发电机的输出功率,通过 调节发电机的励磁电流和气门开度等参数,实现有功 功率和无功功率的解耦控制。常用的功率控制策略包 括恒功率控制、恒压控制和下垂控制等。
详细描述
同步发电机的磁链方程是描述发电机内部磁链与电压、电流和极对数之间关系的数学表 达式。这个方程通常采用三相坐标系或同步坐标系来表示。在三相坐标系中,磁链方程 可以表示为三个一阶微分方程,而在同步坐标系中,磁链方程可以简化为一个二阶微分
同步发电机结构及工作原理
效率特性
总结词
描述同步发电机在不同负载下的效率表现。
详细描述
同步发电机的效率在不同负载下会有所不同。 在额定负载下,发电机的效率最高,通常可 以达到90%以上。随着负载的减小,效率也 会相应降低。因此,为了提高发电机的效率, 应尽量使其在额定负载下运行。此外,定期 维护和保养也是保持发电机高效率的重要措 施。
清洁空气滤清器
定期清洁或更换空气滤清 器,防止灰尘和杂质进入 发动机。
检查电气系统
检查发电机电气线路、传 感器等是否正常,确保电 气系统安全可靠。
常见故障及排除方法
发电机过热
检查冷却系统是否正常,机油是否足够,通风是 否良好。
发动机异响
检查发动机各部件是否正常,螺丝是否紧固,润 滑是否良好。
输出电压不稳定
同步发电机结构及工作原理
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目 录
• 同步发电机概述 • 同步发电机结构 • 同步发电机工作原理 • 同步发电机特性 • 同步发电机的维护与保养
01
同步发电机概述
同步发电机的定义
同步发电机是一种将机械能转换为电 能的旋转电机,其输出电压和频率与 转子转速保持同步。
同步发电机由定子和转子两部分组成 ,其中定子部分包含绕组和铁芯,用 于产生磁场;转子部分则通过励磁绕 组来控制磁场极性和强度。
电流特性
总结词
描述同步发电机输出电流与负载功率之间的关系。
详细描述
同步发电机的输出电流与负载功率之间存在一定的关系。随着负载功率的增加,输出电流将相应增大以满足功率 需求。同时,电流的增大会导致发电机的铜损增加,进而影响发电机的效率。
同步发电机的基本知识及结构
温升与绝缘等级
温升
指同步发电机在运行过程中各部分温度 相对于环境温度的升高值。温升过高会 影响发电机的性能和寿命,因此需要对 发电机的冷却系统进行合理设计。
绝缘等级
指同步发电机绝缘材料的耐热等级,即 绝缘材料在连续运行条件下能够承受的 最高温度。绝缘等级越高,发电机的耐 热性能越好,但成本也相应增加。
应用领域与前景
• 大型电站:作为主力电源,为电网提供稳定、可靠的电能。 • 分布式能源:在分布式能源系统中,如微电网、智能电网等,同步发电
机可以作为重要的电源组成部分。 • 可再生能源:在风力发电、太阳能发电等可再生能源领域,同步发电机
作为并网逆变器的重要组成部分,实现电能的并网传输。 • 前景:随着电力系统的不断发展和完善,以及可再生能源的大规模应用,
灭磁装置
在发电机停机或故障时, 迅速切断励磁电流,避免 发电机因磁场过强而损坏。
冷却系统
冷却介质
通常采用空气或水作为冷 却介质,将发电机内部产 生的热量带走。
冷却器
冷却器是将冷却介质进行 冷却的装置,如散热器、 冷却塔等。
冷却风扇或水泵
驱动冷却介质循环流动的 装置,如冷却风扇或水泵 等。
03 同步发电机的工作原理
无松动现象。
检查发电机的滑环和电刷,确 保其表面光滑、无磨损、无裂 纹,电刷长度符合要求。
检查发电机的轴承和润滑系统 ,确保轴承无异常声响、无过 热现象,润滑油油位正常、油 质良好。
常见故障及处理方法
发电机无法启动或启动困难
01
检查电源线路、启动电机、控制系统等,确保电源供应正常、
启动电机工作良好、控制系统无故障。
同步发电机的需求将持续增长。未来,同步发电机将朝着更高效率、更 低排放、更高可靠性和更智能化的方向发展。同时,随着新材料、新工 艺和先进控制技术的应用,同步发电机的性能将得到进一步提升。
同步发电机原理
电压与频率
相数与相位
同步发电机通常有三相绕组,各相绕 组产生的感应电动势具有固定的相位 差,分别为120度。
感应电动势的大小与磁通和转速成正 比,从而产生相应的电压和频率。
同步发电机的机械原理
旋转运动
同步发电机的转子通过原动机( 如汽轮机、水轮机等)驱动旋转 ,从而带动励磁绕组和定子绕组 旋转。
机械能转换为电能
维护
为保证同步发电机的稳定运行,应定 期进行维护保养,如清洗、润滑、紧 固等。同时,应定期检查发电机的机 械和电气部分,确保其正常工作。
常见故障与处理方法
故障一
发电机无法启动。处理方法:检 查励磁系统是否正常,调整励磁
电流和电压至合适值。
故障二
发电机运行中振动过大。处理方法: 检查发电机的安装基础是否牢固, 调整发电机的位置和角度,确保其 稳定运行。
新材料与新技术的应用
新材料
新型材料如碳纤维、纳米材料等在同步发电机中的应用,有助于减轻发电机重量、提高机械强度和散 热性能。
新技术
随着电力电子技术和控制理论的进步,新的控制策略和算法被应用于同步发电机,以实现更精确的电 压和频率调节。
智能化与自动化控制
智能化
通过集成传感器和先进的控制算法,同 步发电机能够实现自我监测、故障诊断 和预测性维护,提高运行可靠性和维护 效率。
同步发电机的调节特性
总结词
同步发电机的调节特性是指其输出电压、频率和功率因数等参数随励磁电流变 化的特性。
详细描述
通过调节励磁电流,可以控制同步发电机的输出电压、频率和功率因数等参数。 在并网运行时,为了保持电网的稳定,需要保持发电机的端电压与电网电压基 本一致。
05
同步发电机的运行与维护
同步发电机的运行原理
频率调节注意事项:避免过度 调节防止发电机损坏和电网波
动
转子绕组短路:由于绝 缘损坏或机械损伤导致
转子绕组接地:由于绝 缘损坏或机械损伤导致
转子绕组过热:由于电 流过大或散热不良导致
转子绕组绝缘损坏:由 于过电压或过电流导致
转子绕组机械损伤:由 于振动或撞击导致
定子绕组短路:由于绝 缘损坏或机械损伤导致
检查发电机的 运行状态确保
其正常工作
定期检查发电 机的油位、油 温、油压等参 数确保其正常
定期检查发电 机的绝缘情况 确保其绝缘性
能良好
定期检查发电 机的冷却系统 确保其冷却效
果良好
定期检查发电 机的轴承和传 动系统确保其
运行平稳
定期检查发电 机的电气连接 和接地情况确 保其安全可靠
同步发电机的使用 寿命通常在10-20 年之间
更换周期取决于发 电机的使用频率和 维护情况
定期检查和维护可 以延长发电机的使 用寿命
更换周期应根据发 电机的实际运行情 况和维护记录来确 定
汇报人:
检查发电机的运行状 态判断故障原因
断开电源确保安全
拆卸发电机检查内部 零件
更换损坏的零件修复 损坏的线路
重新组装发电机确保 各部分连接正确
测试发电机的性能确 保正常运行
记录维修过程和结果 以便日后参考
定期检查:检查发电机的运行状态如电压、电流、转速等 清洁保养:定期清洁发电机的表面和内部保持清洁和干燥 润滑保养:定期检查和更换发电机的润滑油保持润滑良好 绝缘检查:定期检查发电机的绝缘性能确保安全运行
励磁系统:提供磁场使 转子产生感应电动势
定子:产生旋转磁场为转 子提供旋转动力
转子:产生感应电动势输 出电能
同步发电机的原理
同步发电机的原理
发电机的工作原理是利用电磁感应,将电能转换成机械能。
在发电机内,定子绕组通入三相交流电后,在定子铁芯中形成闭合磁路,在转子的内部,定子绕组通入三相交流电后,在转子内部形成闭合磁路。
电机工作时,随着转子旋转,在定子铁芯中产生感应电流,并在转子绕组中感应出电压。
同步发电机是一种以电力电子技术为基础的新型电机。
它的转子上装有两组互相正交的同步旋转的励磁装置,分别称为励磁电路。
当用一定频率的交流电通过励磁电路时,可使两个线圈产生感应电动势。
当再给励磁机加上一定频率的交流电时,转子产生感应电流。
感应电流产生磁场,使得励磁电路中的磁极相对于电网中其它相的电轴产生相对位移。
电轴和磁极相对于电网中其它相发生相对位移时,电轴和磁极之间便产生了一个电动势(电压),这个电动势(电压)就是发电机的工作电压。
发电机是根据电磁感应原理制成的。
在旋转磁场中有两个相互垂直、且同速转动的定子绕组。
—— 1 —1 —。
同步发电机结构
同步发电机结构
一、同步发电机结构
同步发电机主要由定子、转子和其他部件组成。
定子部分包括定子铁芯、定子绕组、机座;
转子部分包括转子铁芯、励磁绕组和滑环(隐极式转子还有套箍、心环,凸极式转子有磁极、
磁轭、转子支架);
其他部件包括电刷装置、端盖、轴承和风扇等。
二、同步发电机工作原理
同步发电机是根据电磁感应原理工作的,它通过转子磁场和定子绕组的相对运动,将机械能
转变为电能。
当转子在外力带动下,转子磁场和定子导体作相对运动,即导体切割磁力线,因此在导体中
产生感应电动势,其方向可根据右手定则判定。
由于转子磁极的位置使导体以垂直方向切割磁力线,所以此时定子绕组中的感应电动势最
大。
当磁极转过90度后。
磁极成水平位置,导体不切割磁力线,其感应电动势为零。
转子再转
90度,定时定子绕组又以垂直方向切割磁力线,使感应电动势达到最大值,但方向与前相
反。
当转子再转90度,感应电动势又变为零。
这样转子转动一周,定子绕组的感应电动势也发
生正、负变化。
如果转子连续匀速旋转,在定子绕组中就感应出一个周期性不断变化的交变
电动势。
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ϖϖ
Φ&0 Ff 1 Bf 1
直轴
o
(d 轴)
选取相轴为时轴
Φ0
Φ0 可以用时间向量表示为 Φ&0
感应电动势 E&0
二、 同步电机的电枢反应
1. 定义
If
随转子旋转
ϖ
Ff 转速为 n 基波 Ff 1(n)
E0( f
=
pn 60
)
接三相对称负载 三相对称电流 iabc(f)
大小
Fa
= 1.35
IN KN1 p
Xd > Xq
四、凸极同步发电机的负载运行
2. 考虑饱和
计及饱和后,叠加原理不能应用,气隙合成磁场由合成磁
动势来决定,即交、直轴各自的合成磁动势及感应电动势可分
别根据实际饱和情况由空载特性求取。
I&f
ϖ
→
I&d
→
Fϖf Fa'd
I&
→
I&q
→
ϖ Fa'q
ϖ Fd'
→ Φ&d
→
E&d
Φ&aq → E&aq
额定功率因数cosϕN :电机额定运行时的功率因数
额定效率η :电机额定运行时的效率 N
额定功率PN:电机额定运行时的输出功率(kW或MW) 对发电机为额定输出有功电功率
PN = 3U N IN cosϕN
对电动机是轴上输出的额定机械功率
PN = 3U N IN cosϕNηN
额定转速nN:电机额定运行时的转速 额定频率f (Hz) 额定励磁电流IfN(A)
二、短路特性
n = nN,U = 0(三相稳态短路)时, 短路电流Ik与与励磁电流If的关系 Ik= f (If)
Q ψ = tg −1 IX q + U sin ϕ
= tg −1 IX q
≈ 90o
IRa + U cos ϕ U=0
IRa Ra << X q
∴ Fa纯去磁
Fδ很小
Φ
很小
δ
不饱和
g
△AEF称为特性三角形,其中:
AE = −IX σ
AF = −If为等效励磁电流
¾ I 不变,cosϕ 不变
特性三角形不变
四、外特性及电压调整率
n=nN、If=常数、cosϕ =常数时, U= f (I) 的关系曲线称为外特性。
电流 I 引起电压 U 变化的原因:
定子漏阻抗压降影响
cosϕ滞后, Fa去磁,U下降
6.3 同步电机的基本运行特性
¾ 空载特性 ¾ 短路特性 ¾ 零功率因数负载特性 ¾ 外特性及电压调整率 ¾ 同步发电机稳态参数的计算与测定方法 ¾ Xd、Xq 的低转差测试法
一、空载特性
Ia =0,n=nN时, U0=f (If )
曲线
Θ U0 ∝ Φ0
∴ U0 = f (If ) 和 Φ0 = f (If ) 相似 Φ0 = f (If )
再利用空载特性(磁化曲线)求 E&δ
E&δ = U&+ I&Ra + jI&Xσ
考虑饱和
v
转子励磁电流 I f
Ff 1
v Fδ
Φ&δ
E&δ
定子三相电流 I&
v Fa
Φ&σ
E&σ = − jI&Xσ
四、凸极同步发电机的负载运行
1.不计饱和
If
v Ff 1
Φ&0
I&d
v Fad
I&
I&q
v Faq
E&0 Φ&ad Φ&ad
E&0 = U&+ I&Ra + jI&d X ad + jI&q X aq + jI&Xσ
由 I&= I&d + I&q Xd=Xσ+Xad Xq=Xσ+Xaq
得到: E&0 = U&+ I&Ra + jI&d X d + jI&q X q
因为气隙δd < δq
磁导Λd > Λq X ∝ Λ
X ad > X aq
ϖρ ϖ Fδ = Ff 1 + Fa 求出 Bδ
Φ&δ
E&δ
不饱和时,
v Fa
→
v Ba
→
Φ&a
→
E&a
ϖ Ff 1
→
ϖ Bf1
→
Φ&0
→
E&0
E&δ = E&a + E&0
饱和时,磁场不满足线 性叠加条件,但是磁动 势可以叠加
ϖ 先由Fδ
=
ϖ Ff1
+
ϖ Fa求得合成气隙磁动势,
再由Fϖδ求出Φ&δ或E&δ
→ E&δ
Φ&σ
E&σ
磁动势平衡方程式 电势平衡方程式
Fd = Ff 1 + Fad
∑ E&= E&d + E&aq + E&σ = E&δ + E&σ = U&+ I&Ra
凸极同步发电机不饱和时矢量图的实际作法
RQ =
Iq Xq
cosψ
= IX q
ψ = arctan IX q + U sin ϕ IRa + U cosϕ
6.1 同步电机的工作原理及结构特点
¾ 同步电机的工作原理 ¾ 同步电机的结构形式 ¾ 同步电机的励磁方式 ¾ 同步电机的冷却方式 ¾ 同步电机的额定值
一、同步电机的工作原理
同步电机与异步电机的根本区别是旋转的转子通入直流电流励磁
ea
N
If
n
S
ec
eb
转子通直流电流 If
励磁磁场Bf
随转子旋转
角速度ω
旋转磁势基波
ϖ Fa
(电枢磁势)
转速
n1
=
60 f p
=n
磁场旋转方向与转子旋转方向相同
ϖϖ Fa 与 Ff
在空间相对静止,联合建立气隙磁场 Bδ
Фδ
电枢绕组感应电动势 E δ
电枢反应:电枢电流产生的磁动势对励磁磁场的影响
2. 电枢反应的性质
当取任一相绕组轴线作为时间参考轴,设三相对称负载 时,相电流I滞后于 E&0 相角 ψ 。若在t=0时,转子励磁磁动 势正向轴线(d轴)超前参考相轴线90o(电角度),则各时
Fad ,与Ff1反向,去磁性质 Fa
Faq ,与Ff1正交,交磁性质
(4) -90o<ψ< 0o时(负载为容性)
Fad,与Ff1同向,助磁性质 Fa
Faq,与Ff1正交,交磁性质
•
•
I
I aq
•
I ad
•
I
•
I aq
•
I ad
3. 分析方法
(1) 隐极同步电机
ϖ 气隙均匀,Fa 处于任意位置上,产生的气隙磁 场Ba大小相同,故可直接由:
1. 空载感应电动势的大小与频率
励磁电流 If 磁动势 Ff
n速旋转
主磁通Φ0 定子感应电势 eabc
漏磁通Φfσ
n
基波电动势:
E0=4.44fNkN1Φ0
感应电势
2. 空载电动势与励磁电流的关系
当转子以恒定转速n旋转 时, E0 ∝ Φ0
E0 = f (Ff ) 与 Φ0 = f (I f ) 曲线相似(成比例)
凸极同步电机的定子结构与隐极同步电机或异步电机的 基本相同,所不同的只是转子结构。
凸极同步电机转子由磁极、励磁线圈、磁轭和阻尼绕 组等部分构成。
凸极同步电机结构实物图
带阻尼绕组的凸极同步电机转子 水轮发电机定子分段铁心
三、 同步电机的励磁方式
同步电机运行时,必须在励磁绕组中通入直流电 流,建立励磁磁场。将供给励磁电流的整个装置称为 励磁系统。
其中,当cosφ=0 时U= f (If)的关系 称为零功率因数负 载特性
cosϕ = 0
ψ = tg −1 IX q +U sin ϕ IRa +U cosϕ
Fa=Fad 纯去磁作用
ψ = 90o
¾ 空载时,U 0Φ = U NΦ
If = If0
负载 I 增加, Fa´增加, 要保持 U=U Nφ,必须增加 If
额定励磁电压UfN(V)
6.2 同步电机的运行原理
¾ 同步发电机空载运行 ¾ 同步电机的电枢反应 ¾ 隐极同步发电机的负载运行 ¾ 凸极同步发电机的负载运行
一、同步发电机空载运行
同步发电机空载运行 是指同步发电机被原 动机拖动到同步转 速,转子励磁绕组通 入直流励磁电流而定 子绕组开路时的运行 工况。
¾ 直流发电机励磁系统
¾ 静止式交流整流励磁系统
¾ 旋转式交流整流励磁系统
四、 同步电机的冷却方式
随着单机容量的不断提高,大型同步电机的发 热和冷却问题日趋严重,冷却方式也不断改进。同步 电机的冷却方式主要有以下几种。
¾ 空气冷却
¾ 氢气冷却
¾ 水冷却
¾ 超导发电机
五、同步电机的额定值
额定电压UN:电机额定运行时定子的线电压(V或kV) 额定电流IN:电机额定运行时定子的线电流(A)
电枢反应影响
cosϕ超前, Fa助磁,U上升